มอเตอร์หนอนนิ้วเป็นระบบแอคทูเอเตอร์เชิงเส้น แบบร่วมมือกัน ซึ่งมีองค์ประกอบหลายตัว (เดิมทีเป็นแบบเพียโซอิเล็กทริกต่อมามักจะเป็นแบบไฟฟ้าสถิต ) ที่ถูกกระตุ้นในลำดับการเคลื่อนที่แบบทีละขั้นที่ประสานกัน ทำให้สามารถขยายช่วงการเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับแอคทูเอเตอร์แต่ละตัวและกำหนดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำสูง^{[ 1 ]}

มอเตอร์แบบหนอนคลานมีต้นกำเนิดในช่วงทศวรรษ 1960 ในฐานะกลไกตัวกระตุ้นหลายตัวสำหรับการกำหนดตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง ด้วยความก้าวหน้าในการผลิตขนาดเล็กและการผลิตขนาดเล็ก การออกแบบจึงเปลี่ยนไปในช่วงทศวรรษ 1990 ไปสู่ ตัวกระตุ้นขนาดเล็กแบบไฟฟ้าสถิตโดยใช้ลำดับขั้นตอนที่ประสานกันเพื่อให้ได้การเคลื่อนที่เชิงเส้น ที่แม่นยำ เกินขีดจำกัดขององค์ประกอบตัวกระตุ้นเดี่ยว^{[ 1 ]}

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด มอเตอร์หนอนใช้แอคทูเอเตอร์แบบเพียโซ 3 ตัว (2 และ 3 ดูรูปที่ 1) ที่ติดตั้งอยู่ภายในท่อ (1) และจ่ายกระแสไฟฟ้าตามลำดับเพื่อจับเพลา (4) จากนั้นจึงเคลื่อนที่ไปในทิศทางเชิงเส้น การเคลื่อนที่ของเพลาเกิดจากการยืดตัวของเพียโซด้านข้าง (2) ที่ดันเพียโซคลัตช์ 2 ตัว (3)

กระบวนการทำงานของมอเตอร์หนอนเป็นกระบวนการแบบวนซ้ำหกขั้นตอน หลังจากขั้นตอนการผ่อนคลายและการเริ่มต้นใช้งานในขั้นต้น ในขั้นต้น เพียโซทั้งสามตัวจะอยู่ในสภาวะผ่อนคลายและไม่ยืดออก เพื่อเริ่มต้นการทำงานของมอเตอร์หนอน เพียโซคลัตช์ที่อยู่ใกล้ทิศทางการเคลื่อนที่ที่ต้องการมากที่สุด (ซึ่งจะกลายเป็นเพียโซคลัตช์เดินหน้า) จะได้รับกระแสไฟฟ้าก่อน จากนั้นวงจรหกขั้นตอนจะเริ่มต้นดังนี้ (ดูรูปที่ 2):

ขั้นตอนที่ 1.การขยายตัวส่งสัญญาณเพียโซด้านข้าง

ขั้นตอนที่ 2.การต่อขยายคลัตช์ด้านท้ายแบบเพียโซ

ขั้นตอนที่ 3.การคลายตัวของคลัตช์หน้าแบบเพียโซ

ขั้นตอนที่ 4.การคลายตัวของตัวเหนี่ยวนำแบบเพียโซด้านข้าง

ขั้นตอนที่ 5.การต่อขยายคลัตช์หน้าแบบเพียโซ

ขั้นตอนที่ 6.การคลายคลัตช์ด้านท้ายแบบเพียโซ

การจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับตัวกระตุ้นแบบเพียโซทำได้โดยการจ่ายแรงดันไบแอสสูงให้กับตัวกระตุ้นทีละขั้นตอนตามกระบวนการ "หกขั้นตอน" ที่อธิบายไว้ข้างต้น สำหรับการเคลื่อนที่ในระยะทางไกล ลำดับของหกขั้นตอนจะถูกทำซ้ำหลายครั้งอย่างรวดเร็ว เมื่อมอเตอร์เคลื่อนที่เข้าใกล้ตำแหน่งสุดท้ายที่ต้องการแล้ว มอเตอร์อาจถูกเปลี่ยนไปใช้โหมดการกำหนดตำแหน่งละเอียด (โหมดเสริม) ในโหมดนี้ คลัตช์จะได้รับแรงดันไฟฟ้าคงที่ (ตัวหนึ่งสูงและอีกตัวต่ำ) และแรงดันไฟฟ้าด้านข้างของเพียโซจะถูกปรับไปที่ค่ากลางภายใต้การควบคุมป้อนกลับอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้ตำแหน่งสุดท้ายที่ต้องการ

พฤติกรรมของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกนี้เมื่อไม่ได้รับพลังงานมีอยู่สองแบบ คือ แบบล็อคปกติหรือแบบเคลื่อนที่ได้อิสระปกติ แบบเคลื่อนที่ได้อิสระปกติจะเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเมื่อไม่ได้รับพลังงาน แต่ยังสามารถล็อคได้โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้า

• ยูนิมอร์ฟ
• ไบมอร์ฟ

• ภาพรวมของหลักการออกแบบมอเตอร์เพียโซแบบต่างๆ