毫米级压电谐振驱动器

功率密度超同类20倍

中心孔缺陷设计大幅增强机电耦合与界面驱动效应，使毫米级线性驱动器同时实现高推力、高速度与高分辨率。

Lv, Xiangmeng · He, Zhuangzhuang · Zhu, Rongqi · Wang, Bing · 76743892 · Ronglei, Zhu · Li, Zhanmiao · 张春利 · Dong, Shu-Xiang

IEEE Transactions on Industrial Electronics 2025

参数信息

重量

0.149 g

最大拉力

0.34 N

最小步进位移

30 nm

功率密度

0.67 W/cm3

谐振频率

190.8 kHz

技术优势

功率密度高3~20倍

中心孔缺陷造成刚度突变，显著增强中心振动幅度和机电耦合，使驱动器在0.149 g重量下功率密度达到0.67 W/cm³，约为以往报道的3~20倍，大幅提升微执行器的能力密度。

开环分辨率30 nm

在无反馈控制的开环条件下，最小步进位移仅30 nm，意味着无需复杂闭环即能实现纳米级定位，简化系统集成。

高速大推力兼备

在谐振状态下，驱动器能以308 mm/s的最大速度摩擦驱动滑块，同时提供0.34 N的最大拉力，突破了传统压电执行器速度与力难以兼得的限制。

应用场景

• MEMS执行器：以其高功率密度和纳米级开环分辨率，可直接替代现有MEMS执行器用于精密微操作。
• 微型机器人驱动：0.149 g的轻量和高推力/速度比使其成为微型机器人关节的理想动力源。
• 精密定位平台：30 nm的最小步进位移可满足精密定位平台对纳米级分辨率的需求。
• 微纳制造装备：高功率密度和高速特性有助于提升微纳制造装备中运动模块的动态性能。
• 软体机器人驱动：其大拉力与轻量化设计可用于软体机器人中提供直线驱动动力。