Para superar as limitações dos motores piezoelétricos atuais, que têm dificuldade em conciliar movimento de alta velocidade com posicionamento de alta resolução, foi projetado um motor piezoelétrico de modo longitudinal em múltiplas escalas. Este motor opera em modos quaseestático e ressonante para atender às demandas simultâneas de velocidade e precisão no campo de acionamentos de precisão. O motor utiliza uma estrutura de estator composta por um transdutor de vibração longitudinal (baseado no efeito d₃₃ da cerâmica piezoelétrica) e um transdutor de cisalhamento sandwich (baseado no efeito d₁₅). O funcionamento é baseado na síntese de vibrações ortogonais na mesma frequência para gerar uma trajetória elíptica do pé de acionamento. Os parâmetros chave foram otimizados por simulação de elementos finitos: para o modo quaseestático, a rigidez da primeira dobradiça foi projetada para 16,66 N/µm para melhorar a eficiência do deslocamento; para o modo ressonante, os parâmetros estruturais foram ajustados para alcançar a degeneração das frequências dos modos de vibração longitudinal (7.829,6 Hz) e flexional (7.860,7 Hz). Os resultados experimentais mostraram que, sob excitação quaseestática (frequência 800 Hz, pré-carga 0,38 N), a resolução mínima de deslocamento do motor atingiu 39 nm e a velocidade máxima foi 0,95 mm/s; sob excitação ressonante (frequência 6.780 Hz, defasagem de 30°), a velocidade máxima sem carga atingiu 125,33 mm/s e a carga máxima foi de 0,45 N. Este motor supera significativamente os motores tradicionais de modo único em velocidade (125,33 mm/s) e resolução (39 nm), resolvendo o desafio da compatibilidade entre alta velocidade e alta precisão, e oferecendo uma solução técnica eficaz para posicionamento de precisão em múltiplas escalas.

Motor piezoelétrico; Modo de corte longitudinal; Multiescala; Cerâmica piezoelétrica; Quaseestático