在医疗设备和器械应用领域，最新的压电马达设计与电磁马达相比具有诸多优势。尤
其是其中两种类型的压电马达具有相当重要的特性，这使它们极其适合医疗应用领域。超
声压电线性马达（也称为谐振马达）和压电步进马达。尽管它们在设计、规格和性能方面

 

差异巨大，但都能提供无限移动。

    在超声压电马达中，压电陶瓷材料产生纳米级的高频（人耳无法听到）声振动，形成
直线或旋转移动。对于大行程而言，特别是同时还需要高速度时，可使用超声线性驱动器。
它们的分辨能力高达 50 nm，是电磁马达主轴复合物的理想替代物。超声驱动器的体积大
大小于 EM

 

马达，且无需使用传动元件将旋转移动转变为直线移动。

    超声压电线性马达采用一块矩形独石压电陶瓷板（定子），一侧被两个电极分开。根据
期望的移动方向的不同，压电陶瓷板的一个电极受到激发产生数十至数百千赫兹的高频
本征模振动（振动系统中的一种正常振动模式）。板上附着的氧化铝摩擦头（推动器）以
本征模频率沿斜线移动。尽管它与摩擦条接触，但它仍可以提供微冲量并推动机械部件
（滑块和转盘）前后移动。每个振动循环，机械部件会产生几纳米的位移。肉眼可见的结

 

果是无限距离的平滑移动。

    新型超声谐振马达，如 Physik Instrumente 开发出的 PILine 型号，对推动压电器械在医
疗领域的应用具有开创作用，它们的速度高达 500 mm/s，设计紧凑且简单。这些马达的加
速度可达 10 g。它们还很坚固，这是快速定位（毫秒级）的前提条件，且分辨率可达 0.05 
µm

 

。

    压电步进马达通常由几个独立的压电传动器组成，通过夹紧/松开和延伸/收缩周期协调
交替形成移动。每个延伸周期仅提供几微米的位移，但工作频率高达数百甚至数千赫兹，
以实现连续移动。尽管步长逐渐递增，从几纳米到几微米，但它们移动的速度可达每秒
10 mm

 

，每秒移动数千步。

        与 超 声 压 电 马 达 相 比 ， 压 电 步 进 马 达 （ 如 同 样 由 Physik Instrumente 开 发 出 的
PiezoWalk）产生的力量可高达 700 N (155 lb)，距离分辨能力达微微米（一百万兆分之一
米）。50 微微米的分辨能力已得到了证实。该马达能在较长的行程内进行高精度定位，可
在达到位置后进行示踪、扫描或主动振动控制等动态移动。与超声压电马达一样，这些移

 

动可在强磁场或低温条件下完成。

    

 

提升医疗设备的性能

    

 

利用压电马达可使医疗器械变得更小、更精确、更轻且更易于控制。

    1) 

 

产生更大的作用力，以支持微型化： 压电马达极适合微型化要求。与电磁马达相比，

它们的体积更小，结构更紧凑，但它们能提供更大的作用力。电磁马达的效率随尺寸的下
降而降低，有更多电能转化为热能，而压电马达的效率则保持恒定。在相同的体积和重量
下，压电马达的储能密度较电磁马达高 10 倍。最新的压电马达配置成紧凑的高速微定位

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工作台，体积比火柴盒更小

最小的压电驱动工作台目前用于手机摄像头中的自动聚

 

焦器械中。