Le secteur de la présente invention est celui des actionneurs linéaires.

Dans le domaine des micro/nanotechnologies , il est de plus en plus souvent nécessaire de pouvoir obtenir de telles performances .

Le déplacement précis pour le positionnement peut être utilisé par exemple pour des procédés de fabrication comme la lithographie, dans des appareils de mesure tels qu'un microscope à champ proche, la focalisation de composant en optique guidée, ou encore pour la photonique sur silicium (technologie SOI).

Une maîtrise contrôlée en effort est utile pour la dépose de composant sur des substrats. Certains composants de puissance, par exemple, nécessitent une dépose maîtrisée en effort et en déplacement afin de pouvoir être brasés.

En ce qui concerne les sondes locales, les appareils existants sont principalement équipés de platines porte échantillon. Ces dernières ne permettent aujourd'hui qu'une dynamique de déplacement typique présentant une résolution de 0,1 nm pour une course de 100 ym. Cependant, cette résolution ne peut être obtenue que sur une très faible portion de la course, typiquement 1 m.

Le besoin d'un actionneur présentant de telles performances est devenu une priorité de plusieurs domaines de l'industrie et/ou de la recherche.

Plus particulièrement, la présente invention adresse le problème d'un actionneur utilisable en déplacement ou en effort avec une précision relative et une répétabilité très importante. L' actionneur selon l'invention doit permettre une répétabilité nanométrique pour une course millimétrique lorsque utilisé en déplacement ou encore une répétabilité de l'ordre du millinewton pour une plage de fonctionnement de plusieurs kilonewton lors d'une utilisation en effort.

Ainsi, l' actionneur selon l'invention peut être mis en œuvre aussi bien en statique ou quasi-statique qu'en dynamique jusqu'à plusieurs kilohertz, par exemple jusqu'à 5 kilohert z .

L'invention a pour objet un actionneur linéaire comprenant un moteur électromagnétique composé d'un élément fixe et d'un élément mobile relativement au dit élément fixe, caractérisé en ce que le moteur électromagnétique est d'un type sans contact entre l'élément fixe et l'élément mobile est à entraînement direct, et en ce que l'élément mobile est guidé par un moyen de guidage flexible disposé entre l'élément fixe et l'élément mobile.

Selon une caractéristique de l'invention, l'élément mobile n'est pas magnétique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lorsque l'élément mobile comprend au moins une bobine portée par un axe, ladite bobine pouvant être parcourue par un courant et que l'élément fixe comprend au moins une surface aimantée d'au moins un aimant permanent, toute portion élémentaire de fils constituant la bobine, disposée en vis-à-vis de ladite surface aimantée, reste en vis-à-vis de ladite surface aimantée quelle que soit la position de l'axe portant la bobine, et en ce que toute portion élémentaire de fils disposée en vis-à-vis de ladite surface aimantée est constamment d'une part parallèle à cette surface aimantée et d'autre part perpendiculaire à l'axe de déplacement.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément fixe comprend au moins un aimant permanent et où l'élément mobile comprend au moins une bobine pouvant être parcourue par un. courant, disposée en regard desdits aimants permanents et de telle manière à ce que la bobine soit traversée par un flux magnétique issu des aimants permanents sensiblement constant, tout au long de la course de déplacement de l'élément mobile.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la bobine comporte une unique phase.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

1' actionneur comprend encore un capteur mesurant la position de l'élément mobile relativement à l'élément fixe ou un capteur de force mesurant l'effort extérieur appliqué sur l'élément mobile.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur de position ou le capteur de force est sans contact entre l'élément mobile et l'élément fixe.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits aimants permanents sont polarisés rectangulairement , une première partie desdits aimants permanents selon une première polarisation et disposée en regard d'une première partie de la bobine parcourue par un courant selon un premier sens et une seconde partie selon une polarisation opposée, et disposée en regard d'une seconde partie de la bobine parcourue par un courant selon un second sens opposé au premier sens, lesdits aimants permanents étant disposés de part et d'autre de la bobine, parallèlement aux spires, à proximité de la bobine et de manière à recouvrir une surface de bobine constante au cours de la course de déplacement de la bobine, afin d'obtenir un déplacement de la bobine perpendiculaire à l'axe de bobinage.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits aimants permanents sont polarisés radialement et disposés radialement autour d'un axe, où la bobine est disposée telle que l'axe de bobinage se confonde avec ledit axe, afin d'obtenir un déplacement de la bobine parallèle à l'axe de bobinage .

Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de guidage flexible comprend au moins une membrane élastique sensiblement plane, disposée perpendiculairement à l'axe de déplacement .

Avantageusement, le moyen de guidage flexible comprend une structure à double parallélogramme flexible symétrique par rapport à l'axe de déplacement de l'élément mobile, ledit parallélogramme ayant un seul degré de liberté en étant quasi-isostatique .

Selon une autre caractéristique de l'invention, la membrane élastique comporte des découpes dégageant des cols, constituants des zones élastiquement déformables du type prismatiques, circulaires ou circulaires tronqués.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'actionneur comprend des moyens de précontrainte du moyen de guidage flexible.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de précontrainte comprennent des moyens mécaniques, tels des ressorts, ou des moyens magnétiques.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens magnétiques sont des aimants permanents et/ou des bobines pouvant être parcourues par un courant.

L'invention vise également un procédé d'utilisation de l'actionneur comme actionneur de position, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

- un effort constant étant appliqué à l'élément mobile,

- application d'un courant I aux bornes de la bobine en fonction d'une position souhaitée.

L'invention vise également un procédé d'utilisation de l'actionneur comme actionneur en effort, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

une position constante étant imposée à l'élément mobile,

- application d'un courant I aux bornes de la bobine en fonction d'un effort souhaité.

L'invention vise également un procédé d'utilisation de l'actionneur comme actionneur asservi en effort, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

- mesure d'une position par le capteur de position,

- détermination du courant I à appliquer en fonction d'un effort souhaité et de l.a position mesurée,

- application dudit courant I aux bornes de la bobine. L'invention vise également un procédé d'utilisation de l'actionneur comme actionneur asservi en déplacement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

- mesure d'un effort par le capteur d'effort,

- détermination du courant I à appliquer en fonction d'un déplacement souhaité et de la force mesurée,

- application dudit courant I aux bornes de la bobine. L'invention vise également l'application de l'actionneur à la réalisation d'une table de déplacement.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels :

- la figure 1 présente un schéma général d'un actionneur selon l'invention dans une première position,

la figure 2 présente un schéma général de ce même actionneur dans une seconde position,

- la figure 3 illustre un mode de réalisation avec un positionnement relatif permettant d'obtenir un flux magnétique constant, en vue de dessus,

- la figure 4 illustre le mode de réalisation de la figure 3, en vue coupée selon A-A

- la figure 5 montre le diagramme des lignes de champ magnétique correspondant au mode de réalisation des figures 3 et 4,

- la figure 6 illustre un premier mode de réalisation, 1 ¹ élément mobile étant une bobine se déplaçant perpendiculairement à son axe de bobinage,

- la figure 7 illustre un second mode de réalisation, l'élément mobile étant une bobine se déplaçant parallèlement à son axe de bobinage,

- les figure 8a et 8b illustrent un mode de réalisation d'un moyen de guidage flexible,

- la figure 9 détaille différents modes de réalisation de cols, et

- les figures 10 à 13 illustrent différents modes de réalisation de précontraintes du moyen de guidage flexible.

La figure 1 représente un actionneur linéaire 1 selon l'invention. Il comprend un moteur électromagnétique 2 composé d'un élément fixe 3 et d'un élément mobile 4 relativement au dit élément fixe. Ce moteur électromagnétique 2 est tel qu'il permet le déplacement de l'élément mobile 4 selon l'axe de déplacement 7, dans les deux sens.

Afin de réaliser les caractéristiques avantageuses de l'invention, le moteur électromagnétique 2 est avantageusement d'un type sans contact et sans frottement entre l'élément fixe 3 et l'élément mobile 4 et à entraînement direct. Ceci signifie qu'il fonctionne sans aucune pièce réalisant un contact entre l'élément fixe 3 et l'élément mobile 4, comme par exemple un balai frotteur. De plus, le guidage de l'élément mobile 4 le long de l'axe déplacement 7 est assuré par un moyen de guidage flexible 9 disposé entre l'élément fixe 3 et l'élément mobile 4.

La figure 2 illustre le même actionneur 1 de la figure 1, l'élément mobile 4 ayant été déplacé vers la droite dans le plan de la figure. Comme illustré, ce déplacement est rendu possible par la déformation élastique des moyens de guidage flexible 9.

Une telle configuration est avantageuse en ce qu'elle permet de réaliser une course de déplacement de l'élément mobile 4 de l'ordre du millimètre avec une précision de l'ordre du nanomètre.

L'absence de frottement et l'absence d'hystérésis notable permettent de garantir une excellente répétabilité .

L'absence de frottement évite l'apparition de poussières (micro copeaux) et ne nécessite aucune lubrification (salissante et nécessitant un entretien). Ces deux points permettent une utilisation dans des ambiances très propres (salles blanches), ainsi que dans des environnements de vide ou ultra vide, ainsi que dans des environnements ne permettant pas ou difficilement un entretien (nucléaire, spatial , etc . ) .

L'absence de frottement supprime de plus tout risque de grippage .

Dans le moteur électromagnétique 2, l'élément fixe 3 et l'élément mobile 4 doivent être capable de créer un champ magnétique. Pour cela, cet élément mobile peut être magnétique (présence d'un champ magnétique de manière permanente) ou permettre, par exemple sous l'action d'un courant, de créer au moins temporairement un champ magnétique. De manière avantageuse, l'élément mobile n'est pas magnétique, et s'il doit créer un champ magnétique cela est temporaire. Cette caractéristique de l'élément mobile 4 qui est encore dénommée "sans fer" permet d'éviter l'effet de "cogging" ou de denture. Cet effet connu provoque un frottement magnétique parasite. Ainsi, le moteur 2 dont l'élément mobile 4 est "sans fer" permet de produire des déplacements plus doux et donc une meilleure précision.

L'élément mobile 4 peut ne pas être magnétique et il comprend avantageusement au moins une bobine 6. Ladite bobine est apte à être parcourue par un courant afin de produire un champ magnétique. L'alimentation en courant est réalisée classiquement par des liaisons souples et élastiques afin de conserver un fonctionnement de l'actionneur sans frottement.

L'élément fixe 3 peut aussi être une bobine afin de produire un autre champ magnétique. L'interaction entre les champs magnétiques de l'élément fixe 3 et de l'élément mobile 4 permet de produire l'effet moteur produisant un déplacement ou un effort.

De manière préférentielle, l'élément fixe 3 produit un champ magnétique constant et ledit élément fixe 3 comprend alors au moins un aimant permanent 5.

Avantageusement, la bobine 6 comporte une unique phase, c'est-à-dire qu'elle comporte un unique bobinage de même sens .

Ladite bobine 6 de l'élément mobile 4 est disposée en regard desdits aimants permanents 5 de l'élément fixe de manière à ce que la bobine 6 soit traversée par un flux magnétique issu desdits aimants permanents 5 sensiblement constant, et par suite tout au long de la course de déplacement de cette bobine.

En se référant à la figure 3, qui présente une bobine 6 vue selon son axe de bobinage 8, superposée avec au moins un aimant permanent 5, ladite configuration conduit à un déplacement de la bobine 6 dans le plan de la figure selon l'axe de déplacement 7. Les lignes de champ magnétique issues des aimants permanents 5 sont perpendiculaires au plan de la figure. Ces lignes de champ traversent ainsi le plan de la bobine, confondu avec le plan de la figure, dans toute la zone de surface ou la surface de la bobine 6 se superpose à la surface des aimants permanents 5, créant un flux magnétique proportionnel à l'aire de ladite surface commune. Lors du déplacement de la bobine 6 le long de l'axe de déplacement 7, ladite aire de surface commune reste constante et ainsi le flux magnétique reste constant. Il suffit pour cela que les aimants permanents 5 soient assez étendus selon l'axe de déplacement 7 pour maintenir une superposition avec la bobine 6 (ou du moins sa partie utile parcourue par un courant) au cours de son déplacement sur toute sa course.

Afin d'améliorer la compréhension, la figure 4 présente une coupe du dispositif de la figure 1 selon A-A.

La figure 5 illustre, par d'exemple, les lignes de champs obtenues pour la configuration aimants permanents 5/bobine 6 des figures 3 et 4.

'D'autres configurations permettent de réaliser cette propriété de flux magnétique constant.

Cette propriété est avantageuse en ce que d'après la loi de Laplace sur l'électromagnétique, la force s 'appliquant à l'élément mobile 4, soit la bobine 6, s'exprime par la formule dans le cas d'une bobine à plat :

Fm = 2.I.B.L.N = Km.I, avec

Fm : effort s 'exerçant sur la bobine 6,

I : courant circulant dans la bobine 6,

B : intensité du champ magnétique issu des aimants permanents 5,

L : longueur de spire de la bobine 6 superposée aux aimants permanents 5 (ou largeur des aimants permanents 5 au droit de la bobine 6, cf. figure 3),

N : nombre de spires de la bobine 6.

Ainsi, sous réserve de la propriété précédente qui assure que L soit constante, B et N étant constants, l'effort Fm est proportionnel au courant I, Km étant constante.

Ceci simplifie à l'extrême la loi de pilotage de l'actionneur 1, avec une loi constante sur toute la course et ainsi une excellente sensibilité à l'effort.

Ceci permet d'utiliser l'actionneur selon les modes suivants, en combinaison avec le moyen de guidage flexible qui présente aussi un comportement linéaire en effort, selon une loi du type Fg = Kg.z, où Fg est l'effort produit par le moyen de guidage, Kg sa raideur et z l'étendue du déplacement /déformation dudit guidage, sans introduire de frottement ou d'hystérésis. L'actionneur peut être utilisé comme un actionneur de déplacement micrométrique/nanométrique (en particulier une platine ou table de déplacement). Si l'effort extérieur est constant, y compris le cas où il est nul, il n'est pas nécessaire de disposer d'un capteur de déplacement, ni d'un capteur de force. Le pilotage en position peut être réalisé directement en boucle ouverte sans capteur. En l'absence de frottement, le déplacement est proportionnel au courant injecté I dans la bobine 6. De plus la position obtenue est absolue en fonction dudit courant I. Ceci nécessite de manière connue de prendre en compte et d'intégrer les lois de comportement théoriques ou calibrées.

L'actionneur peut être utilisé comme un actionneur d'effort, dans une plage de 0,1 mN à 1000 N. Si le déplacement de l'élément mobile 4 est constant, y compris le cas où il est nul, il n'est pas nécessaire de disposer d'un capteur de déplacement, ni d'un capteur de force. Le pilotage en effort peut être réalisé directement en boucle ouverte. En l'absence de frottement, l'effort est proportionnel au courant injecté I dans la bobine 6. De plus, l'effort obtenu est absolu en fonction dudit courant I. Ceci nécessite de manière connue de prendre en compte et d'intégrer les lois de comportement théoriques ou calibrées. Ceci est rendu possible par le fait que l'effort est proportionnel au courant injecté dans la bobine. On réalise ainsi une platine d'effort absolu.

Dans le cas où soit le déplacement, soit l'effort n'est pas constant, un troisième mode est possible avec l'adjonction d'un capteur de position 14.

Afin de répondre au cas énoncé, il est avantageux d'équiper l'actionneur 1 avec un capteur de position 14. Ce capteur 14 mesure la position de l'élément mobile 4 relativement à l'élément fixe 3.

Afin de ne pas introduire de frottement ou de perturbation dans le déplacement de l'élément mobile 4, ce capteur de position 14 est de préférence sans contact entre l'élément mobile 4 et l'élément fixe 3. Toute technologie de mesure d'une position/déplacement sans contact est possible. L'homme du métier sait mettre en œuvre les technologies inductives, capacitives ou encore optiques, qui ne seront pas détaillées ici.

Un tel capteur de position 14 permet d'adresser un troisième mode évoqué précédemment.

Lorsque soit le déplacement, soit l'effort n'est pas constant, l'actionneur peut être utilisé comme un actionneur de déplacement ou d'effort. Dans le cas d'une utilisation en déplacement, l'actionneur est asservi en déplacement en boucle fermée directe via le capteur de déplacement 14.

Dans le cas d'une utilisation en effort, l'actionneur asservi de manière indirecte en effort en boucle fermée via le capteur de déplacement 14. En effet, grâce aux propriétés de linéarité du moteur électromagnétique linéaire et du moyen de guidage 9, l'effort fourni par l'actionneur 1 peut se déduire de la connaissance du courant I dans la bobine 6 et de la connaissance du déplacement mesuré par le capteur 14.

Cette solution permet de réaliser un actionneur asservi en effort sans capteur de force. Ceci permet avantageusement de réduire le coût, d'améliorer la fiabilité et la robustesse du produit, un capteur de position 14 étant bien moins fragile, moins dépendant des variations de température qui influent en général beaucoup plus sur les capteurs de force. Cela permet d'éviter les déformations parasites souvent présentes dans les capteurs de force en S à jauges de contraintes, contribuant ainsi à améliorer la précision en déplacement .

Cette solution permet aussi de réaliser un actionneur asservi en déplacement permettant de mesurer la force de réaction sur l'actionneur sans capteur de force. Ainsi, dans cette configuration, on mesure l'effort sans ce capteur de force .

Dans le cas où soit le déplacement, soit l'effort n'est pas constant, un quatrième mode est possible avec le remplacement du capteur de position du troisième mode par un capteur de force (voir figure 6b) . Le capteur de force est sans contact entre l'élément mobile et l'élément fixe. Il est placé préférentiellement dans l'élément mobile entre les guidages et l'extrémité de l'actionneur (où s' interface l'objet à déplacer) afin de mesurer directement l'effort extérieur exercé par l' actionneur . Dans ce cas, le déplacement de l' actionneur peut se déduire de la connaissance du courant I dans la bobine 6 et de la connaissance de l'effort mesuré. Cette configuration permet avantageusement d'obtenir un actionneur pour déterminer le déplacement de cet actionneur intégré dans des dispositifs rigides .

En se référant maintenant respectivement aux figures 6 et 7, vont maintenant être décrites deux dispositions particulières de la bobine 6 relativement aux aimants permanents 5 permettant de reproduire la propriété de flux magnétique constant.

Le mode de réalisation de la figure 6, comprend des aimants permanents 5, 5' polarisés rectangulairement . Une première partie de ces aimants permanents, 5 par exemple, présente une première polarisation et est disposée en regard des fils/spires d'une première moitié de la bobine, dans laquelle le courant I circule dans un premier sens. Une seconde partie de ces aimants permanents, 5' par exemple, présente une polarisation opposée, et est disposée en regard des fils/spires d'une seconde moitié de la bobine, dans laquelle le courant I circule dans un sens opposé, ceci afin de créer des efforts s ' additionnant vectoriellement .

Chacune des deux parties 5, 5' des aimants permanents comprend avantageusement au moins une paire d'aimants et ces aimants sont disposés de part et d'autre de la bobine, afin que les lignes de champ magnétique soient sensiblement parallèles entre elles et perpendiculaires au fils/spires de la bobine 6. Les aimants sont disposés parallèlement aux spires, à proximité de la bobine afin de réduire au minimum les fuites magnétiques. Les aimants permanents 5, 5' sont disposés de manière à complètement recouvrir la surface décrite par chacune des demi-bobines au cours de la course de déplacement de la bobine 6, afin que la bobine 6 soit, tout au long de sa course, traversée par un flux magnétique constant. Dans ce mode de réalisation, l'axe de déplacement 7 de la bobine 6 est perpendiculaire à l'axe de bobinage 8. La bobine 6 se translate ainsi dans son plan de positionnement.

Dans le mode de réalisation de la figure 7 les aimants permanents 5 sont disposés sur une couronne cylindrique et sont polarisés radialement relativement à l'axe du cylindre. Ils sont ainsi disposés radialement autour d'un axe du cylindre 7, 8 qui se confond d'une part avec l'axe de déplacement 7 et d'autre part avec l'axe de bobinage 8.

En effet, la bobine 6 est disposée de telle façon que l'axe de bobinage 8 se confonde avec ledit axe de révolution 7 des aimants permanents 5.

Ici encore, selon une réalisation préférentielle, les aimants permanents 5 comprennent deux couronnes cylindriques concentriques entre elles et relativement à la bobine 6, disposées respectivement dans et autour de la bobine 6. Ainsi, la bobine 6 est parcourue par des lignes de champ magnétique sensiblement rectilignes, radiales dans le cas présent. Ce mode de réalisation est tel que la bobine 6 voit un flux magnétique constant tout au long de sa course. Pour cela, l'enroulement de la bobine 6 est, tout au long de ladite course en regard des aimants permanents 5.

Compte tenu des lois de Laplace, lorsque la bobine 6 est parcourue par un courant I, elle est soumise à un effort Fm tendant à produire un déplacement selon l'axe de déplacement 7 qui est alors confondu avec l'axe de bobinage 8. Fm s'exprime dans le mode de réalisation de la figure 7 par la formule :

Fm = I.l.B = Km'.I, avec

Fm : effort s ' exerçant sur la bobine 6,

I : courant circulant dans la bobine 6,

B : intensité du champ magnétique issu des aimants permanents 5,

1 : longueur totale des spires de la bobine 6 superposée aux aimants permanents 5.

Ainsi, sous réserve de la propriété précédente qui assure que 1 soit constante et B étant constants, l'effort Fm est proportionnel au courant I, Km' étant constante.

La bobine 6 se déplace parallèlement à son axe de bobinage 8. Une caractéristique de l'invention réside en ce que l'élément mobile 4 ne présente aucun contact avec l'élément fixe 3 dans les différentes illustrations précédentes des figures 1, 2, 6, 7, soit la bobine 6, dans les figures 6 et 7,. Afin, cependant d'assurer un maintien en position et un guidage dudit élément mobile 4 durant sa course de déplacement, un moyen de guidage flexible 9 est employé selon une caractéristique essentielle de l'invention.

Comme illustré aux figures 1, 2, 6, 7, ce moyen de guidage flexible 9 comprend au moins une membrane élastique 9 sensiblement plane, disposée de telle façon que son plan soit perpendiculaire à l'axe de déplacement 7. Deux telles membranes élastiques 9, disposées de par et d'autre du cœur du moteur électromagnétique 2, sont représentées sur ces figures.

Le mode de déformation de ces moyens de guidage flexibles 9 est illustré aux figures 1 et 2. Il convient que les déformations du moyen de guidage flexible 9 soit le plus parfaitement élastique possible. Ceci est le cas du fait de l'utilisation en flexion d'une membrane d'épaisseur faible relativement à longueur sur laquelle elle se déforme. Il en résulte un comportement sensiblement linéaire en terme d'effort résistant produit par ledit moyen de guidage flexible, selon la loi Fg = Kg.z, décrite précédemment.

La résistance à la déformation en rotation dans son plan de la membrane 9 étant naturellement très élevée, une telle membrane élastique 9 réalise avantageusement une fonction d ' anti-rotation de l'élément mobile 4 autour de son axe de déplacement 7.

Le cas échéant la raideur Kg de la membrane élastique 9 permet avantageusement d'assurer une fonction de rappel de l'actionneur 1 en une position de repos ou initiale.

La membrane 9 constitutive du moyen de guidage flexible 9 peut être en tout matériau élastique, et préférentiellement en matériau métallique.

Avantageusement, le moyen de guidage flexible 9 comprend une structure à double parallélogramme flexible symétrique par rapport à l'axe de déplacement de l'élément mobile, ledit parallélogramme ayant un seul degré de liberté en étant quasi-isostatique .

La figure 8a présente schématiquement un élément 3 fixe, un élément mobile 4, tel une bobine 6. Le montage est du type bobine à plat, l'axe de bobinage 8 étant perpendiculaire au plan de la figure tandis que l'axe de déplacement 7 est horizontal. Les aimants permanents 5 sont ici dans des plans parallèles au plan de la figure et ont été retirés pour plus de clarté. L'élément mobile 4 est guidé par deux moyens de guidage ou membrane élastique 9 de part et d'autre.

On dénomme ce guidage "à simple parallélogramme" symétrisé par rapport à l'axe de déplacement.

La figure 8b est une représentation modifiée de la figure 8a dans laquelle le guidage est "à double parallélogramme" symétrisé par rapport à l'axe de déplacement dont le rôle est d'assurer un guidage sans mouvement parasite avec un seul degré de mobilité. Pour ce guidage, deux éléments mobiles de compensation, 40a et 40b d'une part et 40c et 40d d'autre part, sont rajoutés par rapport au guidage de la figure 8a. Le guidage de la partie mobile est alors quasi iso-statique.

Les modes de réalisation des figures 8a et 8b, avec une "bobine à plat" et un guidage "à parallélogramme" symétrisé par rapport à l'axe de déplacement permettent avantageusement de réaliser un actionneur d'extension très limité selon l'axe de bobinage 8 et ainsi être très plat relativement à l'axe de déplacement 7. Ceci ouvre une possibilité pour l' actionneur selon l'invention d'être intégré dans une réalisation miniaturisée, par exemple de type MEMS .

Ladite membrane élastique 9 comprend des parties plus minces 9' qui vont supporter la déformation et des parties plus épaisses 9".

Selon un premier mode de réalisation, la membrane 9 est construite en pinçant une lame mince 9' entre des demi- parties épaisses 9".

Selon un autre mode de réalisation, la membrane 9 est obtenue en usinant une membrane épaisse. Les découpes sont réalisées afin de dégager des cols 9'. Ces cols 9' sont principalement le siège des déformations élastiques. Cette membrane 9 peut ainsi être d'une seule pièce ou constituée de plusieurs parties composantes assemblées.

En se référant à la figure 9, plusieurs types de cols ont été réalisés. A titre d'exemple, sont illustrés des cols prismatiques 11, des cols circulaires 12 ou encore des cols circulaires tronqués 13. Ces différents cols permettent de faire varier le comportement de déformation. Ils permettent aussi de s'adapter aux outils de fabrication disponibles.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est possible de précontraindre le moyen de guidage flexible 9.

Une des justifications d'une précontrainte est le comportement d'une membrane 9. En effet, une membrane 9 présente un comportement linéaire et continu entre sa position de repos et sa position déformée, d'un côté comme de l'autre de ladite position de repos. Cependant, au passage en position de repos une légère hystérésis apparaît. Afin de supprimer cette dernière, une précontrainte du moyen de guidage 9 permet de décaler le point de son fonctionnement de telle manière que la totalité de la course de déplacement de l'actionneur 1 se situe en dehors de la position de repos du moyen de guidage 9.

Les précontraintes comme il va être décrit, peuvent être positives ou négatives. Il est ainsi possible de décaler le point de fonctionnement de l'actionneur afin d'augmenter ou de diminuer la raideur du moyen de guidage 9, permettant même de réaliser une raideur sensiblement nulle.

Plusieurs modes d'action de précontrainte sont possibles. Il est possible de pré-contraindre selon l'axe de déplacement 1 (précontrainte axiale) ou selon un axe perpendiculaire à cet axe de déplacement 7 (précontrainte perpendiculaire) .

La figure 10 illustre, selon une demi-vue correspondant à la figure 8, un mode de précontrainte perpendiculaire. Dans ce mode de réalisation, une contrainte est appliquée perpendiculairement à l'axe de déplacement 7 entre l'élément fixe 3 et un châssis 17 immobile. Ceci à pour effet de précontraindre le moyen de guidage 9 selon son plan.

La précontrainte peut être obtenue par des moyens magnétiques 16 ou par des moyens mécaniques 15, tels des ressorts .

Ainsi, la figure 10 illustre une utilisation de deux ensembles appariés de moyens magnétiques 16, 16', respectivement solidaires de l'élément fixe 3 et du châssis 17.

La précontrainte peut être positive ou négative, en compression ou en traction. Ainsi par exemple, la figure 10 présente deux aimants 16, 16' de même polarité, créant une attraction et donc une précontrainte de traction du moyen de guidage 9.

Au contraire, la figure 11 illustre un montage présentant deux aimants 16, 16' de polarité opposée, créant une répulsion et donc une précontrainte de compression du moyen de guidage 9.

Les moyens magnétiques 16 peuvent être variés. Il peut s'agir de deux aimants comme sur les figures 10 et 11. L'un des deux aimants 16 peut encore être remplacé par une bobine pouvant être traversée par un courant. L'un des deux aimants 16 peut aussi être supprimé si l'élément en regard (élément fixe 3 ou châssis 17) de l'aimant 16 est ferromagnétique, comme illustré à la figure 12.

La figure 13 illustre un mode de précontrainte axiale. Les aimants 16, 16' sont disposés en regard, respectivement solidaires de l'élément mobile 4, par exemple au niveau de l'axe de déplacement 7 et sur un autre châssis en regard.

Les moyens de précontrainte peuvent encore être des moyens mécaniques 15, tels des ressorts. Les montages précédents peuvent être transposés en remplaçant ou en complétant les moyens magnétiques 16 par des moyens mécaniques 15. Il est ainsi possible de réaliser des précontraintes axiales et/ou perpendiculaires. De même, il est possible de réaliser une précontrainte positive ou négative selon que le ou les ressorts 15 employés sont des ressorts de compression ou de traction.

On notera que dans le cas d'une précontrainte perpendiculaire, les moyens de précontrainte agissent de manière symétrique, afin de réaliser des actions antagonistes. Ainsi, à la figure 10 les aimants 16, 16' agissent en attraction. Les aimants cachés du bas de la figure agissent de même en attraction. Il en est de même avec des moyens mécaniques 15.

Dans le cas d'une précontrainte axiale, les moyens de précontrainte agissent soit de manière symétrique soit de manière opposée. Ainsi à la figure 13, les aimants 16, 16' agissent soit tous en attraction soit tous en répulsion ou soit de manière combinée. Il en est de même avec des moyens mécaniques 15.

On obtient alors deux états stables supplémentaires dans le cas d'une précontrainte axiale en attraction, disposés de part et d'autre de la course de l' actionneur .

Il est possible de faire varier l'amplitude de l'effort de précontrainte en variant la caractéristique intrinsèque d'un aimant ou ressort (intensité ou raideur), en faisant varier 1 ' éloignement E qui influe sur l'effort obtenu tant pour des moyens magnétiques que mécaniques. Enfin dans le cas particulier d'utilisation d'une bobine, il est encore possible de varier l'intensité du courant la parcourant. Ce dernier mode est avantageux en ce qu'il permet une commande électrique de la précontrainte.

Il est bien évidement possible de combiner ces différents modes de précontrainte: axial et/ou perpendiculaire, magnétique et/ou mécanique, action positive et/ou négative.

Lorsque l' actionneur précédemment décrit comporte un plateau raccordé à sa partie mobile, il devient une table de déplacement. Dans ce cas, la table peut supporter la charge que l'on veut déplacer, par exemple un échantillon à scanner ou un miroir à aligner.

De façon avantageuse, dans la présente invention, on a notamment :

toute portion élémentaire de fils constituant la bobine, disposée en vis-à-vis d'une surface aimantée, reste en vis-à-vis d'une surface aimantée quelle que soit la position de l'axe portant la bobine, et

- toute portion élémentaire disposée en vis-à-vis d'une surface aimantée est constamment d'une part parallèle à cette surface aimantée et d'autre part perpendiculaire à l'axe de déplacement .

Notons que si on considère une surface élémentaire, on définira un point comme étant en vis-à-vis de cette surface si une droite perpendiculaire au plan de la surface élémentaire et passant au centre de cette surface élémentaire, passe par ce point.

La configuration selon l'invention des portions de fils disposées en vis-à-vis de surfaces aimantées, permet d'apporter une grande précision à la commande ce qui permet l'utilisation d'un actionneur, comme actionneur asservi en effort, selon les étapes de:

- mesure d'une position par le capteur de position 14,

- détermination du courant à appliquer en fonction d'un effort souhaité et de la position mesurée, puis

- application de ce courant aux bornes de la bobine.

La configuration selon l'invention des portions de fils disposées en vis-à-vis de surfaces aimantées, permet encore l'utilisation d'un actionneur, comme actionneur asservi en déplacement, selon les étapes de:

- mesure d'un effort par le capteur d'effort,

- détermination du courant à appliquer en fonction d'un déplacement souhaité et de la force mesurée, puis

- application de ce courant aux bornes de la bobine.

Cette précision est notamment illustrée par l'utilisation, pour la détermination du courant de commande, de la formule Fm = I.l.B, selon laquelle l'effort s 'exerçant sur la bobine est égal au produit de l'intensité du courant par l'intensité du champ magnétique issu des aimants multiplié par la longueur totale de fils conducteur disposée en vis-à-vis des aimants. On utilise notamment, pour modéliser la force à appliquer, une égalité et non une inégalité qui serait moins précise.

La configuration selon l'invention des portions de fils disposées en vis-à-vis de surfaces aimantées se retrouve notamment aux figures 3, 4, 6 et 7.

Dans les exemples donnés aux figures 3, 4 et 6, seules des portions droites de part et d'autre de la bobine sont disposées, quelle que soit la position de l'axe supportant la bobine, en vis-à-vis d'aimants plans qui sont de polarité opposée de part et d'autre de la bobine. Selon cet exemple les surfaces aimantées sont alors planes, les portions droites sont disposées perpendiculairement à l'axe de déplacement- et parallèlement au plan des aimants et lesdites portions droites sont parallèles entre elles.

Dans l'exemple de la figure 7, les aimants sont arrangés de façon radiale autour de l'axe de déplacement et toute la bobine est disposée en vis-à-vis des surfaces des aimants. Selon cet exemple les fils de la bobine sont arrangés en cercle autour de l'axe de déplacement et dans un plan perpendiculaire à l'axe de déplacement, les surfaces aimantées étant par ailleurs cylindriques et centrées autour de l'axe de déplacement.