При работе пьезодвигателя действуют две силы, которые часто путают: сила торможения и удерживающая сила. Усилие остановки — это максимальное усилие, которое двигатель может выдерживать во время работы (т.е. в динамическом состоянии) до того, как произойдет остановка, в то время как удерживающее усилие — это максимальная нагрузка, которую двигатель может выдерживать при выключенном питании (т.е. в статическом состоянии). Во многих случаях удерживающая сила пьезодвигателя будет больше, чем сила торможения, примерно на десять процентов.

Одной из наиболее распространенных конструкций пьезодвигателей является ультразвуковой пьезодвигатель, который приводится в действие с помощью толкателя или фрикционного наконечника, прикрепленного к пьезокерамической пластине с электродами с каждой стороны. Когда любой из электродов возбужден, он генерирует высокочастотный собственный режим колебания, что означает, что все части системы движутся синусоидально с одинаковой частотой. Таким образом, толкатель перемещается с частотой enigenmode по наклонной линейной траектории. Это приводит в действие механическую часть двигателя, будь то ползунок или стол, приводя в движение как продольную, так и поперечную составляющую. Именно поперечная составляющая движения определяет максимальную силу трения и удерживающую силу двигателя.

Удерживающая сила определяется кулоновским трением. Кулоновское трение — это сила, оказываемая двумя поверхностями друг на друга, которая не допускает движения. Поскольку это препятствует движению, кулоновское трение должно быть меньше, чем произведение коэффициента трения между поверхностями и нормальной силы, которую поверхности прикладывают друг к другу.

F_s = м_s*N

F_s = Сила статического трения (N)

м_s = Коэффициент статического трения

N = Нормальное усилие между поверхностями (N)

Если кулоновское трение больше, чем коэффициент трения, умноженный на нормальную силу, то будет вызвано движение. Другими словами, если блок массой 20 кг опирается на поверхность с коэффициентом трения 0,1, то кулоновское трение должно быть меньше 19,62 Н. В противном случае блок двигался бы.

F_s= 0,1 * 20 кг * 9,81 м/с²

F_s = 19,62 Н

Способность пьезодвигателей создавать удерживающее усилие или крутящий момент при отсутствии входной мощности исключает необходимость во внешнем тормозе. Это также снижает энергопотребление и устраняет накопление тепла, что является преимуществом для приложений, чувствительных к стабильности температуры. Одним из применений, в котором реализуются эти преимущества, являются запорные клапаны, которые традиционно управляются с помощью соленоидов или пневматики. При работе с пьезодвигателями повышаются как надежность, так и энергоэффективность, поскольку в положении удержания энергия не требуется, и клапан остается закрытым без потребления электроэнергии.

Еще одним приложением, которое извлекает выгоду из удерживающего усилия пьезодвигателей при отключении питания, является пикомоторный привод. В этих крошечных приводах используется резьбовая губка, закрепленная на маленьком винте. Каждый конец губки соединен с одним концом пьезодвигателя. Когда подается электрический сигнал и изменяется длина пьезоэлемента, губки скользят в противоположных направлениях, заставляя винт поворачиваться. Пикомоторы используются в оборудовании для обработки полупроводников и контроля пластин, где требуется высокое разрешение наряду со способностью сохранять положение в нанометровом диапазоне без приложения мощности.