Synonyme de gain d'espace dans les applications de robotique, les moteurs à arbre creux sont aussi bien adaptés aux applications de cathétérisme. A condition de se faire tout petits. C'est le cas du modèle commercialisé par Orbray, qui affiche un diamètre de 2,4 mm et une longueur de 5 mm.

Les moteurs à arbre creux sont disponibles en plusieurs versions (DC Brushless, AC Servo, pas à pas, etc.). Mais pour des applications qui exigent des moteurs compacts de petit diamètre, les moteurs DC coreless (sans noyau), sans capteurs, et Brushless (sans balai) sont les plus pertinents. Utilisés dans une large gamme d’applications, ils présentent de nombreuses caractéristiques avantageuses comme un design compact, une rendement et une précision élevés, ainsi qu'une faible tension de pilotage.

Comme leur nom l’indique, les moteurs à arbre creux se distinguent par une structure creuse au niveau du rotor, sous la forme d'un tube métallique qui traverse entièrement leur axe. Le gros avantage de ce trou central réside dans le gain de place qu’il induit en permettant d’y faire passer des éléments comme des câbles, des tuyaux ou même des faisceaux lumineux.

C’est un avantage particulièrement utile lorsque plusieurs moteurs sont intégrés dans un seul appareil. C'est le cas des bras robotisés et des outils de préhension, souvent équipés de multiples micromoteurs pour reproduire la dextérité et les mouvements humains. Avec des moteurs classiques, dont l'arbre est plein, il peut être difficile d’installer le câblage électrique pour l’alimentation et les signaux de commande. Avec des moteurs à arbre creux, l’espace peut être utilisé de façon plus efficace en faisant passer les fils à travers le moteur lui-même.

Une gamme commercialisable à partir de 2,4 mm de diamètre

Cette course à la miniaturisation concerne aussi la taille des moteurs. Une course dans laquelle s'est lancée Orbray, bien décidé à produire le "plus petit moteur à arbre creux au monde", en appliquant son savoir-faire en matière de traitement et d’assemblage de précision.

Le fabricant japonais y est parvenu avec un moteur "d'étude des limites en R&D" de 0,9 mm de diamètre et 3,8 mm de long. Les diamètres externe et interne de l'arbre creux sont respectivement de 0,2 mm et 0,18 mm. Avec ces dimensions, il est difficile d’équiper le moteur de capteurs à effet Hall, c’est pourquoi il fait appel à un entraînement sans balais et sans capteur, offrant une constante de couple de 12 µNm/A.

La gamme "commercialisable" démarre en fait avec un diamètre de 2,4 mm et une longueur de 5 mm. Les diamètres externe et interne de l'arbre creux sont ici respectivement de 0,8 mm et 0,65 mm. Ce qui reste le moteur à arbre creux le plus petit disponible sur le marché.

Il est possible de faire passer des fibres optiques, entre autres, par le trou central de ce micromoteur. Ce qui permet de concevoir des actionneurs optiques ultra-compacts, qui devraient contribuer à des avancées importantes dans des domaines comme l’OCT (tomographie par cohérence optique) et l’endoscopie.

Une sonde optique pour mesure l'intérieur de cavités minuscules

En combinant son moteur avec une fibre optique, Orbray a développé et mis sur le marché une sonde optique brevetée de 0,9 mm de diamètre, capable de balayer son environnement à 360°. Ce système de mesure permet d'analyser, simultanément et sans contact, le diamètre intérieur, la circularité, les rayures... d’une ouverture aussi petite que 1,1 mm, et d'en visualiser la surface intérieure. Il peut être utilisé, par exemple, pour évalué les surfaces internes de composants médicaux creux ou des buses de précision d'équipement d’analyse.

Enfin, ce type de moteur à arbre creux est particulièrement bien adapté au besoin de fils de guidage associés aux dispositifs médicaux insérés dans le corps humain. Plusieurs fabricants et instituts de recherche au Japon et aux États-Unis mènent actuellement des recherches sur le montage de tels dispositifs sur des endoscopes et des cathéters fonctionnels.

www.tsa.fr