DE102005052686A1 - Method for manufacturing piezo actuator, involves coupling piezoelectric inactive end area with assigned end surface of piezoelectric active area with formation of transition section between piezoelectric active and inactive end area - Google Patents

Method for manufacturing piezo actuator, involves coupling piezoelectric inactive end area with assigned end surface of piezoelectric active area with formation of transition section between piezoelectric active and inactive end area Download PDF

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Abstract

The method involves coupling a piezoelectric inactive end area with an assigned end surface of the piezoelectric active area (2) with formation of a transition section between the piezoelectric active area and the piezoelectric inactive end area. The piezoelectric inactive end area forms a defined discharge isolating area in the transition section. An independent claim is included for a piezo actuator with a piezo-electric active area.

Description

Die Erfindung betrifft einen Piezoaktor, vorzugsweise in monolithischer Vielschicht-Bauweise, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.The The invention relates to a piezoelectric actuator, preferably in monolithic Multi-layered construction, and a method for producing the same.

Obwohl auf beliebige Piezoaktoren anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf einen in monolithischer Vielschicht-Bauweise ausgestalteten Piezoaktor näher erläutert.Even though Applicable to any piezoelectric actuators, the present invention as well as the underlying problem with respect to one in monolithic Multilayer construction designed piezoelectric actuator closer explained.

Ein derartiger Piezoaktor besteht im Allgemeinen aus mehreren Piezo-Keramikplatten. Eine Piezokeramik ist ein Material, das sich aufgrund des Piezo-elektrischen Effektes beim Anlegen einer elektrischen Spannung ausdehnt. Solche Piezo-keramiken bilden die Basis für die Piezoaktoren, die beim Anlegen einer Spannung einen Verfahrweg von einigen Mikrometern realisieren. Die Piezokeramik weist elektrische Dipolmomente auf, die jeweils innerhalb von Weiss'schen Bezirken, die gegeneinander abgegrenzt sind, eine Vorzugsrichtung aufweisen. In einem unpolarisierten Grundzustand der Piezokeramik sind die Vorzugsrichtungen der einzelnen Weiss'schen Bezirke ungeordnet, so dass nach außen hin keine makroskopische elektrische Polarisierung der Piezokeramik vorliegt.One Such piezoelectric actuator is generally composed of a plurality of piezo ceramic plates. A piezoceramic is a material that is due to the piezoelectric Effect when applying an electrical voltage expands. Such Piezo ceramics form the basis for the piezo actuators, the travel path when applying a voltage of a few microns. The piezoceramic has electrical Dipole moments, each within Weiss' districts, the are delimited against each other, have a preferred direction. In an unpolarized ground state of the piezoceramic are the preferred directions the individual Weiss'schen Districts disordered, so that outwardly no macroscopic electrical polarization of the piezoceramic is present.

Um den Piezo-elektrischen Effekt für Piezoaktoren nutzbar zu machen, muss die Piezokeramik durch das Ausrichten der elektrischen Dipolmomente polarisiert werden, wonach die elektrischen Dipolmomente in allen Weiss'schen Bezirken nicht oder nur wenig von einer durch die Polarisationsachse vorgegebenen Vorzugsrichtung abweichen. Die Piezokeramiken werden beispielsweise als Grundkörper von Piezoaktoren eingesetzt, welche unter anderem Verwendung im Kraftfahrzeugbereich, beispielsweise in Common-Rail-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen als elektromagnetische Wandler, finden.Around the piezoelectric effect for To make piezoelectric actuators usable, the piezoceramic must be replaced by the Aligning the electrical dipole moments are polarized, after which the electric dipole moments in all Weiss districts not or only slightly from a preferred direction given by the polarization axis differ. The piezoceramics, for example, as the body of piezoelectric actuators used, inter alia, in the automotive field, For example, in common rail injection systems for internal combustion engines as electromagnetic Converter, find.

Die einzelnen oben beschriebenen Piezokeramiken sind beiderseits mit metallischen Elektroden versehen. Wird an diese Elektroden eine Spannung angelegt, so reagiert die Piezokeramik mit einer Gitterverzerrung, die entlang der Hauptachse zu der oben bereits erläuterten nutzbaren Längenausdehnung führt. Da diese allerdings weniger als 2 Promille der Schichtdicke entlang der Hauptachse beträgt, muss zur Erzielung einer gewünschten absoluten Längenausdehnung eine entsprechend höhere Schichtdicke aktiver Piezokeramik bereitgestellt werden. Mit zunehmender Schichtdicke der einzelnen Piezokeramik-Schichten innerhalb eines Piezoaktors steigt jedoch auch die zum Ansprechen des Piezoaktors erforderliche Spannung. Um diese in handhabbaren Grenzen zu halten, liegen die Dicken von Piezo-einzelnen Schichten bei Vielschicht-Aktoren üblicherweise zwischen 20 und 200 μm. Ein Piezoaktor muss daher beispielsweise für eine gewünschte Längenausdehnung eine entsprechende Anzahl an Einzelelementen bzw. – schichten aufweisen.The individual piezoceramics described above are on both sides provided with metallic electrodes. Will these electrodes one Applied voltage, so the piezoceramic reacts with a lattice distortion, those along the main axis to that already explained above usable length extension leads. However, since these are less than 2 parts per thousand of the layer thickness along the main axis is, must to achieve a desired absolute length extension a correspondingly higher layer thickness be provided active piezoelectric ceramic. With increasing layer thickness of the individual piezoceramic layers within a piezoelectric actuator increases but also the voltage required to respond to the piezoelectric actuator. To keep these within manageable limits, the thicknesses of Piezo-single layers in multilayer actuators usually between 20 and 200 μm. A piezoelectric actuator must therefore, for example, for a desired linear expansion a corresponding Number of individual elements or layers exhibit.

Es ist der Anmelderin bekannt, zur Herstellung von Piezoaktoren beispielsweise Piezokeramik-Grünfolien alternierend mit Elektrodenmaterial in einem Stapel anzuordnen und gemeinsam zu sintern. Dadurch entsteht ein ausreichend fester Verbund der Einzelschichten in dem Piezoaktor. Die in dem Vielschicht-Aktor integrierten Arbeitselektroden werden für eine wechselseitige elektrische Kontaktierung alternierend an die Oberfläche beispielsweise der sich gegenüberliegenden Seiten des Aktors geführt und dort jeweils durch eine Außenelektrode elektrisch parallel geschaltet. Zur elektrischen Isolierung bestehen die Endbereiche, d.h. der Kopfbereich und der Fußbereich, aus Piezo-elektrisch inaktiven bzw. elektrodenfreien Lagen aus Piezokeramik.It the applicant is known for the production of piezoelectric actuators, for example Piezoceramic green films to arrange alternately with electrode material in a stack and to sinter together. This creates a sufficiently strong bond the individual layers in the piezoelectric actuator. The in the multi-layer actuator integrated working electrodes are used for a reciprocal electrical Contacting alternately to the surface, for example, the itself opposite Pages of the actor led and there each by an outer electrode electrically connected in parallel. For electrical insulation, the end regions, i.e. the head area and the foot area, from piezoelectric inactive or electrode-free layers of piezoceramic.

Bei einem Piezoaktor kommt es aufgrund unterschiedlichem Verhalten des aktiven Bereiches und des inaktiven Endbereiches zu unerwünschten mechanischen Spannungen zwischen den selben. Dies ist durch mehrere Umstände bedingt. Durch die Anordnung der metallischen Arbeitselektroden und der Lagen des piezokeramischen Werkstoffs wird einerseits die Materialschwindung des piezokeramischen Werkstoffs, insbesondere im passiven Kopf- und Fußbereich, während des Sinterprozesses beeinflusst. Schwindungsdifferenzen zwischen elektrodennahen und elektrodenfernen Bereichen führen zu unerwünschten, nicht definierten und unkontrollierbaren mechanischen Spannungen im keramischen Werkstoff, die entweder schon während des Sinterprozesses zu unerwünschten Längsrissen führen oder im fertigen Bauteil festigkeitsmindern wirken.at A piezoelectric actuator is due to different behavior of the active region and the inactive end region to unwanted mechanical stresses between the same. This is through several circumstances conditionally. By the arrangement of the metallic working electrodes and the layers of the piezoceramic material on the one hand the Material shrinkage of the piezoceramic material, in particular in the passive head and foot area, while influenced by the sintering process. Shrinkage differences between Near-electrode and off-electrode areas lead to unwanted, undefined and uncontrollable mechanical stresses in the ceramic material, either already during the sintering process too undesirable longitudinal cracks to lead or reduce strength in the finished component.

Ferner erfährt bei einem piezo-elektrischen Betrieb der aktive Bereich des Piezoaktors in der Ebene der Arbeitselektroden eine Längenänderung, d.h. er zieht sich beispielsweise in der Ebene der Elektroden zusammen, wohingegen der inaktive Kopfbereich und der inaktive Fußbereich keinerlei Abmessungsänderungen erfahren. Des Weiteren erfahren der aktive Bereich und die inaktiven Endbereiche aufgrund unterschiedlicher thermischer Verhältnisse unterschiedliche Ausdehnungen. Im aktiven Bereich herrscht aufgrund des Hystereseverhaltens des Piezomaterials im Ansteuerbetrieb eine gegenüber dem inaktiven Endbereich erhöhte Temperatur vor, welche zu unterschiedlichen thermischen Längenausdehnungen dieser Bereiche führt.Further learns in a piezoelectric operation, the active region of the piezoelectric actuator in the plane of the working electrodes a change in length, i. he pulls himself for example, in the plane of the electrodes together, whereas the inactive header and the inactive footer do not make any dimensional changes Experienced. Furthermore, the active area and the inactive ones learn End areas due to different thermal conditions different dimensions. In the active area prevails due the hysteresis of the piezoelectric material in the drive operation a across from increased inactive end area Temperature before, which to different thermal length expansions leads these areas.

Diese Tatsachen führen ebenfalls zu unerwünschten, nicht definierten und unkontrollierbaren mechanischen Spannungen, welche zu unerwünschten Rissen führen können, welche senkrecht zu der Ebene der Elektroden und durch den Piezoaktor hindurch verlaufen können. Derartige Risse können senkrecht in den aktiven Bereich als so genannte Längsrisse hineinwachsen. Dabei werden die Arbeitselektroden durchtrennt und Spalten zwischen den Arbeitselektroden unterschiedlichen Potentials geschaffen. An diesen Stellen kann es zu elektrischen Überschlägen kommen, welche im Weiteren in einem Ausfall des Piezoaktors resultieren. Somit führen unterschied liche Dehnungsverhalten des aktiven und des passiven Bereiches während des Betriebes insbesondere an der Grenze zwischen beiden Bereichen zu mechanischen Spannungen, die die Bildung von nicht definierten, unerwünschten Längsrissen begünstigen.These facts also lead to undesirable, undefined and uncontrollable mechanical stresses, which can lead to undesirable cracks which are perpendicular to the Level of the electrodes and can pass through the piezoelectric actuator. Such cracks can grow vertically into the active area as so-called longitudinal cracks. The working electrodes are severed and gaps between the working electrodes of different potential are created. At these points, it can lead to electrical flashovers, which subsequently result in a failure of the piezoelectric actuator. Thus, different elongation behavior of the active and passive regions during operation, in particular at the boundary between the two regions, lead to mechanical stresses which favor the formation of undefined, undesired longitudinal cracks.

Um derartige Rissbildungen aufgrund auftretender mechanischer Spannungen zu vermeiden, können beispielsweise die Betriebsgrenzen beim piezo-elektrischen Betrieb des Piezoaktors derart gewählt werden, dass die entstehenden mechanischen Spannungen zu gering für die Bildung von Längsrissen sind.Around Such cracking due to occurring mechanical stresses to avoid For example, the operating limits in piezoelectric operation of the piezoelectric actuator selected be that the resulting mechanical stresses too low for the Formation of longitudinal cracks are.

An diesem Ansatz hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass für sehr viele Anwendungen ein großer Verstellweg des Piezoaktors erwünscht ist, so dass dieser meist in seinen Betriebsgrenzen angesteuert werden muss.At However, this approach has proved to be disadvantageous that for a lot of applications a big one Adjustment of the piezoelectric actuator desired is, so this is usually driven in its operating limits must become.

Ferner existieren verschiedene Lösungen, die mechanischen Spannungen in dem Übergangsbereich zwischen dem piezo-elektrisch aktiven Bereich und dem piezo-elektrisch inaktiven Endbereichen zu verringern. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 02 574 A1 ist es bekannt, zwischen dem aktiven Bereich und dem inaktiven Kopfbereich bzw. Fußbereich einen zusätzlichen Übergangsbereich zu integrieren, dessen Schwindung während der Herstellung und dessen Bedienungsverhalten während des Betriebes zwischen der Schwindung bzw. dem Dehnungsverhalten des aktiven und der Schwindung bzw. dem Dehnungsverhalten der inaktiven Bereiche liegt.Furthermore, various solutions exist to reduce the mechanical stresses in the transition region between the piezo-electrically active region and the piezo-electrically inactive end regions. From the German patent application DE 102 02 574 A1 It is known to integrate between the active area and the inactive head area or foot area an additional transition area whose shrinkage during manufacture and its operation behavior during operation between the shrinkage and the expansion behavior of the active and the shrinkage or the expansion behavior of the inactive Ranges lies.

An diesen Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass eine Herstellung eines derartigen zusätzlichen Übergangsbereiches aufwändig und mit zusätzlichen Herstellungskosten verbunden ist.At this approach according to the state However, the art has proved to be disadvantageous in the fact that that a production of such an additional transition region consuming and with additional Cost of production is connected.

Die Druckschrift DE 102 15 992 A1 beschreibt einen Piezoaktor, dessen inaktive Bereiche jeweils eine nicht ansteuerbare Blindelektrodenschicht aufweisen. Die zusätzlichen Elektrodenschichten in piezo-elektrisch inaktiven Bereichen sollen für ein gleiches Schwindungsverhalten wie bei dem piezoelektrisch aktiven Bereich sorgen.The publication DE 102 15 992 A1 describes a piezoelectric actuator whose inactive regions each have a non-controllable dummy electrode layer. The additional electrode layers in piezoelectrically inactive regions should ensure the same shrinkage behavior as in the piezoelectrically active region.

An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass die zusätzlichen Blindelektrodenschichten lediglich mittels eines zusätzlichen Herstellungsschrittes vorgesehen werden können, und dass mechanische Spannungen aufgrund von unterschiedlichen Dehnungsverhalten der beiden Bereiche beim piezoelektrischen Betrieb nicht verringert werden können. Somit besteht bei diesem Ansatz nach wie vor die Möglichkeit einer Bildung von nicht erwünschten Längsrissen aufgrund auftretender, undefinierter mechanischer Spannungen zwischen den aktiven und den inaktiven Bereichen.At this approach according to the state However, the art has proved to be disadvantageous in the fact that that the extra Blindektrodenschichten only by means of an additional manufacturing step can be provided, and that mechanical stresses due to different strain behavior the two areas in the piezoelectric operation is not reduced can be. Thus, there is still the possibility in this approach a formation of undesirable longitudinal cracks due to occurring, undefined mechanical stresses between the active and the inactive areas.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Piezoaktor und ein Herstellungsverfahren für denselben anzugeben, bei welchem längsrissbildende, unerwünschte mechanische Spannungen zwischen dem piezo-elektrisch aktiven und den piezo-elektrisch inaktiven Bereichen verringert sind.Of the The present invention is therefore based on the object, a piezoelectric actuator and a manufacturing method for indicate the same, in which longitudinally cracking, undesirable mechanical stresses between the piezo-electrically active and the piezo-electrically inactive Areas are reduced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch den Piezoaktor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.According to the invention this Task by the method having the features of the claim 1 and by the piezoelectric actuator with the features of the claim 11 solved.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass der Piezoaktor mit einem piezo-elektrisch aktiven Bereich und mit einem piezo-elektrisch inaktiven Endbereich ausgebildet wird, wobei der piezo-elektrisch inaktive Endbereich mit einer zugeordneten Endfläche des piezo-elektrisch aktiven Bereiches unter Bildung eines Übergangsbereiches zwischen dem piezo-elektrisch aktiven Bereich und dem piezo-elektrisch inaktiven Bereich koppelbar ist, wobei wenigstens ein definierter Entlastungstrennbereich in dem Übergangsbereich zum Verhindern von nicht definierten mechanischen Spannungen in demselben gebildet wird.The The idea underlying the present invention is that that the piezoelectric actuator with a piezo-electrically active area and is formed with a piezoelectrically inactive end region, wherein the piezo-electrically inactive end region with an associated end face of the piezo-electrically active region to form a transition region between the piezo-electrically active region and the piezo-electric inactive area can be coupled, wherein at least one defined discharge separation area in the transition area to Prevention of undefined mechanical stresses in the same is formed.

Somit weist die vorliegende Erfindung gegenüber den Ansätzen gemäß dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass ein definierter bzw. gezielt eingebrachter Entlastungstrennbereich eine Trennfläche zwischen dem piezo-elektrisch aktiven Bereich und dem daran angrenzenden piezo-elektrisch inaktiven Endbereich, d.h. Fuß- und/oder Kopfbereich liefert. Diese Trennfläche verhindert eine Übertragung von unterschiedlichen Dehnungen der einzelnen Bereiche beim Betrieb des Piezoaktors, so dass mechanische Spannungen in dem Übergangsbereich nicht entstehen können. Dadurch können auch keine unerwünschten Längsrisse induziert werden. Durch gezieltes Einbringen mindestens eines Entlastungstrennbereiches ist folglich auf einfache und kostengünstige Weise eine Verhinderung von mechanischen Spannungen zwischen dem aktiven Bereich und den inaktiven Endbereichen in dem Piezoaktor und somit eine Verhinderung einer unkontrollierten Rissbildung gewährleistet.Thus, the present invention over the approaches according to the prior art has the advantage that a defined or deliberately introduced relief separation area a separation surface between the piezo-electrically active area and the adjacent piezo-electrically inactive end, ie foot and / or Header area supplies. This separation surface prevents transmission of different strains of the individual regions during operation of the piezoelectric actuator, so that mechanical stresses in the transition region can not arise. As a result, no unwanted longitudinal cracks can be induced. By deliberately introducing at least one discharge separation region is thus in a simple and cost-effective manner, a prevention of mechanical stresses between the active Ensured area and the inactive end portions in the piezoelectric actuator and thus preventing uncontrolled cracking.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.advantageous Embodiments and developments of the invention are the subject the further subclaims and the description with reference to the figures of the drawing.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird der mindestens eine Entlastungstrennbereich durch Vorsehen einer örtlich definierten Materialschwächung in dem Übergangsbereich gebildet. Durch eine derartige gezielte Materialschwächung kommt es zu vorbestimmten mechanischen Spannungen, welche beim Polarisieren und beim elektrischen Betrieb des Piezoaktors zur Ausbildung eines definierten Entlastungstrennbereiches führen. Beispielsweise kann die örtlich definierte Materialschwächung dadurch bewerkstelligt werden, dass der piezo-elektrisch aktive Bereich und der piezo-elektrisch in aktive Endbereich mit sich unterscheidenden Schwindungscharakteristiken ausgebildet werden. Somit wird beispielsweise bei einem Sinterungsprozess aufgrund des unterschiedlichen Materialschwindungsverhaltens eine definierte Materialschwächung in dem Übergangsbereich geschaffen, welche zu dem vorgenannten definierten Entlastungstrennbereich führt.According to one preferred development of the at least one discharge separation by Provide a local defined material weakening in the transition area educated. By such a targeted material weakening comes it to predetermined mechanical stresses, which in polarizing and in the electrical operation of the piezoelectric actuator to form a defined Discharge relief range lead. For example, the local defined material weakening be accomplished by the piezo-electrically active Range and the piezoelectric in the active end with differing shrinkage characteristics be formed. Thus, for example, in a sintering process due to the different material shrinkage behavior one defined material weakening in the transition area created, which to the aforementioned defined discharge separation area leads.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden in dem piezo-elektrisch inaktiven Endbereich interdigitale Elektroden derart vorgesehen, dass der piezo-elektrisch inaktive Endbereich eine elektrische Polarisation erfährt, welche in etwa quer oder zumindest geneigt zu der elektrischen Polarisation des zugeordneten piezo-elektrisch aktiven Bereiches ausgerichtet ist. Dadurch wird ein maximaler Dehnungsunterschied zwischen dem inaktiven Endbereich und dem aktiven Bereich gezielt geschaffen, so das mindestens ein vorbestimmter Entlastungstrennbereich in dem Übergangsbereich gezielt eingebracht wird. Die interdigitalen Elektroden werden vorzugsweise mit den Arbeitselektroden des piezoelektrisch aktiven Bereiches parallel geschaltet, wobei die interdigitalen Elektroden mit mindestens einem Trennabschnitt ausgebildet werden. Dieser Trennabschnitt dient dazu, die interdigitalen Elektroden nach einer Polarisierung des inaktiven Bereiches von den Arbeitselektroden auf einfache und kostengünstige Weise elektrisch zu trennen. Dabei kann der mindestens eine Trennabschnitt beispielsweise als Materialschwächung, vorzugsweise in der Nähe der elektrischen Außenkontaktierung, derart ausgebildet werden, dass der Trennungsabschnitt bei einem Betrieb des Piezoaktors mit vorbestimmter Umladungsfrequenz und vorbestimmten Lade/Endladeströmen durchbrennt. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Trennabschnitt auch mechanisch, mittels eines Lasers oder auf andere Art und Weise durchtrennt werden.According to one another preferred embodiment become interdigital in the piezo-electrically inactive end region Electrodes provided such that the piezo-electrically inactive Endbereich undergoes an electrical polarization, which approximately transversely or at least inclined to the electrical polarization of the associated is aligned piezoelectric electrically active area. This will a maximum strain difference between the inactive end region and the active area created specifically, so at least one predetermined discharge relief area targeted introduced in the transition region becomes. The interdigital electrodes are preferably connected to the Working electrodes of the piezoelectrically active region in parallel switched, wherein the interdigital electrodes with at least one Separating section are formed. This separating section serves the interdigital electrodes after a polarization of the inactive Range of the working electrodes in a simple and cost-effective manner to disconnect electrically. In this case, the at least one separating section for example as material weakening, preferably in the vicinity the electrical external contact, be formed such that the separation section at a Operation of the piezoelectric actuator with a predetermined recharge frequency and blown predetermined charging / discharging. Alternatively or in addition the at least one separating section can also be mechanically, by means of a laser or otherwise severed.

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden der piezo-elektrisch aktive Bereich und der piezo-elektrisch in aktive Endbereich mit sich derart unterscheidenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet, dass der sich bei einer vorbestimmten Temperatur einstellende Ausdehnungsunterschied definierte mechanische Spannungen zum Bilden des mindestens einen Entlastungstrennbereiches erzeugt. Alternativ oder Zusätzlich können die beiden Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen beaufschlagt werden, sodass sich unterschiedliche thermische Ausdehnungen ergeben. Dadurch kann durch einfache Materialauswahl oder geeignete Temperierungen des inaktiven Endbereiches und des aktiven Bereiches für eine gezielte Einbringung eines definierten Entlastungstrennbereiches gesorgt werden.To Another preferred embodiment of the piezoelectric active area and the piezoelectric in active end area with such different thermal expansion coefficients designed such that adjusting at a predetermined temperature Expansion difference defined mechanical stresses to form generates the at least one discharge separation area. alternative or additional can the two areas are exposed to different temperatures be so that different thermal expansions arise. This can be achieved by simple selection of materials or suitable temperature control of the inactive end region and the active region for a targeted Introduction of a defined discharge separation area ensured become.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine definiert gebildete Entlastungstrennbereich als im vorgespannten Zustand des Piezoaktors erzeugte Entlastungstrennfläche ausgebildet, die sich über den gesamten Übergangsbereich in in etwa Querrichtung des Piezoaktors erstreckt.According to one another preferred embodiment is the at least one defined discharge relief area designed as relief load area generated in the prestressed state of the piezoelectric actuator, which are over the entire transition area extends in approximately the transverse direction of the piezoelectric actuator.

Vorteilhaft wird der Piezoaktor in monolithischer Vielschicht-Bauweise hergestellt. Der Piezoaktor weist vorzugsweise an seinen beiden stirnseitigen Endflächen jeweils einen piezo-elektrisch inaktiven Endbereich auf, wobei in jedem Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich und dem zugeordneten inaktiven Endbereich eine durchgehende Entlastungstrennfläche eingebracht wird. Dadurch ist an beiden Übergangsbereichen des Piezoaktors dafür gesorgt, dass keine unerwünschten und unkontrollierten mechanischen Spannungen zu unerwünschten Längsrissen oder dergleichen führen.Advantageous the piezoelectric actuator is manufactured in monolithic multilayer construction. The piezoelectric actuator preferably has at its two end-side end surfaces respectively a piezo-electrically inactive end region, wherein in each transition region between the active area and the associated inactive end area one continuous discharge separation area is introduced. As a result, at both transition regions of the piezoelectric actuator ensured, that no unwanted and uncontrolled mechanical stresses to unwanted longitudinal cracks or the like.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The Invention will be described below with reference to the schematic figures The drawings specified embodiments explained in more detail. Show it attended:

1 eine Vorderansicht eines in monolithischer Vielschicht-Bauweise aufgebauten Piezoaktors im mecha nisch vorgespannten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a front view of a constructed in monolithic multilayer construction piezoelectric actuator in the mechanically biased state according to an embodiment of the present invention;

1A eine Vorderansicht des Piezoaktors aus 1 im angesteuerten Zustand; 1A a front view of the piezoelectric actuator 1 in the controlled state;

2 eine Teilansicht eines in monolithischer Vielschicht-Bauweise aufgebauten Piezoaktors mit vorgesehener Materialschwächung vor einem Betrieb gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a partial view of a constructed in monolithic multilayer construction piezoelectric actuator with intended material weakening before egg operation according to a preferred embodiment of the present invention;

3 eine Teilansicht des Piezoaktors aus 2 mit eingebrachtem Entlastungstrennbereich nach einem Betrieb gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a partial view of the piezoelectric actuator of Figure 2 with introduced relief separation area after operation according to a preferred embodiment of the present invention;

4 eine Vorderansicht eines in monolithischer Vielschicht-Bauweise hergestellten Piezoaktors mit in dem inaktiven Endbereich integrierten Digitalelektroden gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 4 a front view of a monolithic multilayer construction piezoelectric actuator with integrated in the inactive end of digital electrodes according to a preferred embodiment of the present invention; and

5 eine perspektivische Ansicht von piezoelektrischen Keramikplatten des inaktiven Endbereiches mit integrierten Interdigital-Elektroden gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 a perspective view of piezoelectric ceramic plates of the inactive end portion with integrated interdigital electrodes according to a preferred embodiment of the present invention.

In den Figuren der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist.In In the figures of the drawing, the same reference numerals designate the same or functionally identical components, unless stated otherwise is.

1 illustriert eine Vorderansicht eines so genannten Piezo-Stacks 1, d.h. eines Piezoaktors 1, der in monolithischer Vielschicht-Bauweise hergestellt und mechanisch mit tels einer geeigneten Vorspanneinrichtung für einen elektrischen Betrieb vorgespannt ist. 1 illustrates a front view of a so-called piezo stack 1 ie a piezo actuator 1 manufactured in monolithic multilayer construction and mechanically biased by means of a suitable biasing means for electrical operation.

Der Piezoaktor 1 besteht gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem piezo-elektrisch aktiven Bereich 2 und den aktiven Bereich 2 jeweils an den Stirnseiten abschließenden Endbereichen 3, d.h. einem oberen Kopfbereich und einem unteren Fußbereich. Der piezo-elektrisch aktive Bereich 2 besteht aus mehreren piezoelektrischen Keramikschichten, welche jeweils durch Arbeitselektroden 4 voneinander getrennt sind. Die positiven und negativen Pole der Arbeitselektroden 4 wechseln sich ebenso ab wie die Polarisationsrichtung aufeinander folgender Keramikschichten, um bei einer elektrischen Parallelschaltung der einzelnen zugeordneten Elektroden eine mechanische Reihenschaltung, also eine Addition der Einzelhübe der einzelnen piezoelektrischen Schichten zu erhalten.The piezo actuator 1 consists of a piezo-electrically active region according to the present embodiment 2 and the active area 2 in each case at the end faces final areas 3 ie an upper header and a lower footer. The piezo-electrically active area 2 consists of several piezoelectric ceramic layers, each by working electrodes 4 are separated from each other. The positive and negative poles of the working electrodes 4 alternate as well as the polarization direction of successive ceramic layers in order to obtain a mechanical series connection, ie an addition of the individual strokes of the individual piezoelectric layers in an electrical parallel connection of the individual associated electrodes.

Erfindungsgemäß wird zur Verringerung bzw. Verhinderung der in der Beschreibungseinleitung ausführlich erörterten unerwünschten mechanischen Spannungen in dem Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich 2 und dem zugeordneten inaktiven Bereich 3 gezielt eine Entlastungstrennfläche zwischen den beiden Bereichen 2 und 3 für eine vollflächige Trennung derselben eingebracht. Die Entlastungstrennfläche kann auf verschiedene Weisen bewerkstelligt werden.According to the invention, to reduce or prevent the unwanted mechanical stresses discussed in detail in the introduction to the description, in the transition region between the active region 2 and the associated inactive area 3 specifically a discharge separation area between the two areas 2 and 3 for a full-surface separation introduced the same. The relief separation surface can be accomplished in various ways.

1A zeigt eine Vorderansicht des Piezoaktors aus 1 im angesteuerten Zustand, wobei die Änderung der Außenkontur zur besseren Veranschaulichung stark überhöht dargestellt worden ist. Es zeigt sich, dass der Bereich 2 sich nach der Ansteuerung verjüngt hat, während der Bereich 3 (nahezu) unverändert bleibt. Im Übergangsbereich 10 zwischen dem Bereich 2 und dem Bereich 3 kommt es zu einer Deformation des Materials des Stacks. 1A shows a front view of the piezoelectric actuator 1 in the driven state, wherein the change of the outer contour has been shown greatly exaggerated for better illustration. It turns out that the area 2 has tapered after driving while the area 3 (almost) unchanged. In the transition area 10 between the area 2 and the area 3 There is a deformation of the material of the stack.

Anhand der 2 und 3 wird im Folgenden ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Entlastungstrennfläche 5 dadurch gezielt in den Übergangsbereich eingebracht, dass zunächst vorzugsweise vor einem Betrieb des Piezoaktors 1 eine Materialschwächung 6 in dem Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich 2 und dem inaktiven Bereich 3 gebildet wird. Eine derartige lokale und vordefinierte Materialschwächung 6 wird beispielsweise dadurch bewerkstelligt, dass der aktive Bereich 2 und der angrenzende inaktive Endbereich 3 mit unterschiedlichen Materialschwindungseigenschaften bei der Sinterung, beispielsweise aus piezo-elektrischen Materialien mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen der Ausgangspulver, ausgebildet werden. Durch Vorsehen bestimmter Schwindungscharakteristika der beiden Bereiche 2 und 3 erfährt beispielsweise der aktive Bereich 2 bei einem Sinterprozess eine größere Materialschwindung als der inaktive Endbereich 3, wie in 2 schematisch dargestellt ist. Ein derartiger Unterschied der einzelnen Materialschwindungen der beiden Bereiche 2 und 3 verursacht definierte mechanische Spannungen in dem Übergangsbereich zwischen den beiden Bereichen 2 und 3, wobei die mechanischen Spannungen von dem vorab eingestellten Schwindungseigenschaften der beiden Bereiche 2 und 3 abhängen.Based on 2 and 3 In the following, a first embodiment of the present invention will be explained in more detail. According to the first preferred embodiment, a relief separation surface 5 thereby introduced specifically into the transition region that initially preferably before operation of the piezoelectric actuator 1 a material weakening 6 in the transition area between the active area 2 and the inactive area 3 is formed. Such local and predefined material weakening 6 is accomplished, for example, by the active area 2 and the adjacent inactive end region 3 be formed with different material shrinkage properties in the sintering, for example, piezoelectric materials with different particle size distributions of the starting powder. By providing certain shrinkage characteristics of the two regions 2 and 3 learns, for example, the active area 2 in a sintering process, a greater material shrinkage than the inactive end region 3 , as in 2 is shown schematically. Such a difference of the individual material shrinkages of the two areas 2 and 3 causes defined mechanical stresses in the transition area between the two areas 2 and 3 , wherein the mechanical stresses of the pre-set shrinkage properties of the two areas 2 and 3 depend.

Diese gezielt eingeleiteten mechanischen Spannungen mit vorbestimmter Größe bewirken bei einer Polarisation und/oder bei einem elektrischen Betrieb des vorzugsweise mechanisch vorgespannten Piezoaktors 1 eine Entlastungstrennfläche 5 in dem Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich 2 und dem inaktiven Endbereich 3. Dies ist in 3 schematisch dargestellt.These targeted introduced mechanical stresses of a predetermined size cause in a polarization and / or in an electrical operation of the preferably mechanically biased piezoelectric actuator 1 a discharge separation area 5 in the transition area between the active area 2 and the inactive end region 3 , This is in 3 shown schematically.

Somit werden Dehnungsunterschiede zwischen diesen beiden Bereichen 2 und 3 bei einem elektrischen Betrieb des Piezoaktors 1 nicht übertragen, d.h. es können keine mechanischen, nicht definierten Spannungen zwischen diesen Bereichen und somit keine unerwünschten Längsrisse auftreten.Thus, strain differences between these two areas 2 and 3 in an electrical operation of the piezoelectric actuator 1 not transferred, ie there can be no mechanical, undefined stresses between these areas and thus no unwanted longitudinal cracks.

Im Folgenden wird unter Berücksichtigung der 4 und 5 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden zum gezielten Einbringen einer Entlastungstrennfläche 5 in dem Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich 2 und dem inaktiven Endbereich 3 interdigitale Elektroden 7 in den Endbereich 3 integriert.The following is taking into account the 4 and 5 A second preferred embodiment of the present invention explained in more detail. According to the second embodiment be used for the targeted introduction of a relief separation area 5 in the transition area between the active area 2 and the inactive end region 3 interdigital electrodes 7 in the end area 3 integrated.

Dabei können, wie in 5 schematisch dargestellt ist, die einzelnen Interdigital-Elektroden 7 zunächst in eine zugeordnete piezo-elektrische Keramikplatte bzw. Grünfolie, beispielsweise mittels Bedrucken und Einlaminieren, integriert und diese Platten direkt oder mittels Zwischenplatten miteinander, beispielsweise mittels eines Sinterverfahrens, gekoppelt werden. Die interdigitalen Elektroden 7 sind in dem inaktiven Endbereich 3 vorzugsweise versetzt zueinander und in zu der Polarisationsrichtung des aktiven Bereiches 2 quer verlaufender Richtung derart angeordnet, dass sich das zwischen den Interdigital-Elektroden 7 ausbildende elektrische Feld E bzw. die elektrische Polarisation P des inaktiven Endbereiches 3 senkrecht oder zumindest geneigt zu der Polarisation P des aktiven Bereiches 2 verläuft, wie in 4 durch die Pfeile graphisch dargestellt ist. Somit stellt sich bei einer elektrischen Ansteuerung sowohl der Arbeitselektroden 4 als auch der Interdigital-Elektroden 7 ein maximaler Dehnungsunterschied zwischen den beiden Bereichen 2 und 3 gezielt ein. Dieser maximale Dehnungsunterschied zwischen den Bereichen 2 und 3 führt demnach bei einem Betrieb des vorgespannten Piezoaktors 1 zu einer gewünschten, vorzugsweise ganzflächigen Entlastungstrennfläche 5, welche analog zum ersten Ausführungsbeispiel nicht kontrollierbare mechanische Spannungen zwischen den beiden Bereichen 2 und 3 und somit unerwünschte Rissbildungen in Längsrichtung des Piezoaktors 1 verhindert.It can, as in 5 is shown schematically, the individual interdigital electrodes 7 first integrated into an associated piezoelectric ceramic plate or green sheet, for example by means of printing and lamination, and these plates are coupled to each other directly or by means of intermediate plates, for example by means of a sintering process. The interdigital electrodes 7 are in the inactive end region 3 preferably offset from one another and in the direction of polarization of the active region 2 transverse direction arranged such that between the interdigital electrodes 7 forming electric field E or the electric polarization P of the inactive end region 3 perpendicular or at least inclined to the polarization P of the active region 2 runs, as in 4 is shown graphically by the arrows. Thus, with an electrical control of both the working electrodes 4 as well as the interdigital electrodes 7 a maximum expansion difference between the two areas 2 and 3 targeted. This maximum extension difference between the areas 2 and 3 thus leads to operation of the prestressed piezoelectric actuator 1 to a desired, preferably full-surface relief separation surface 5 which, analogous to the first embodiment, uncontrollable mechanical stresses between the two areas 2 and 3 and thus undesirable cracking in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 1 prevented.

Vorteilhaft sind die Interdigital-Elektroden 7 des inaktiven Bereiches 3 mit den entsprechend zugeordneten Arbeitselektroden 4 des aktiven Bereiches 2 elektrisch parallel geschaltet, wie in 4 und 5 schematisch illustriert ist. Dadurch kann vor Inbetriebnahme des Piezoaktors 1 gezielt eine Entlastungstrennfläche 5 durch elektrische Ansteuerung der Arbeitselektroden 4 und der Interdigital-Elektroden 7 in den Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich 2 und dem inaktiven Bereich 3 eingebracht werden.The interdigital electrodes are advantageous 7 of the inactive area 3 with the correspondingly assigned working electrodes 4 of the active area 2 electrically connected in parallel, as in 4 and 5 is illustrated schematically. As a result, before commissioning the piezoelectric actuator 1 targeted a relief separation area 5 by electrical control of the working electrodes 4 and the interdigital electrodes 7 in the transition area between the active area 2 and the inactive area 3 be introduced.

Da im normalen Betrieb des Piezoaktors 1 eine elektrische Ansteuerung der Interdigital-Elektroden 7 unerwünscht ist, müssen die Interdigital-Elektroden 7 nach Ausbildung der Entlastungstrennfläche 5 elektrisch von den Arbeitselektroden 4 getrennt werden. Beispielsweise können die Interdigital-Elektroden 7 im Bereich der Außenkontaktierung stark eingeschnürt bzw. verdünnt ausgebildet werden, so dass in diesem Bereich beim ersten Betrieb des Piezoaktors 1 mit einer hohen Umladungsfrequenz und entsprechend hohen Lade/Endladeströmen die verdünnten Bereiche der Interdigital-Elektroden 7 gezielt durchbrennen und damit im weiteren Betrieb des Piezoaktors 1 nicht mehr ansteuerbar sind. Alternativ können die Interdigital-Elektroden 7 auch mechanisch, mittels eines Lasers oder auf andere Weise manuell durchtrennt werden.As in normal operation of the piezoelectric actuator 1 an electrical control of the interdigital electrodes 7 is undesirable, the interdigital electrodes 7 after training the discharge separation area 5 electrically from the working electrodes 4 be separated. For example, the interdigital electrodes 7 be formed strong constricted or thinned in the field of external contact, so that in this area during the first operation of the piezoelectric actuator 1 with a high recharge frequency and correspondingly high charging / discharging currents, the thinned areas of the interdigital electrodes 7 burn specifically and thus in the further operation of the piezoelectric actuator 1 are no longer controllable. Alternatively, the interdigital electrodes 7 mechanically, by means of a laser or otherwise manually severed.

Gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Entlastungstrennfläche gezielt dadurch in den Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich 2 und dem inaktiven Endbereich 3 eingebracht werden, dass die thermische Ausdehnung in dem Übergangsbereich einen großen Gradienten aufweist.In accordance with a third preferred embodiment, the relief separation surface can thereby be directed into the transition region between the active region 2 and the inactive end region 3 can be introduced, that the thermal expansion in the transition region has a large gradient.

Dazu wird beispielsweise das Material des inaktiven Endbereiches 3 mit einem sich von dem Material des aktiven Bereiches 2 unterscheidenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgewählt. Dadurch kommt es bei einer vorbestimmten Tempe ratur zu unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der beiden Bereiche 2 und 3 derart, dass in dem Übergangsbereich gezielt vorbestimmte mechanische Spannungen erzeugt werden, die bei einer Polarisation und/oder einer elektrischen Ansteuerung des Piezoaktors im vorgespannten Zustand zu der gewünschten Entlastungstrennfläche führen.For this example, the material of the inactive end 3 with one of the material of the active area 2 selected differential thermal expansion coefficient. As a result, at a predetermined temperature Tempe to different thermal expansions of the two areas 2 and 3 such that selectively predetermined mechanical stresses are generated in the transition region, which lead in the case of polarization and / or electrical activation of the piezoelectric actuator in the prestressed state to the desired relief separation surface.

Alternativ oder zusätzlich kann gezielt eine mechanische Spannung in dem Übergangsbereich auch dadurch bewerkstelligt werden, dass der aktive Bereich und der inaktiven Endbereich mit unterschiedlichen, vorbestimmten Temperaturen beaufschlagt werden, so dass diese Bereiche eine unterschiedliche thermische Ausdehnung erfahren. Beispielsweise werden die in den Figuren dargestellten Einspanneinrichtungen auf geeignete Temperaturen gebracht, sodass die inaktiven Endbereiche gegenüber den aktiven Bereichen einen zum Generieren der notwendigen mechanischen Spannungen ausreichenden Temperaturunterschied aufweisen. Andere Temperatureinstellverfahren sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.alternative or additionally can also targeted a mechanical stress in the transition region thereby be done that the active area and the inactive End area applied to different predetermined temperatures so that these areas have a different thermal Experience expansion. For example, the clamping devices shown in the figures brought to suitable temperatures, so that the inactive end areas across from the active areas one to generate the necessary mechanical Tensions have sufficient temperature difference. Other temperature adjustment methods are of course as well conceivable.

Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden können, um in dem Übergangsbereich gezielt eine Trennfläche zwischen dem aktiven Bereich und dem inaktiven Endbereich zu erzeugen.It is for a person skilled in the art will appreciate that the embodiments described above are arbitrary can be combined with each other, in the transition area specifically a separation surface between the active area and the inactive end area.

Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass unerwünschte und unkontrollierbare Risse in Längsrichtung des Piezoaktors durch gezieltes Einbringen einer Entlastungstrennfläche verhindert werden. Dadurch kann die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des Piezoaktors im Betrieb erhöht werden. Ferner ist das Einbringen eines definierten Entlastungstrennbereiches durch fertigungstechnisch einfache Maßnahmen bewerkstelligbar. Beispielsweise muss lediglich ein modifiziertes Material für den Endbereich ausgewählt, die Bedruckung einzelner Keramikplatten bzw. -folien geändert oder an bestimmten Bereichen vorbestimmte Temperaturen erzeugt werden.The present invention has the advantage that unwanted and uncontrollable cracks in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator can be prevented by targeted introduction of a relief separating surface. As a result, the life and reliability of the piezoelectric actuator can be increased during operation. Furthermore, the introduction of a defined discharge separation area can be accomplished by simple production measures. example wise only has a modified material selected for the end, the printing of individual ceramic plates or foils changed or predetermined areas are generated at certain areas.

Claims (21)

Verfahren zur Herstellung eines Piezoaktors (1), mit folgenden Verfahrensschritten: – Vorsehen eines piezo-elektrisch aktiven Bereiches (2); – Vorsehen eines piezo-elektrisch inaktiven Endbereiches (3), welcher mit einer zugeordneten Endfläche des piezo-elektrisch aktiven Bereiches (2) unter Bildung eines Übergangsbereiches zwischen dem piezo-elektrisch aktiven Bereich (2) und dem piezo-elektrisch inaktiven Endbereich (3) koppelbar ist; und – Bilden mindestens eines definierten Entlastungstrennbereiches (5) in dem Übergangsbereich zum Verhindern von nicht definierten mechanischen Spannungen in demselben.Method for producing a piezoelectric actuator ( 1 ), comprising the following method steps: providing a piezoelectrically active region ( 2 ); Providing a piezoelectrically inactive end region ( 3 ), which is connected to an associated end face of the piezo-electrically active region ( 2 ) forming a transition region between the piezo-electrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) can be coupled; and - forming at least one defined discharge separation area ( 5 ) in the transition region for preventing undefined mechanical stresses in the same. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine örtlich definierte Materialschwächung (6) in dem Übergangsbereich vorgesehen wird, wobei durch die örtlich definierte Materialschwächung (6) bei einer Polarisation oder bei einem Betrieb des Piezoaktors (1) der mindestens eine Entlastungstrennbereich (5) gebildet wird.A method according to claim 1, characterized in that a locally defined material weakening ( 6 ) is provided in the transition region, wherein by the locally defined material weakening ( 6 ) in a polarization or during operation of the piezoelectric actuator ( 1 ) the at least one discharge separation area ( 5 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der piezo-elektrisch aktive Bereich (2) und der piezoelektrisch inaktive Endbereich (3) mit sich unterscheidenden Schwindungscharakteristiken derart ausgebildet werden, dass bei einem gemeinsamen Materialschwindungsprozess, beispielsweise einem gemeinsamen Sinterprozess, die örtlich definierte Materialschwächung (6) zum Bilden des mindestens einen Entlastungstrennbereiches (5) erzeugt wird.Method according to Claim 2, characterized in that the piezoelectrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) are formed with differing shrinkage characteristics such that in a common material shrinkage process, for example a common sintering process, the locally defined material weakening ( 6 ) for forming the at least one discharge separation region ( 5 ) is produced. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem piezo-elektrisch inaktiven Endbereich (3) Elektroden (7), vorzugsweise Interdigital-Elektroden, derart vorgesehen werden, dass der piezo-elektrisch inaktive Endbereich (3) in etwa quer oder zumindest geneigt zu der Polarisation des zugeordneten piezo-elektrisch aktiven Bereiches (2) polarisiert werden kann.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) Electrodes ( 7 ), preferably interdigital electrodes, are provided such that the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) approximately transversely or at least inclined to the polarization of the associated piezo-electrically active region ( 2 ) can be polarized. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Interdigital-Elektroden (7) mit den Arbeitselektroden (4) des piezo-elektrisch aktiven Bereiches (2) parallel geschaltet werden, wobei die Interdigital-Elektroden (7) mit mindestens einem Trennabschnitt ausgebildet werden, über welchen die Interdigital-Elektroden (7) von den Arbeitselektroden (4) elektrisch trennbar sind.Method according to claim 4, characterized in that the interdigital electrodes ( 7 ) with the working electrodes ( 4 ) of the piezo-electrically active region ( 2 ), wherein the interdigital electrodes ( 7 ) are formed with at least one separating section, via which the interdigital electrodes ( 7 ) of the working electrodes ( 4 ) are electrically separable. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trennabschnitt der Interdigital-Elektroden (7) als Materialschwächung, vorzugsweise in der Nähe der elektrischen Außenkontaktierung, derart ausgebildet wird, dass der mindestens eine Trennabschnitt bei einem Betrieb des Piezoaktors mit vorbestimmter Umladungsfrequenz und vorbestimmten Lade-/Endladeströmen durchbrennt.Method according to claim 5, characterized in that the at least one separating section of the interdigital electrodes ( 7 ) is designed as a material weakening, preferably in the vicinity of the electrical external contact, such that the at least one separating section burns during operation of the piezoelectric actuator with a predetermined recharge frequency and predetermined charge / discharge current. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trennabschnitt mechanisch, mittels eines Lasers oder auf andere Weise durchgetrennt wird.Method according to claim 5 or 6, characterized that the at least one separating section is mechanically, by means of a Laser or otherwise separated. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der piezo-elektrisch aktive Bereich (2) und der piezoelektrisch inaktive Endbereich (3) mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen derart beaufschlagt werden, dass der sich bei einer vorbestimmten Temperatur einstellende Ausdehnungsunterschied definierte mechanische Spannungen zum Bilden des mindestens einen definierten Entlastungstrennbereiches erzeugt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) are subjected to different thermal expansions such that the defined at a predetermined temperature expansion difference generated mechanical stresses to form the at least one defined discharge separation region. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der piezo-elektrisch aktive Bereich (2) und der piezoelektrisch inaktive Endbereich (3) mit sich unterscheidenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet und/oder auf sich unterscheidende Temperaturen gebracht werden.Method according to Claim 8, characterized in that the piezoelectrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) are formed with differing thermal expansion coefficients and / or brought to differing temperatures. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine definiert gebildete Entlastungstrennbereich (5) als im vorgespannten Zustand des Piezoaktors (1) erzeugte Entlastungstrennfläche (5) ausgebildet wird, die sich über den gesamten Übergangsbereich in in etwa Querrichtung des Piezoaktors (1) erstreckt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one defined discharge relief area ( 5 ) than in the prestressed state of the piezoelectric actuator ( 1 ) discharge relief surface ( 5 ) is formed, which extends over the entire transition region in approximately the transverse direction of the piezoelectric actuator ( 1 ). Piezoaktor (1), – mit einem piezo-elektrisch aktiven Bereich (2), – mit einem piezo-elektrisch inaktiven Endbereich (3), welcher mit einer zugeordneten Endfläche des piezoelektrisch aktiven Bereiches (2) unter Bildung eines Übergangsbereiches zwischen dem piezo-elektrisch aktiven Bereich (2) und dem piezo-elektrisch inaktiven Bereich (3) koppelbar ist, und – mit mindestens einem definiert gebildeten Entlastungstrennbereich (5) in dem Übergangsbereich zum Verhindern von nicht definierten mechanischen Spannungen in demselben.Piezoelectric actuator ( 1 ), - with a piezo-electrically active region ( 2 ), - with a piezoelectrically inactive end region ( 3 ) which is connected to an associated end face of the piezoelectrically active region ( 2 ) forming a transition region between the piezo-electrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive region ( 3 ), and - with at least one defined discharge separation area ( 5 ) in the transition region for preventing undefined mechanical stresses in the same. Piezoaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich eine örtlich definierte Materialschwächung (6) aufweist, wobei durch die örtlich definierte Materialschwächung (6) bei einer Polarisation oder bei einem Betrieb des Piezoaktors (1) der mindestens eine Entlastungstrennbereich (5) entsteht.Piezoelectric actuator according to claim 11, characterized in that the transition region has a locally defined material weakening ( 6 ), where at by the locally defined material weakening ( 6 ) in a polarization or during operation of the piezoelectric actuator ( 1 ) the at least one discharge separation area ( 5 ) arises. Piezoaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der piezo-elektrisch aktive Bereich (2) und der piezoelektrisch inaktive Endbereich (3) sich unterscheidende Schwindungscharakteristiken derart aufweist, dass bei einem gemeinsamen Materialschwindungsprozess, beispielsweise bei einem gemeinsamen Sinterprozess, die örtlich definierte Materialschwächung (6) zum Bilden des mindestens einen definierten Entlastungstrennbereiches (5) herstellbar ist.Piezoelectric actuator according to Claim 12, characterized in that the piezoelectrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) has different shrinkage characteristics such that in a common material shrinkage process, for example in a common sintering process, the locally defined material weakening ( 6 ) for forming the at least one defined discharge separation area ( 5 ) can be produced. Piezoaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass der piezo-elektrisch inaktive Endbereich (3) Elektroden, vorzugsweise Interdigital-Elektroden (7) derart aufweist, dass der piezo-elektrisch inaktive Endbereich (3) in etwa quer oder zumindest geneigt zu der Polarisation des zugeordneten piezo-elektrisch aktiven Bereiches (2) polarisierbar ist.Piezoelectric actuator according to at least one of claims 11-13, characterized in that the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) Electrodes, preferably interdigital electrodes ( 7 ) such that the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) approximately transversely or at least inclined to the polarization of the associated piezo-electrically active region ( 2 ) is polarizable. Piezoaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Interdigital-Elektroden (7) mit den Arbeitselektroden (4) des piezo-elektrisch aktiven Bereiches (2) parallel geschaltet sind, wobei die Interdigital-Elektroden (7) mindestens einen Trennabschnitt aufweisen, über welchen die Interdigital-Elektroden (7) von den zugeordneten Arbeitselektroden (4) elektrisch trennbar sind.Piezoelectric actuator according to claim 14, characterized in that the interdigital electrodes ( 7 ) with the working electrodes ( 4 ) of the piezo-electrically active region ( 2 ) are connected in parallel, wherein the interdigital electrodes ( 7 ) have at least one separating section, via which the interdigital electrodes ( 7 ) of the associated working electrodes ( 4 ) are electrically separable. Piezoaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trennabschnitt der Interdigital-Elektroden (7) als Materialschwächung, vorzugsweise in der Nähe der elektrischen Außenkontaktierung, derart ausgebildet ist, dass der mindestens eine Trennabschnitt bei einem Betrieb des Piezoaktors (1) mit vorbestimmter Umladungsfrequenz und vorbestimmten Lade-/Endladeströmen durchbrennt.Piezoelectric actuator according to claim 15, characterized in that the at least one separating section of the interdigital electrodes ( 7 ) is designed as a material weakening, preferably in the vicinity of the electrical external contact, in such a way that the at least one separating section during operation of the piezoelectric actuator ( 1 ) burns at a predetermined recharge frequency and predetermined charge / discharge current. Piezoaktor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trennabschnitt mechanisch, mittels eines Lasers oder auf andere Weise durchtrennbar ist.Piezoelectric actuator according to Claim 15 or 16, characterized that the at least one separating section is mechanically, by means of a Laser or otherwise separable. Piezoaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 11–17, dadurch gekennzeichnet, dass der piezo-elektrisch aktive Bereich (2) und der piezoelektrisch inaktive Endbereich (3) mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen derart beaufschlagbar sind, dass der sich bei einer vorbestimmten Temperatur einstellende Ausdehnungsunterschied definierte mechanische Spannungen zum Bilden des mindestens einen definierten Entlastungstrennbereiches erzeugt.Piezoelectric actuator according to at least one of Claims 11-17, characterized in that the piezoelectrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) can be acted upon with different thermal expansions such that the defined at a predetermined temperature expansion difference generated mechanical stresses to form the at least one defined discharge separation region. Piezoaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 11–18, dadurch gekennzeichnet, dass der piezo-elektrisch aktive Bereich (2) und der piezoelektrisch inaktive Endbereich (3) mit sich unterscheidenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet und/oder auf sich unterscheidende Temperaturen bringbar sind.Piezoelectric actuator according to at least one of claims 11-18, characterized in that the piezoelectrically active region ( 2 ) and the piezoelectrically inactive end region ( 3 ) are formed with differing thermal expansion coefficients and / or can be brought to differing temperatures. Piezoaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 11–19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine definiert gebildete Entlastungstrennbereich (5) als im vorgespannten Zustand des Piezoaktors (1) erzeugte Entlastungstrennfläche (5) ausgebildet wird, die sich über den gesamten Übergangsbereich in in etwa Querrichtung des Piezoaktors (1) erstreckt.Piezoelectric actuator according to at least one of claims 11-19, characterized in that the at least one discharge relief region defined ( 5 ) than in the prestressed state of the piezoelectric actuator ( 1 ) discharge relief surface ( 5 ) is formed, which extends over the entire transition region in approximately the transverse direction of the piezoelectric actuator ( 1 ). Piezoaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 11–20, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (1) als monolithischer Vielschicht-Aktor ausgebildet ist.Piezoelectric actuator according to at least one of claims 11-20, characterized in that the piezoelectric actuator ( 1 ) is designed as a monolithic multilayer actuator.
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