准零刚度磁致伸缩执行器

预紧力波动降至近零

通过准零刚度预紧机构提供近恒定预紧力，显著抑制磁致伸缩执行器因GMM伸长引起的力波动，从而提升有效行程。

牛牧青 · Yong-Heng, Yu · Yu-Sen, Zhuang · 杨斌堂 · 74833005

International Journal of Mechanical Sciences 2026

参数信息

行程提升率

45.8 %

行程提升率

37.9 %

预紧力波动降低率

96.7 %

预紧力波动降低率

98.3 %

技术优势

行程大幅提升

在135 kA/m谐波磁场下，执行器行程比传统预紧方式提升45.8%，源于预紧力波动被抑制，GMM压缩量减小。

预紧力近乎恒定

准零刚度机构在行程范围内提供近似恒定的预紧力，波动降低达98.3%（54 kA/m），避免了大刚度预紧导致的性能退化。

结构简单可制造

通过并联正负刚度柔顺机构实现准零刚度，无需复杂控制，样机已加工并实验验证。

应用场景

• 精密驱动与定位：替代传统碟簧预紧，为磁致伸缩执行器提供更大行程和稳定预紧，用于精密驱动与定位。
• 微纳操控：在微纳操控中，准零刚度预紧减少力波动，提高位移分辨率和行程。
• 振动抑制与主动隔振：作为主动隔振执行器，准零刚度预紧保证输出力稳定，提升振动抑制效果。
• 高精度医疗器械：用于高精度医疗器械中需要稳定微位移执行器的场合，减少预紧力波动带来的误差。