기존의 압전 모터가 고속 운동과 고해상도 위치 결정을 동시에 만족하기 어려운 한계를 극복하기 위해, 크로스스케일 종방향 절단 모드 압전 모터를 설계하였다. 준정적 및 공진 모드의 이중 작동 방식을 통해 정밀 구동 분야에서 요구하는 속도와 정밀도의 이중 요구를 충족한다. 이 모터는 종진동 변환기(압전 세라믹의 d33 효과 기반)와 샌드위치형 전단 변환기(압전 세라믹의 d15 효과 기반)를 복합한 고정자 구조를 채택하여, 동주파 직교 진동을 합성하여 구동 발판의 타원 운동 궤적을 실현한다. 유한 요소 해석을 통해 주요 파라미터를 최적화하였으며, 준정적 모드에서는 변위 출력 효율 향상을 위해 1단 힌지 강성을 16.66 N/µm로 설계하였고, 공진 모드에서는 구조 파라미터를 조정하여 종진동(7,829.6 Hz)과 굽힘 진동(7,860.7 Hz) 모드 주파수를 이황성으로 만들었다. 실험 결과, 준정적 자극(주파수 800 Hz, 예압 0.38 N) 하에서 모터의 최소 변위 분해능은 39 nm에 달했고, 최대 속도는 0.95 mm/s였다; 공진 자극(주파수 6,780 Hz, 위상차 30°) 하에서는 최대 무부하 속도가 125.33 mm/s, 최대 부하는 0.45 N에 달했다. 이 모터는 속도(125.33 mm/s)와 분해능(39 nm) 모두에서 기존의 단일 모드 모터보다 현저히 우수하여 고속과 고정밀도 동시 만족 문제를 해결하고, 크로스스케일 정밀 위치 구동에 효과적인 기술 방안을 제시한다.

압전 모터; 종방향 절단 모드; 크로스스케일 구동; 압전 세라믹; 준정적