压电促动器的位移模态态

在纵向压电促动器中，陶瓷层中施加的电场平行于极化方向，在极化方向产生应变或位移。单层的位移相对较小。为了实现有技术实用性的位移值，由多个机械串联、电气并联的单层构成的堆叠型促动器（图1）应运而生。 纵向堆叠型促动器可将电能高效地转换为机械能，实现约为促动器长度0.1%至0.15%的名义位移。 额定阻滞力与促动器的横截面积有关（约为30 N/mm²），可高达数万牛顿。 由于其共振频率高，纵向堆叠型促动器非常适用于高动态运行。促动器的机械预加载可抑制脆性陶瓷材料中的动态诱导拉力，实现微秒级的响应时间和较高的机械性能。 纵向位移的估算，其中：

在压电切变促动器中，陶瓷层中施加的电场与极化方向正交，利用的是极化方向的位移。单层的位移也在此处的堆叠型促动器中叠加（图2）。 剪切变形系数d₁₅通常为最大压电系数。额定电压控制时，压电陶瓷可实现高达2000pm/V的d_15(GS)值。为了防止垂直方向极化的反转，允许控制场强是受限的。 当横向力量作用于促动器时，弯曲还会叠加在剪切运动之上，且动态运行中共振频率附近也会发生相同效应。 此外，机械预加载无法补偿剪应力，两者都会限制剪切堆叠的实际堆叠高度。切变促动器与纵向促动器的组合产生非常紧凑的XYZ堆叠，且共振频率很高。 滞滑马达的驱动元件为切变促动器一个典型的应用。 切变促动器位移的估算，其中：