混合激励两自由度超声电机

推力密度翻倍

纵向行波与弯曲驻波混合激励替代传统单一模态，大幅提升两自由度驱动能力。

吴疆 · Lipeng, Wang · 杜付鑫 · Guoteng, Zhang · Niu, Jianye · 荣学文 · 宋锐 · 董惠娟 · Zhao, Jie · 李沂滨

International Journal of Mechanical Sciences 2023

参数信息

最大推力 (x轴)

42.1 N

空载滑动速度 (x轴)

833 mm/s

最大输出功率 (x轴)

7.7 W

最大推力 (y轴)

40.2 N

空载滑动速度 (y轴)

877 mm/s

最大输出功率 (y轴)

8.1 W

推力密度

188.3 N/kg

功率密度

36 W/kg

技术优势

推力密度领先

混合激励使得单位重量能产生更大推力，推力密度达 188.3 N/kg，超过多数两自由度直线超声电机。

双向输出均衡

x 轴和 y 轴特性接近：推力 42.1 N 与 40.2 N，空载滑动速度 833 mm/s 与 877 mm/s，输出功率 7.7 W 与 8.1 W，两轴驱动一致性好。

尺寸不受模态约束

激励相位根据换能器长度调制，模态简并后仍可调整换能器尺寸，便于小型化和轻量化设计。

应用场景

• 精密定位平台：两轴独立驱动，x/y 轴性能一致，可直接用于 XY 精密定位台。
• 微型驱动器：激励相位按换能器长度调制，尺寸不再受模态简并限制，可做轻量化微型驱动器。
• 机器人关节：推力密度 188.3 N/kg，单位重量输出大，适合对重量敏感的机器人关节。
• 微操作器：混合激励提供双向大推力与功率，可提高微操作器的负载能力。