由于壓電馬達具有體積小精度高等優(yōu)勢世澜，目前越來越多的用戶選擇該產(chǎn)品替代傳統(tǒng)的電機定位產(chǎn)品。目前市面上常用的壓電馬達有三種：粘滑式壓電馬達署穗；步進式壓電馬達和超聲波或共振壓電馬達寥裂。這三種類型都有其特定的有點和用途，下文會通過原理詳細介紹這三種壓電馬達案疲。
一封恰、 壓電馬達原理簡介
1）粘滑式壓電馬達
圖1、粘滑式壓電馬達工作原理圖
如圖1所示褐啡，闡述了粘滑式壓電馬達的工作原理诺舔，粘滑式壓電馬達主要由軸承、滑塊（即移動部分）备畦、接觸點低飒、一端固定的壓電促動器組成。壓電陶瓷的的長度隨著施加電壓的變化而變長或變短懂盐，由于滑塊與接觸點的摩擦力滑塊會隨著壓電陶瓷的形變一起運動褥赊，如圖1中第二個圖所示。這一過程又稱為粘貼階段（stick-phase）莉恼。當(dāng)壓電陶瓷到最大形變量時拌喉，施加快速降低的電壓使壓電陶瓷快速回縮到初始狀態(tài)。如圖1中第三個圖所示俐银，由于慣性滑塊保持靜止尿背，而壓電陶瓷回復(fù)到了初始狀態(tài)，這一階段也被稱為滑動階段（slip-phase）捶惜，也是這一階段導(dǎo)致了滑塊的凈位移残家。重復(fù)以上兩個階段使平臺產(chǎn)生宏觀的位移。
2）步進式壓電馬達
圖2.步進式壓電馬達原理圖
典型的步進式壓電馬達至少由3個壓電促動器售躁，如圖2中的第一幅圖所以坞淮，其中A和B促動器用來接觸滑塊茴晋，并扮演卡緊機構(gòu)的角色。而C促動器則用來使滑塊產(chǎn)生平移運動回窘。
在靜止時诺擅，促動器A和B同時接觸滑塊。當(dāng)開始運動時啡直，促動器B膨脹烁涌，A縮回，此時只有B與滑塊接觸酒觅，如圖2中第一幅圖所示撮执。于此同時C形變通過B與滑塊的接觸使滑塊產(chǎn)生位移如圖2中第二幅圖所示。然后促動器A膨脹舷丹，B縮回抒钱，此時只有A與滑塊接觸如圖2中第三幅圖所示，隨后壓電陶瓷C縮回至初始位置如圖2第四幅圖所示颜凯。最后再次縮回A谋币，膨脹B，重復(fù)以上狀態(tài)是滑塊產(chǎn)生宏觀位移症概。
3）超聲波壓電馬達
對于這種類型的壓電馬達蕾额，滑塊的運動是通過接觸點的橢圓振蕩產(chǎn)生。如下圖所示彼城。
圖3.超聲波馬達原理結(jié)構(gòu)圖
圖3中的第一幅圖展示了超聲波馬達的主要結(jié)構(gòu)诅蝶，第二幅圖展示了壓電馬達的兩種工作狀態(tài)，左圖接觸點沿切線方向移動募壕，即運動方向秤涩，右圖接觸點沿上下運動。對壓電陶瓷施加電信號司抱，同時產(chǎn)生這兩種模式筐眷，并使相位差為正負90°這會使接觸點產(chǎn)生橢圓振動如圖3中第一幅圖所示。此外习柠，接觸點的軌跡也可由驅(qū)動信號的幅值和頻率控制匀谣。
二、不同類型壓電馬達的特點
1）粘滑式壓電馬達
在粘貼階段滑塊的移動量即是壓電陶瓷的形變量资溃，因此對于該階段武翎，平臺擁有較高的分辨率。在滑動階段溶锭，壓電陶瓷會快速縮回宝恶，這將產(chǎn)生振動和噪聲，噪聲可能非常刺耳，當(dāng)人長期在平臺周圍工作時設(shè)置會引發(fā)健康問題垫毙。此外由于壓電陶瓷需要往復(fù)快速縮回霹疫，導(dǎo)致接觸點的材料大量磨損，限制了平臺的使用壽命综芥。粘滑式馬達使用DC掃描模式時具有較高的分辨率丽蝎，但是在斷電的情況下并不能0漂移保持在納米量級的定位。另外對于粘滑式的壓電馬達速度被限制在約20mm/s膀藐。
2）步進壓電馬達
步進式壓電馬達一般擁有較高的輸出力屠阻，輸出力高達10N。移動時由壓電陶瓷形變推動滑塊移動额各，因此可以達到較高的分辨率国觉，可時間納米級別的定位并且沒有漂移。但是由于該類型馬達的移動需要多個壓電陶瓷配合虾啦，這限制了壓電位移平臺的速度麻诀，通常小于10mm/s。此外因為無法達到嚴格的公差缸逃，導(dǎo)致接觸點的摩擦，導(dǎo)致了平臺較低的壽命厂抽，此外該電機通常由多個壓電陶瓷組合使用使其成本較高需频。
3）超聲波馬達
該馬達是將橢圓振蕩推動滑塊移動，產(chǎn)生很小的位移筷凤，并通過高頻率產(chǎn)生極高的速度昭殉，通常可達到100mm/s,并且沒有噪聲藐守，良好的可重復(fù)性挪丢，電機在定位后無漂移實現(xiàn)自鎖。并且擁有較長的使用壽命卢厂，通常在10-100km乾蓬。但是該馬達輸出力較小，通常只有1N慎恒，位移精度會比其它兩種馬達略差任内。
三種壓電馬達技術(shù)參數(shù)對比：
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