DE102004002087A1 - Piezoactuator and a method for its production - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Piezoaktor, beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Bauteils vorgeschlagen, mit einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen mit in Wirkrichtung dazwischen angeordneten Innenelektroden (5, 7), die alternierend mit einer positiven und einer negativen elektrischen Ladung beaufschlagbar sind. Die wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden (5, 7) erfolgt mit Kontaktelementen (2, 3), die jeweils in einer inneren Ausnehmung der Piezolagen (4, 6; 10, 11, 12, 13) liegen und dabei die Piezolagen (4, 6; 10, 11, 12, 13) senkrecht zum Lagenaufbau wechselseitig mit einer positiven und negativen Spannung kontaktieren. Die Kontaktelemente (2, 3) sind aus in die jeweiligen Ausnehmungen jeder Piezolage (4, 6; 10, 11, 12, 13) eingebrachtem leitenden Material gebildet, so dass durch die wechselseitige Kontaktierung mit den Innenelektroden (5, 7) jedes Kontaktelement (2, 3) jeweils die übernächste Innenelektrode (5, 7) mit der gleichen Polarität verbindet.A piezoactuator, for example for actuating a mechanical component, is proposed, having a multilayer structure of piezoelectric layers with internal electrodes (5, 7) interposed therebetween, which can be acted upon alternately with a positive and a negative electrical charge. The mutual contacting of the inner electrodes (5, 7) takes place with contact elements (2, 3), each of which lies in an inner recess of the piezoelectric layers (4, 6, 10, 11, 12, 13) and thereby the piezoelectric layers (4, 6; 10, 11, 12, 13) perpendicular to the layer structure mutually contact with a positive and negative voltage. The contact elements (2, 3) are formed from conductive material introduced into the respective recesses of each piezoelectric layer (4, 6; 10, 11, 12, 13), so that each contact element (5, 7) is formed by mutual contact with the internal electrodes (5, 7). 2, 3) in each case the next but one inner electrode (5, 7) connects with the same polarity.
Description
Die Erfindung betrifft einen Piezoaktor, beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Bauteils wie ein Ventil oder dergleichen, nach den gattungsgemäßen Merkmalen des Hauptanspruchs.The The invention relates to a piezoelectric actuator, for example for actuating a mechanical component such as a valve or the like, according to the generic features of the main claim.
Es
ist beispielsweise aus der
Der
Aufbau eines solchen Piezoaktors erfolgt beim Stand der Technik
in mehreren Schichten als sogenannter Multilayer-Aktor, wobei Innenelektroden, über die
die elektrische Spannung aufgebracht wird, jeweils in Wirkrichtung
zwischen den Schichten angeordnet werden und mittels Kon taktflächen, die
außen
an der Oberfläche
liegen, in unterschiedlichen Anordnungen kontaktiert werden. Wegen
möglicher
Risse der Piezokeramik im Kontaktierungsbereich werden hier auch überbrückende Leiter eingesetzt,
wie zum Beispiel Wellelektroden oder Siebe, Doppelsiebe oder Netze,
die gut haften und die Dehnung während
des Arbeitshubes des Piezoaktors mitmachen müssen. Beispielhaft ist eine
solche Anordnung in der
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Der eingangs beschriebene Piezoaktor, der beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Bauteils verwendbar sein kann, weist einen Mehrschichtaufbau von Piezolagen mit in Wirkrichtung dazwischen angeordneten Innenelektroden auf, die alternierend mit einer positiven und einer negativen elektrischen Ladung beaufschlagbar sind. Es ist weiterhin eine aufgrund eines jeweils unterschiedlichen Elektrodendesigns der Innenelektroden wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden nach außen führbar. In vorteilhafter Weise erfolgt erfindungsgemäß die wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden mit Kontaktelementen, die jeweils in einer inneren Ausnehmung der Piezolagen liegen und dabei die Piezolagen senkrecht zum Lagenaufbau wechselseitig mit einer positiven und negativen Spannung kontaktieren. Die Kontaktelemente sind dabei aus in die jeweiligen Ausnehmungen jeder Piezolage eingebrachten leitendem Material gebildet, wobei durch die wechselseitige Kontaktierung mit den Innenelektroden jedes Kontaktelement jeweils die übernächste Innenelektrode mit der gleichen Polarität anschließt.Of the initially described piezoelectric actuator, for example, for actuating a mechanical component can be used, has a multi-layer structure of piezoelectric layers with internal electrodes interposed in the direction of action alternating with a positive and a negative electric Charge can be acted upon. It is still one due to one each different electrode design of the internal electrodes mutual contacting of the internal electrodes outwards feasible. In Advantageously, according to the invention, the mutual contacting the internal electrodes with contact elements, each in an inner Recess of the piezoelectric layers lie and thereby the piezoelectric layers perpendicular to build up a layer alternately with a positive and negative Contact voltage. The contact elements are made in the respective recesses of each piezoelectric layer introduced conductive Material formed, whereby through the mutual contact with the inner electrodes of each contact element in each case the next inner electrode with the same polarity followed.
Mit der Erfindung ist es auf einfache Weise gelungen, eine Anordnung zu schaffen, mit der ein elektrischer Anschluss der Innenelektrodenbindung ermöglicht wird, der auf eine außenliegende, elektrisch leitende Elektrode verzichtet. In vorteilhafter Weise werden auch keine innenliegenden, durchgehenden starren Pins in den Piezoaktor eingebracht, denn bei diesen stellt die elektrische Anbindung der Innenelektroden an den Pin ein großes Problem dar.With The invention has succeeded in a simple way, an arrangement to provide an electrical connection of the internal electrode binding, the on an outside, electrically conductive electrode omitted. In an advantageous way Also, there are no internal, continuous rigid pins in introduced the piezoelectric actuator, because in these represents the electrical Connecting the internal electrodes to the pin is a big problem.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das eingebrachte leitende Material aus dem gleichen Stoff wie das Elektrodenmaterial für die Innenelektroden gebildet. Hier ist aber auch oder ein anderes elektrisch leitendes und vorzugsweise auch dehnungstolerantes Füllmaterial anwendbar. Beim Prozess des Bedruckens der gestanzten sogenannten Grün- oder Keramikfolien für die Piezolagen wird somit das Innenelektrodenmaterial selbst in die Ausnehmungen bzw. Löchern der Keramikfolie eingefüllt und somit stellt übereinandergestapelt das elektrisch leitendende Innenelektrodenmaterial auch den Strompfad in vertikaler in z-Richtung, das heißt senkrecht zu den Piezolagen, dar.at a preferred embodiment is the introduced conductive material of the same material as the electrode material for the internal electrodes formed. Here is also or another electric conductive and preferably also strain-tolerant filler applicable. In the process of printing the punched so-called green or Ceramic foils for the piezo layers thus become the internal electrode material itself the recesses or holes the ceramic foil filled and thus puts stacked the electrically conductive internal electrode material also the current path in the vertical direction in the z direction, that is perpendicular to the piezo layers, represents.
Bei einer Ausführungsform sind die Ausnehmungen für die Kontaktelemente bei allen Piezolagen an den jeweils gleichen Orten auf der Piezolage angebracht. Bei einer anderen Alternative sind die Ausnehmungen für die Kontaktelemente bei allen Piezolagen derart an verschiedenen Orten auf der Piezolage angebracht, dass jeweils nur ein Teilkontaktelement an die jeweils übernächste Innenelektrode gleicher Polarität geführt ist.at an embodiment are the recesses for the contact elements at all piezo layers to the same Places attached to the piezo layer. For another alternative are the recesses for the contact elements at all piezo layers so on different Placed on the piezoelectric layer, that in each case only a partial contact element to the next but one inner electrode of the same polarity guided is.
Zusammenfassend ergeben sich Vorteile vor allem durch eine besonders einfache Anbindung der elektrisch leitenden Innenelektrodenschicht über das Innenelektrodenmaterial und es ist ein platzsparender Aufbau möglich, da die Kontaktierung in das Innere des Piezoaktorvolumens gelegt ist. Es erfolgt somit eine maximale Ausnutzung des Piezoaktorquerschnitts bei einer Optimierung der aktiven Piezoaktorfläche und es ist auch eine erhöhte Lebensdauer durch Reduktion der inneren Spannungen bei einer gleichmäßigen Verteilung der Strompfade möglich.In summary Benefits are mainly due to a particularly simple connection the electrically conductive inner electrode layer via the inner electrode material and it is a space-saving construction possible because the contacting placed in the interior of the Piezoaktorvolumens. It is thus done a maximum utilization of the Piezoaktorquerschnitts in an optimization the active piezoelectric actuator surface and it is also an elevated one Lifespan by reduction of internal stresses with a uniform distribution the current paths possible.
Mit einem besonders geeigneten Verfahren zur Herstellung eines der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Piezoaktoren werden die einzelnen ausgestanzten Piezolagen vor der Zusammenfügung zu einem Piezoaktor mit dem Innenelektrodenmaterial bedruckt, die Ausnehmungen mit dem Material für die Innenelektroden oder mit anderem leitendem Material gefüllt, die einzelnen Piezolagen mit den Innenelektroden und den Kontaktelementen übereinandergestapelt, laminiert und gesintert und an den herausgeführten Kontaktelementen werden dann Anschlusselemente für die elektrische Spannung angeschlossen.With a particularly suitable method for producing one of the piezoactuators according to the invention described above, the individual punched piezo layers are printed before joining to a piezoelectric actuator with the inner electrode material, the recesses filled with the material for the internal electrodes or with other conductive material, the individual piezo layers with the inside electrodes and the contact elements stacked, laminated and sintered and then connected to the lead-out contact elements connecting elements for the electrical voltage.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Piezoaktors werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:embodiments the piezoelectric actuator according to the invention will be explained with reference to the drawing. Show it:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
In
Aus
Die
wechselseitige Kontaktierungen der Innenelektroden
Nachdem
die Löcher
zur Aufnahme der Kontaktelemente
Aus
Wenn
die zuvor beschriebenen bedruckten und gefüllten einzelnen Piezolagen
Claims (5)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0094078B1 (en) * | 1982-05-11 | 1988-11-02 | Nec Corporation | Multilayer electrostrictive element which withstands repeated application of pulses |
JPH0794796A (en) * | 1993-09-24 | 1995-04-07 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Multilayered electrostrictive/piezoelectric device |
JPH08316542A (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Nippon Cement Co Ltd | Manufacture of laminated piezoelectric actuator |
JPH09162450A (en) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Multilayered piezo-electric device |
DE19757877A1 (en) * | 1997-12-24 | 1999-07-01 | Bosch Gmbh Robert | Method of manufacturing piezoelectric actuators and piezoelectric actuator |
DE10024701A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-29 | Bosch Gmbh Robert | Piezo actuator |
JP2004002069A (en) * | 2002-05-30 | 2004-01-08 | Tdk Corp | Processes for manufacturing piezoelectric ceramic and piezoelectric element |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010049311A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Epcos Ag | Piezoelectric actuator component, has piezoelectric layers stack region connected with one of multiple electrically interconnected first conductive layers and disconnected from electrically interconnected second conductive layers |
DE102010049311B4 (en) | 2010-10-22 | 2018-04-19 | Epcos Ag | Method for producing a piezoelectric actuator component |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |