CN1357086A - 压电执行元件 - Google Patents

Abstract

提出一种压电执行元件,例如用于操作一个机械构件,其中,借助压电层(2)与安置在其间的内电极(3,4,5,6)组成的多层结构形成内电极(3,4,5,6)与外电极(7,8;14)的交替式侧面触点接通。每隔预先规定的间距,在一侧触点接通(9,10)的内电极(5,6)的一个电极层一直完全延伸到另一侧的端部上,在那里,位于该相应另一侧上的外电极(7,8)跨接该层,以避免短路。

Description

压电执行元件

现有技术

本发明涉及一种如独立权利要求所述特征类型的压电执行元件，例如用于操作一个机械构件、如阀门或类似件。

众所周知，利用所谓的压电效应，可以构造一个用具有合适的晶体结构的材料制成的压电元件。在施加一个外部电压时压电元件产生一种机械反应，这种反应根据晶体结构和电压的作用区域是一个在可预先规定的方向上的压力或拉力。这种压电执行元件的建造在此可以以多个层实现(Multilaye-Aktoren，多层执行元件)，其中，通过电极施加电压，这些电极分别安置在层与层之间。在压电执行元件工作时要注意，不能由于机械应力在层结构中出现破坏性裂纹。

本发明优点

开头描述的压电执行元件例如可用于操作一个机械构件，以较有利的方式，它以一种由压电层和安置在其间的电极组成的多层结构构成。在电极交替地侧面触点接通的情况下，在两个压电层之间的区域中分别出现一个中性的相。因为分别在一侧触点接通的电极被梳状地集成在层式结构中，在层式结构方向上前后顺序安置的这些电极必须分别交替地在两个相对的侧面上触点接通。

在此，在一侧触点接通的电极通常不能一直完全延伸到相对的另一侧上，因为否则的话电压击穿会导致压电执行元件被损坏。在操作压电执行元件时，也就是说在层式结构中的相对电极之间施加一个电压时，在电极区域中以及在不触点接通的中性相中出现不同的机械力，所述机械力会导致压电执行元件中的机械应力和裂纹形成。

在本发明的一个有利实施形式中，每隔规定的间距，在一侧触点接通的内电极的一个电极层完全延伸到另一侧的端部上，在那里，位于该相应的另一侧上的外电极跨接该电极层，以避免短路。这种交替式的触点接通这样构成，即：每两个内电极包夹一个在相对另一侧上触点接通的另一极性的内电极，该两个内电极在一个侧面上共同触点接通。那么，这两个共同触点接通的内电极交替地分别有一个在形成一个中性相的情况下不一直延伸到压电层的端部上，而另一个一直延伸到压电层的端部上。

一种与外电极的触点接通是可能的，其中以简单的方式，在所述另一个在不触点接通的一侧一直延伸到端部上的内电极所在的区域内，安置了一个绝缘层。在此，外电极可以由一个导电的筛(Sieb)或网(Netz)构成。在此，外电极的形状也可以是一个简单的金属条，其中，该金属条可以优选用一种与压电层陶瓷材料具有近似延伸系数的导电材料制成，如因钢。

在另一个优选实施形式中，外电极最好是波纹形电极，这些外电极以一个预先规定的间距波纹状地跨接所述另一个一直延伸到压电层端部上、不进行触点接通的内电极。

因此，通过上述实施形式，可能的是，通过部分的外部触点接通，每个第二内电极一直向外延伸。在此，通过这种措施和一个部分地中断的外电极、如波纹形电极，该外电极只在外部触点接通的区域内连接并且与不进行触点接通的内电极具有一个例如约50μm的距离，就可以避免短路并且由于中性相减小使外部区域内的延伸率总体明显提高，从而减小了形成裂纹的危险。

此外有利的是，压电层的多层结构分别在这些折叠后的层的末端上设置了一个电绝缘的陶瓷板。

本发明优选扩展构造的这些特征和其它特征不仅可以从 书中得知，也可以从说明书和附图中得知，其中，各个特征分别单独或者以多个组合的形式在本发明实施形式中和在其它领域中已经实现，这些特征能够代表有利的或本身具有可保护性的实施形式，在此对这些实施形式要求保护。

附图

借助于附图对本发明压电执行元件的实施例进行解释。图示为：

图1一个压电执行元件的一个剖面，该压电执行元件具有一个由压电陶瓷层组成的多层结构并带有交替地触点接通的内电极和波纹形外电极；

图2沿图1中线A-A的一个侧视图；

图3在相应的没有触点接通、向外延伸的内电极的区域内具有绝缘区域的实施例的一个局部视图。

实施例说明

在图1中示出一个压电执行元件1，它以公知的方式由用具有合适的晶体结构的一种石英材料制成的压电膜片2构成，从而，利用所谓的压电效应，在通过外部的触点接通的外电极7和8向内电极3和4以及5和6等上施加一个外部电压时，实现压电执行元件1的一种机械反应。

此外，从图1中还可以看出，外电极被作为波纹形电极7和8实施，它们在接触面9和10上分别与两个具有相同极性的内电极触点接通。分别具有相同极性的内电极3、5或4、6中的每个第二内电极一直贯通到压电执行元件1的另一端部上，并且在此通过相应的不进行触点接通的外电极7和8的一个波纹11与外电极7和8绝缘。

在膜片2的外面的压电层上还分别安置了一个电绝缘的顶板12和一个底板13，通过它们，整个压电执行元件1可以被对外部绝缘。

为了解释清楚图1所示实施例，在图2中示出按图1中的A-A线得到的一个侧视图，其中，外电极8可以被以俯视图看到。在此，相同的构件以统一的参考标号标示。

从图3中可以看出压电执行元件1的一个第二实施例，其具有一种不同的外部触点接通形式16。在此，一个简单的金属膜片14作为外电极，该外电极在不进行触点接通的内电极5等的区域内贴靠在一个安置在它们之间的绝缘层15上。这样，这里也可以达到如在图1和图2所示实施例中一样的效果。

Claims (7)

1.压电执行元件，具有

一个由压电层(2)和安置在其间的内电极(3，4，5，6)组成的多层结构

一种内电极(3，4，5，6)与外电极(7，8；14)之间的交替式侧面触点接通形式，其中，在两个压电层(2)之间的区域内，所述压电层(2)在相应的相对侧上具有一个触点接通的内电极(3，5或4，6)，在相应的另一侧上存在一个无电极层的中性相，其特征在于：

每隔预先规定的间距，在一侧触点接通(9，10)的内电极(5，6)的一个电极层一直完全延伸到另一侧的端部上，在那里，位于该相应另一侧上的外电极(7，8)跨接该层，以避免短路。

2.根据权利要求1所述的压电执行元件，其特征在于：交替的触点接通这样构造：包夹一个另一极性的内电极(4)的每两个内电极(3，5)在一个侧面上被共同触点接通，其中，交替地，分别有一个内电极(3)在形成中性相的情况下不延伸到压电层(2)的端部上，而另一个内电极(5)一直延伸到压电层(2)的端部上。

3.根据权利要求1或2所述的压电执行元件，其特征在于：在所述另一个在不触点接通的一侧一直延伸到端部上的内电极(5)所在的区域内，安置了一个绝缘层(15)。

4.根据权利要求3所述的压电执行元件，其特征在于：外电极(14)用一个导电的金属条、一个筛或网制成。

5.根据权利要求1，2或3所述的压电执行元件，其特征在于：外电极用波纹形电极(7，8)制成，所述波纹形电极以一个预先规定的间距波纹形地跨接所述另一个一直延伸到压电层(2)的端部上不进行触点接通的内电极(5，6)。

6.根据前述权利要求之一所述的压电执行元件，其特征在于：压电层(2)的多层结构分别在这些折叠后的层的末端上安置了一个电绝缘的陶瓷板(12，13)。

7.根据前述权利要求之一所述的压电执行元件，其特征在于：所述压电执行元件(1)可用于操作一个机械构件，如阀或类似件。

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