Optimisation des dimensions d'un micromoteur électrostatique à l'aide d'une modélisation analytique du couple statique

(Reçu le 18 mai 1995, accepté le 11 septembre 1995)

Abstract
Since electrostatic motors require very high voltages and do not exert great efforts on the usual dimensional scale, their design and optimisation are not well-known. But on the millimeter and micrometer scales, this kind of motor seems to present interesting qualities. The optimisation of electrostatic micromotors is generally based on the use of numerical finite element methods. Because of the numerous possible geometrical combinations, this type of optimisation takes a lot of time and must be reperformed for each application. In this paper, we present an optimisation of variable capacitance motors based solely on an analytical model of the stator/rotor capacity. For each application, this model allows determining the optimal geometrical dimensions of the electrostatic micromotor depending on the fabrication process used.

Résumé
Puisque les moteurs électrostatiques nécessitent de très hautes tensions d'alimentation et ne développent que très peu d'efforts dans les dimensions usuelles, leur dimensionnement et optimisation ont été peu étudiés. Ils sont maintenant utilisés dans les faibles dimensions (micromoteurs) et leur dimensionnement est en général basé sur l'utilisation de simulation numérique utilisant des codes de calcul par éléments finis. Mais, à cause des nombreuses combinaisons géométriques possibles, ce type d'optimisation nécessite beaucoup de temps de calcul et doit être renouvelé pour chaque application en fonction du cahier des charges. Dans cet article, nous présentons une optimisation des moteurs électrostatiques à réluctance diélectrique variable à excitation radiale basée uniquement sur une modélisation analytique de l'évolution de la capacité stator/rotor. A partir d'un cahier des charges fixé et des limites du procédé de fabrication utilisé, cette optimisation permet de dimensionner le micromoteur délivrant un couple moyen maximum et une ondulation de couple minimale.