Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (5), 643–653
Inertial nanostep piezoelectric drive: modeling and experiment
Olga M. Gorbenko – Institute for Analytical Instrumentation of RAS, St. Petersburg, Russia; gorolga64@gmail.com
Stanislav Y. Lukashenko – Institute for Analytical Instrumentation of RAS, St. Petersburg, Russia; lukashenko13@mail.ru
Stepan V. Pichakhchi – Institute for Analytical Instrumentation of RAS, St. Petersburg; St. Petersburg Academic University, St. Petersburg, Russia; pichakhchi.s@yandex.ru
Ivan D. Sapozhnikov – Institute for Analytical Instrumentation of RAS, St. Petersburg, Russia; sapojnikov@gmail.com
Mikhail L. Felshtyn – Institute for Analytical Instrumentation of RAS, St. Petersburg, Russia; mfelsztyn@yandex.ru
Alexander O. Golubok – Institute for Analytical Instrumentation of RAS, St. Petersburg; St. Petersburg Academic University, St. Petersburg, Russia; aogolubok@mail.ru
Corresponding author: O.M. Gorbenko gorolga64@gmail.com
DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-5-643-653
ABSTRACT A vertical inertial nanostep piezoelectric drive is considered. A virtual model was created, and the operating modes of a real drive were studied by numerical experiment. Piezo electromechanical resonance was discovered and a method to eliminate resonant vibrations by increasing electrical losses in the discharge circuit of the piezo actuator capacitance was proposed. A satisfactory agreement between the calculated and experimental data for the drive steps in the nanometer displacement range was obtained.
KEYWORDS inertial piezoelectric drive, nano positioning system, piezo actuator, piezoelectric effect
FOR CITATION Gorbenko O.M., Lukashenko S.Y., Pichakhchi S.V., Sapozhnikov I.D., Felshtyn M.L., Golubok A.O. Inertial nanostep piezoelectric drive: modeling and experiment. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (5), 643–653.
[In Russian] Горбенко О.М., Лукашенко С.Ю., Пичахчи С.В., Сапожников И.Д., Фельштын М.Л., Голубок А.О.
Инерциальный наношаговый пьезоэлектрический привод: моделирование и эксперимент
АННОТАЦИЯ Рассмотрен вертикальный инерциальный пьезоэлектрический нано-шаговый привод. Создана виртуальная модель, и путем численного эксперимента исследованы режимы работы реального привода. Обнаружен пьезоэлектромеханический резонанс и предложен способ устранения резонансных колебаний путём увеличения электрических потерь в цепи разряда емкости пьезоактюатора. Получено удовлетворительное согласие между расчетными и экспериментальными данными для шагов привода в нанометровом диапазоне перемещений.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА Инерциальный пьезоэлектрический привод, системы нано-позиционирования, пьезоактуатор, пьезоэлектрический эффект
