Integrated design of magnetostrictive-material-based mini actuator for long-stroke and nanometric resolution positioning application
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Abstract EN:
The main objective of this dissertation work is the design and the realisation of a magnetostrictive mini- , actuator capable of moving on infinite long stroke with nanometric resolution and micrometric accuracy. Magnetostrictive effect and inchworm principle act as the comerstones in realising the actuator. Giant Magnetostrictive Material (GMM) bas been used due to its unique features of high magnetomechanical coupling. It bas potentials to render high force and precise displacement with a small volume. A design and a model integrating the driving material, the electrical, the magnetic and the mechanical design bas been completed. A mini-actuator prototype bas been constructed. Experimental tests show on the one band that the actuator can perform fast linear movement with velocity up to 97. 2 um/s, on the other band, that it bas the potential to achieve a positioning resolution of 4 nanometers. A long stroke movement with nanometric positioning could be implemented.
Abstract FR:
L'objectif de ce travail est la conception et la réalisation d'un mini-actionneur magnétostrictif se déplaçant sur une course infinie avec une résolution nanométrique et une précision micrométrique. Un principe de déplacement inchworm comportant un module d'avance magnétostrictif et des pieds magnétiques a été choisi. Le fort couplage magnétomécanique du matériau à magnétostriction géante (GMM) choisi permet potentiellement de développer un effort important lors d'un déplacement précis pour un encombrement minimum de l'actionneur. La conception de l'actionneur a intégré les aspects électrique, magnétique et mécanique en tenant compte des contraintes de dimension et d'échauffement et de la résolution de positionnement souhaitée. Un prototype de mini-actionneur a été fabriqué et des tests expérimentaux ont permis de valider d'une part sa capacité à se déplacer rapidement (97,2 um/s) et d'autre part, sa capacité à réaliser des positionnements avec une résolution de 4 nm.