DE102008012281B4 - Method for producing a piezoelectric actuator with piezo elements arranged on a carrier - Google Patents

Method for producing a piezoelectric actuator with piezo elements arranged on a carrier Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Piezo-Aktuator-Moduls (15) mit nach außen gewandten kontaktfreien Aktuatorflächen für das Betätigen von an der Hinterkante (11) eines Hubschrauber-Rotorblattes (10) angeordneten Rotorblatt-Klappen (12), umfassend mehrere regelmäßig verteilte, zu einem Verbund zusammengefügte und bündig aneinanderstoßend angeordnete ebenflächige, von einem aus Faserverbundwerkstoff bestehenden Träger gehaltenen Piezo-Elemente (14), wobei einer Oberfläche des Piezo-Elemente-Verbundes aus elektrisch leitendem Metall bestehende Kontaktbänder zugeordnet sind, deren einseitig über den Träger ragenden Enden als elektrische Anschlusskontakte (24, 29) dienen, wobei der Träger als ein eine Aussparung (21) aufweisender, die Piezo-Elemente (14) umfassender Rahmen (20) ausgebildet ist und die Piezo-Elemente (14) über ihre Stirnseiten (17) durch elektrisch leitende Klebeverbindungen (13) miteinander und mit dem Rahmen (20) verbunden sind, und wobei unter Zwischenfügung einer elektrisch isolierenden, kongruent zum Rahmen (20) ausgebildeten, einen elastischen Kern bildenden Folie (26) aus Faserverbundwerkstoff ein kongruent zum ersten Rahmen (20) ausgebildeter, ebenfalls mit Piezo-Elementen (14) bestückter und Kontaktbänder (27) aufweisender zweiter Rahmen (28) angeordnet ist, wobei die Rahmen (20, 28) und die zwischengefügte Folie (26) zu dem einstöckigen Piezo-Aktuator-Modul (15) mit nach außen gewandten kontaktfreien Aktuatorflächen verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) in die Aussparung (21) eines rechteckförmigen Rahmens (20, 28) aus einem Faserverbundwerkstoff werden ebenflächige rechteckförmige Piezo-Elemente (14) bündig aneinanderstoßend eingefügt, b) zwischen die einander zugewandten Stirnseiten (17) von Piezo-Elementen (14) und der Aussparung (21) des Rahmens (20, 28) wird elektrisch leitender Kleber eingefügt, c) auf die eine freie Seite des mit Piezo-Elementen (14) bestückten Rahmens (20) werden leitende Metallbänder aufgelegt, die an einer Seite des Rahmens (20, 28) als elektrische Anschlusskontakte (24, 29) überstehen, d) zwei kongruent ausgebildete und mit Piezo-Elementen (14) bestückte und mit elektrisch leitendem Kleber versehene Rahmen (20, 28) werden unter Zwischenfügung einer isolierenden biegeelastischen Folie (26) zu einem Modul (15) zusammengefasst, dessen Verklebungen unter Vakuum aushärtet werden, e) das ausgehärtete Modul (15) wird bis zum Erreichen der gewünschten Modulstärke abgeschliffen und längs ...A method of making a piezo actuator module (15) having outwardly facing non-contact actuator surfaces for actuating rotor blade flaps (12) disposed on the trailing edge (11) of a helicopter rotor blade (10) comprising a plurality of regularly distributed one Composite assembled and flush abutting arranged planar, held by a fiber composite material carrier held piezo elements (14), wherein a surface of the piezo-element composite of electrically conductive metal existing contact strips are assigned, whose unilaterally projecting beyond the carrier ends as electrical connection contacts (24, 29) serve, wherein the carrier as a recess (21) exhibiting, the piezo elements (14) comprehensive frame (20) is formed and the piezo elements (14) via their end faces (17) by electrically conductive Adhesive connections (13) with each other and with the frame (20) are connected, and wherein under Zwischenfügu ng an electrically insulating, congruent to the frame (20) formed, an elastic core forming film (26) made of fiber composite a congruent to the first frame (20) formed, also equipped with piezo elements (14) and contact bands (27) exhibiting second frame (28) is arranged, wherein the frame (20, 28) and the interposed foil (26) are connected to the single-stage piezo-actuator module (15) with outwardly facing non-contact actuator surfaces, characterized by the following method steps: a) in the Recess (21) of a rectangular frame (20, 28) made of a fiber composite material planar rectangular piezo elements (14) are inserted flush abutting, b) between the mutually facing end faces (17) of piezo elements (14) and the recess (21 ) of the frame (20, 28) electrically conductive adhesive is inserted, c) on which a free side of the piezo-elements (14) equipped with frame (20) werd placed conductive metal strips on one side of the frame (20, 28) as electrical connection contacts (24, 29), d) two congruent trained and equipped with piezo elements (14) and provided with electrically conductive adhesive frame (20, 28) are combined with the interposition of an insulating flexurally elastic film (26) to form a module (15) whose bonds are cured under vacuum, e) the cured module (15) is ground until the desired module thickness is achieved and longitudinally ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Piezo-Aktuator mit auf einem Träger angeordneten Piezo-Elementen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a piezoelectric actuator with arranged on a support piezoelectric elements and a method for its preparation.

Piezo-Aktuatoren sind vielfach bekannt und dienen als Antriebsmittel auf unterschiedlichen Anwendungsgebieten. So zeigen die DE 20 2004 006 333 U1 und die DE 10 2005 061 751 A1 jeweils auf einer Trägerschicht aufgebrachte miteinander kontaktierte Piezo-Elemente, die über eine steuerbare elektrische Treibspannung aktivierbar für das Betätigen von an der Hinterkante eines Hubschrauber-Rotorblattes angeordneten Rotorblatt-Klappen dienen. Hierzu sind die Piezo-Aktuatoren und deren Trägerschicht jeweils an die unterschiedliche Aufnahmestruktur der Rotorblatt-Konfiguration anzupassen und von einer flexiblen elastischen Schutzhaut beidseitig abzudecken.Piezo actuators are widely known and serve as drive means in different fields of application. So show the DE 20 2004 006 333 U1 and the DE 10 2005 061 751 A1 in each case applied to a support layer contacted with each other piezoelectric elements which are activated via a controllable electrical drive voltage for the operation of arranged at the trailing edge of a helicopter rotor blade rotor blade flaps. For this purpose, the piezoelectric actuators and their carrier layer are each adapted to the different receiving structure of the rotor blade configuration and covered by a flexible elastic protective skin on both sides.

Der Piezo-Aktuator nach der DE 20 2004 006 333 U1 ist ein dünnes elastisch biegbares Biegeplattenelement, dass die Profiltiefe des Rotorblattes durchsetzt. Dies ist aufwendig in der Fertigung, erfordert besondere Gestaltung der Rotorblätter, ist schlecht zu Warten und schwierig, wenn überhaupt, zu montieren und zu demontieren, wie dies bei Ausfall einiger oder aller Piezo-Elemente des Aktuators notwendig ist.The piezo actuator after the DE 20 2004 006 333 U1 is a thin elastically bendable bending plate element that penetrates the tread depth of the rotor blade. This is expensive to manufacture, requires special design of the rotor blades, is difficult to maintain and difficult, if any, to assemble and disassemble, as is necessary in case of failure of some or all of the piezo elements of the actuator.

Der Piezo-Aktuator nach der DE 10 2005 061 751 A1 ist ein reversibelverbiegbarer Biegeaktuator, der eine Einschlussprofil-Struktur aufweist um mittels einer Einstecköffnung in der Hinterkante des Rotorblattes dort eingesetzt zu werden. Die einzelnen Piezo-Elemente sind auf einer platten förmigen reversible verbiegbaren Trägerschicht angeordnet und können eine variierende Dicke aufweisen.The piezo actuator after the DE 10 2005 061 751 A1 is a reversible bendable bending actuator having an inclusion profile structure for insertion there by means of an insertion opening in the trailing edge of the rotor blade. The individual piezoelectric elements are arranged on a plate-shaped reversible bendable carrier layer and may have a varying thickness.

Auch eine solche Konstruktion ist aufwendig in der Herstellung, erfordert elastisches Füllmaterial und ist in ihrer Konfiguration von der Konfiguration des jeweils damit auszustattenden Rotorblattes abhängig. Auch dort ist ein einfacher Austausch bzw. eine einfache Wartung der Rotorblattklappen nicht möglich. Darüber hinaus ist die Herstellung solcher Piezo-Aktuatoren schwierig, da sie unter Berücksichtigung zu beachtender Vorspannungen der Piezo-Elemente in Folge thermischer Vorspannungen und unter Vermeidung von strukturell bedingtem Verzug während der einzelnen Prozessschritte bei der Herstellung sowie der Vermeidung von Schädigungen bei der Herstellung und Montage zu erfolgen hat.Such a construction is complicated to manufacture, requires elastic filling material and in its configuration depends on the configuration of the particular rotor blade to be equipped therewith. Again, a simple replacement or easy maintenance of the rotor blade flaps is not possible. In addition, the production of such piezoelectric actuators is difficult, as they take into account to be observed biasing the piezoelectric elements due to thermal biases and avoiding structurally induced distortion during the individual process steps in the production and the prevention of damage during manufacture and assembly has to be done.

In der DE 100 51 784 C1 ist ein elektromechanisches Funktionsmodul mit mindestens einem Wandler offenbart. Das Modul weist mehrere rahmenförmige, einen Ausschnitt zur Aufnahme des Wandler aufnehmende Faser-Zwischenlagen auf.In the DE 100 51 784 C1 is disclosed an electromechanical functional module with at least one transducer. The module has a plurality of frame-shaped, a cutout for receiving the transducer receiving fiber liners.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines neuen Piezo-Aktuators zu schaffen, der einfacher und besser als bisher herstell- und montierbar ist und der ohne die bei der Herstellung verursachten Leistungsverluste ist.The invention is based on the object to provide a method for producing a new piezoelectric actuator, which is easier and better than heretofore manufactured and assembled and which is without the power losses caused during production.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung und für das Verfahren zur Herstellung des Aktuators durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention and for the method for producing the actuator by the features of patent claim 1.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention will become apparent from the dependent claims.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines gut einbaufähigen Piezo-Aktuators in Form eines mehr oder weniger standarisierten Moduls mit variabler Piezo-Dicke geschaffen, der signifikante Vorteile bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften aufweist, und zwar im Sinne von Steifigkeit und aktiver Wegstrecke, der einfach und mit jeder Zeit reproduzierbaren Eigenschaften herstellbar ist sowie gegenüber temporären Schädigungen beim Transport und der Montage geschützt ist.The invention provides a method for producing a well-built piezoelectric actuator in the form of a more or less standardized module with variable piezo thickness, which has significant advantages in terms of its mechanical properties, in terms of stiffness and active path, the simple and reproducible properties can be produced at any time and is protected against temporary damage during transport and assembly.

Dies wird dadurch erreicht, dass ebenflächige Piezo-Elemente bündig aneinander stoßend neben und hintereinander angeordnet sind, die von einem Rahmen aus Faserverbundwerkstoffen umfasst sind, wobei alle einander zugewandten Stirnseiten von Piezo-Elementen und Rahmen mittels elektrisch leitenden Kleber fest verbunden sind und durch der einen eine Gesamtfläche bildenden Flächen der einzelnen Piezo-Elemente zugeordnete aus elektrisch leitenden Metall bestehende Kontaktbänder sind, deren einseitig über den Rahmen ragende Enden als elektrische Anschlusskontakte dienen und durch eine kongruent zum Rahmen ausgebildete einen elastischen Kern bildende elektrisch isolierenden Folie, ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff, der ein zweiter kongruent zum ersten Rahmen ausgebildeter mit Piezo-Elementen bestückter und Kontaktbänder aufweisenden zweiter Rahmen, zwecks Bildung eines Aktuator-Moduls, zugeordnet ist.This is achieved in that planar piezoelectric elements are juxtaposed flush next to and behind each other, which are covered by a frame made of fiber composites, all facing end faces of piezo elements and frames are firmly connected by means of electrically conductive adhesive and through the one a total surface-forming surfaces of the individual piezoelectric elements associated are made of electrically conductive metal contact strips whose unilaterally projecting beyond the frame ends serve as electrical connection contacts and by a congruent to the frame formed an elastic core forming electrically insulating film, also made of fiber composite material, the one second congruent to the first frame trained equipped with piezo-elements and contact bands having second frame, for the purpose of forming an actuator module assigned.

Durch die Erfindung wird also ein leicht einbaufähiger Piezo-Aktuator in Form eines mehr oder minder standarisierten Moduls mit variabler Piezo-Dicke und mit mechanischen Anschlusselementen geschaffen, der unabhängig von der Form und Ausbildung der jeweiligen Rotorblätter durch seine mehrfache Anordnung einfach und schnell als Rotorblatt-Klappe zu montieren und zu demontieren ist.The invention thus provides an easily installed piezoelectric actuator in the form of a more or less standardized module with variable piezoelectric thickness and with mechanical connection elements, which, independently of the shape and design of the respective rotor blades by its multiple arrangement, can be simply and quickly produced as rotor blades. Flap to assemble and disassemble is.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier mehr oder minder schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is described below with reference to two more or less schematically illustrated embodiments.

Es zeigen: Show it:

1 ein bevorzugter Anwendungsfall des Piezo-Aktuators nach der Erfindung in seiner Ausbildung für das Betätigen der an der Hinterkante eines Hubschrauber-Rotorblattes angeordneten Rotorblattklappe; 1 a preferred application of the piezoelectric actuator according to the invention in its training for the operation of the arranged at the trailing edge of a helicopter rotor blade rotor blade flap;

2 als Explosivdarstellung die Bauelemente des Piezo-Aktuators nach der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform; 2 as an exploded view of the components of the piezoelectric actuator according to the invention according to a first embodiment;

3 die Anordnung der Piezo-Elemente des Piezo-Aktuators nach 2; 3 the arrangement of the piezo elements of the piezo actuator after 2 ;

4 einen Fertigungsschritt zur Herstellung des Piezo-Aktuators nach 2; 4 a manufacturing step for the production of the piezo actuator according to 2 ;

5 ein weiterer Fertigungsschritt bei der Herstellung des Piezo-Aktuators nach 2; 5 a further manufacturing step in the production of the piezo actuator after 2 ;

6 als Explosivdarstellung eine zweite Ausführungsform eines Piezo-Aktuators; 6 as an exploded view of a second embodiment of a piezoelectric actuator;

7 ein Fertigungsschritt bei der Herstellung des Piezo-Aktuators nach 6; 7 a manufacturing step in the manufacture of the piezo actuator according to 6 ;

8 eine Draufsicht auf eine wirksame Oberfläche des fertiggestellten Piezo-Aktuators gemäß 6; und 8th a plan view of an effective surface of the finished piezoelectric actuator according to 6 ; and

9 der als standarisiertes Modul ausgebildete Piezo-Aktuator nach 6. 9 the trained as a standardized module piezo actuator after 6 ,

Ein in 1 gezeigter Abschnitt eines Hubschrauber-Rotorblattes 10 weist an seinem Hinterkantenbereich 11 eine Rotorblattklappe 12 auf, die aus einer Mehrzahl von Piezo-Elemente 14 tragenden autonomen Piezo-Aktuator-Modulen 15 1 bis 15 n gebildet ist. Die einzelnen aneinander gereihten Module 15 1 bis 15 n sind mit ihren Steckflächen 16 in einen hierfür vorgesehenen Schlitz 18 an der Stirnseite des Hinterkantenbereiches eingesteckt und mittels Schrauben 19 mit dem Rotorblatt 10 fest aber lösbar verbunden. Eine flexible Abdeckung 16 verbindet die einzelnen Module 15 1 bis 15 n zu einer integralen steuerbaren Klappe an der Hinterkante des Rotorblattes 10.An in 1 shown section of a helicopter rotor blade 10 indicates at its trailing edge area 11 a rotor blade flap 12 on, which consists of a plurality of piezo elements 14 supporting autonomous piezo actuator modules 15 1 to 15 n is formed. The single juxtaposed modules 15 1 to 15 n are with their mating surfaces 16 in a slot provided for this purpose 18 inserted at the front of the trailing edge area and by means of screws 19 with the rotor blade 10 firmly but detachably connected. A flexible cover 16 connects the individual modules 15 1 to 15 n to an integral controllable flap on the trailing edge of the rotor blade 10 ,

Der Aufbau eines Piezo-Aktuator-Moduls ist in den 2 bis 5 gezeigt. Diese Module umfassen jeweils mehrere untereinander gleiche flächenförmige Piezo-Elemente 14, die schachbrettartig neben- und hintereinander angeordnet und mittels eines elektrisch leitenden Kleber längs ihrer Schmalseiten 17 miteinander fest verklebt sind. Hierzu ist ein aus Faserverbundmaterial bestehender Rahmen 20 vorgesehen, der mittels einer Aussparung 21 alle Piezo-Elemente 14 umfasst und ebenfalls an seinen Stirnseiten mit den zugewandten Stirnseiten der Piezo-Elemente elektrisch leitend verklebt ist, wie dies aus 4, Bezugsziffer 13, zu ersehen ist. Ferner sind Kontaktbänder 23 aus elektrisch leitendem Metall – wie Kupfer/Kupfer-Beryllium – vorgesehen, die auf die in 2 abgewandte Seite der Piezo-Elemente aufgelegt sind und mit ihrem freien Ende aus dem Modul herausragende Anschlusskontakte 24 bilden.The structure of a piezo actuator module is in the 2 to 5 shown. These modules each comprise a plurality of mutually identical sheet-like piezo elements 14 , the chequerboard next to and behind each other and arranged by means of an electrically conductive adhesive along its narrow sides 17 are glued together firmly. For this purpose, an existing fiber composite frame 20 provided by means of a recess 21 all piezo elements 14 includes and is also adhesively bonded at its end faces with the facing end faces of the piezoelectric elements, as is apparent from 4 , Reference numeral 13 , can be seen. Further, contact bands 23 of electrically conductive metal - such as copper / copper beryllium - provided on the in 2 remote side of the piezo-elements are placed and with its free end of the module outstanding connection contacts 24 form.

Unter Zwischenfügen einer elektrisch isolierenden, einen elastischen Kern bildenden biegeelastischen Folie 26 gleicher Konfiguration, wie der Rahmen 20, ist ein zweiter mit Piezo-Elementen 14 bestückter und mit Kontaktbändern 27 bedeckter Rahmen 28 mit den ersten Rahmen zu dem genannten Modul ebenfalls durch Kleben verbunden. Das freie Ende des Kontaktbandes 27 bildet ebenfalls einen Anschlusskontakt 29.With the interposition of an electrically insulating, an elastic core forming flexurally elastic film 26 same configuration as the frame 20 , is a second with piezo elements 14 equipped and with contact bands 27 covered frame 28 with the first frame to said module also connected by gluing. The free end of the contact band 27 also forms a connection contact 29 ,

Nach dem Aushärten bei etwa +115°C der gesamten Klebeverbindungen unter Vakuum und Schleifen auf die gewünschte Modulstärke der nach außen weisenden Oberflächen der derart gefertigten Baugruppe sind noch die einander gegenüberliegenden Seitenkanten 31 und 32 – vgl. 2 – durch einen Sägevorgang – vgl. 5 – abzutrennen, so dass jedes fertige Piezo-Aktuator-Modul 15 die in 1 gezeigte Konfiguration aufweist. Für den Schleifprozess muss das Modul auf der Gegenseite mittels eines Aluklotzes plan fixiert werden.After curing at about + 115 ° C of the entire adhesive bonds under vacuum and grinding to the desired module thickness of the outwardly facing surfaces of the module manufactured in this way are still the opposite side edges 31 and 32 - see. 2 - by a sawing process - cf. 5 - Disconnect so that each finished piezo actuator module 15 in the 1 having shown configuration. For the grinding process, the module on the opposite side must be fixed flat by means of an aluminum block.

Um gegenüber Umwelteinflüssen (insbesondere dem Eindringen von Feuchtigkeit) besser geschützt zu sein ist das Modul noch mit einem geeigneten Überzug in Form einer Folie oder einer Kupfer-Beryllium-Haut überzogen.In order to be better protected against environmental influences (in particular the penetration of moisture), the module is still coated with a suitable coating in the form of a film or a copper-beryllium skin.

Bei dem in den 6 bis 9 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel eines Piezo-Aktuator-Moduls – mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet – umfasst dieses – wie 6 zeigt –, ebenfalls eine Anzahl von hier quaderförmig ausgebildeten Piezo-Elementen 31, die von einem eine Aussparung 32 aufweisenden Rahmen 33 aus einen Faserverbundwerkstoff umfasst sind. An den Längsseiten der neben- und hintereinander angeordneten Piezo-Elemente 31 sind jeweils in Schlitzen 34 des Rahmens 33 geführte Kontaktbänder 35 angeordnet, deren freie Enden 37 ebenfalls Anschlusskontakte für die nicht dargestellte Ansteuerung der aus einzelnen Piezo-Aktuator-Modulen bestehenden Rotorklappe bilden.In the in the 6 to 9 shown second embodiment of a piezo-actuator module - with the reference numeral 30 denotes - includes this - how 6 shows -, also a number of rectangular parallelepiped piezo elements 31 that from a a recess 32 having frames 33 are comprised of a fiber composite material. On the long sides of the side by side and behind each other arranged piezo elements 31 are each in slots 34 of the frame 33 guided contact bands 35 arranged, whose free ends 37 also form terminal contacts for the control, not shown, consisting of individual piezo actuator modules rotor flap.

Dem Rahmen 33 ist eine Trägerplatte 39 zugeordnet, die auf den Piezo-Elementen 31 satt aufliegt. Die entsprechenden Bauteile sind auch hier mittels eines elektrisch leitenden geeigneten Klebers miteinander verklebt. Nach dem Aushärten dieser Klebeverbindungen wird das Modul auf die gewünschte Stärke, wie 7 zeigt, hälftig auf Dicke zersägt, sodass die dabei entstehenden Hälften jeweils die in 8 gezeigte Konfiguration aufweisen. Für die Sägevorgänge ist eine plane Fixierung des Moduls ebenfalls notwendig. Auch hier ist ein das Modul umgebender Schutzüberzug 40 – vgl. 6 – vorgesehen. Das Modul 30 kann auch – falls erforderlich, wie in 5 gezeigt – durch senkrecht zu seiner Oberfläche liegende Sägeschritte flächig in die gewünschte Konfiguration geteilt werden.The frame 33 is a carrier plate 39 assigned to the piezo elements 31 fed up. The corresponding components are glued together here by means of an electrically conductive suitable adhesive. After curing these adhesive joints, the module is to the desired strength, such as 7 half sawed to thickness, so that the resulting halves each in the 8th have shown configuration. For the sawing operations, a plane fixation of the module is also necessary. Again, there is a protective coating surrounding the module 40 - see. 6 - intended. The module 30 can also - if necessary, as in 5 shown - are divided by perpendicular to its surface Sägeschritte flat in the desired configuration.

Als Faserverbundwerkstoff dient bei beiden Ausführungsbespielen glasfaserverstärkter Kunststoff.As a fiber composite material used in both Ausführungsbespielen glass fiber reinforced plastic.

Zwischen den Piezos und diesen zugeordneten Deckschichten (z. B. Folie Kupfer-Beryllium CuBe, Dicke ca. 5 μm oder mehr oder Aluminium) zum Schutz vor Umwelteinwirkungen (insbesondere Feuchte) liegt eine hier nicht dargestellte weitere Lage elektrisches Isolationsmaterial, z. B. GFK (Glasfaserverbund), die vorteilhafter Weise mit einer elektrischen Isolationsdicke von z. B. 0,05 mm oder mehr ausgebildet ist, um elektrische Probleme mit den Elektroden der Piezos zu vermeiden. Jedoch sollen die Decklagen (CuBe/Al + Isolation/GFK) möglichst dünn sein, um möglichst wenig für eine aktive Verformung des Moduls schädliche Steifigkeit herbeizuführen.Between the piezos and these associated cover layers (eg foil copper beryllium CuBe, thickness about 5 microns or more or aluminum) to protect against environmental influences (especially moisture) is not shown here another layer of electrical insulation material, eg. As fiberglass (fiberglass composite), the advantageous manner with an electrical insulation thickness of z. B. 0.05 mm or more is formed in order to avoid electrical problems with the electrodes of the piezos. However, the cover layers (CuBe / Al + insulation / GFRP) should be as thin as possible in order to minimize detrimental rigidity for active deformation of the module.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Hubschrauber-RotorblattHelicopter rotor blade
1111
HinterkantenbereichTrailing edge region
1212
RotorblattklappeRotor blade flap
1414
Piezo-ElementePiezo elements
151 bis 15n 15 1 to 15 n
Piezo-Aktuator-ModulePiezo-actuator modules
1616
Steckflächen, AbdeckungMating surfaces, cover
1717
Schmalseitennarrow sides
1818
Schlitzslot
1919
Schraubenscrew
2020
Rahmenframe
2323
Kontaktbändercontact strips
2424
AbschlusskontakteStatements contacts
2626
Foliefoil
2727
Kontaktbändercontact strips
2929
Anschlusskontaktconnection contact
3030
Piezo-Aktuator-ModulPiezo-actuator module
3131
Piezo-ElementePiezo elements
3232
Aussparungrecess
3333
Rahmenframe
3434
Schlitzeslots
3535
Kontaktbändercontact strips
3737
freie Enden der Kontaktbänder 35 free ends of the contact bands 35
3939
Trägerplattesupport plate
4040
Schutzüberzugprotective coating

Claims (6)

Verfahren zur Herstellung eines Piezo-Aktuator-Moduls (15) mit nach außen gewandten kontaktfreien Aktuatorflächen für das Betätigen von an der Hinterkante (11) eines Hubschrauber-Rotorblattes (10) angeordneten Rotorblatt-Klappen (12), umfassend mehrere regelmäßig verteilte, zu einem Verbund zusammengefügte und bündig aneinanderstoßend angeordnete ebenflächige, von einem aus Faserverbundwerkstoff bestehenden Träger gehaltenen Piezo-Elemente (14), wobei einer Oberfläche des Piezo-Elemente-Verbundes aus elektrisch leitendem Metall bestehende Kontaktbänder zugeordnet sind, deren einseitig über den Träger ragenden Enden als elektrische Anschlusskontakte (24, 29) dienen, wobei der Träger als ein eine Aussparung (21) aufweisender, die Piezo-Elemente (14) umfassender Rahmen (20) ausgebildet ist und die Piezo-Elemente (14) über ihre Stirnseiten (17) durch elektrisch leitende Klebeverbindungen (13) miteinander und mit dem Rahmen (20) verbunden sind, und wobei unter Zwischenfügung einer elektrisch isolierenden, kongruent zum Rahmen (20) ausgebildeten, einen elastischen Kern bildenden Folie (26) aus Faserverbundwerkstoff ein kongruent zum ersten Rahmen (20) ausgebildeter, ebenfalls mit Piezo-Elementen (14) bestückter und Kontaktbänder (27) aufweisender zweiter Rahmen (28) angeordnet ist, wobei die Rahmen (20, 28) und die zwischengefügte Folie (26) zu dem einstöckigen Piezo-Aktuator-Modul (15) mit nach außen gewandten kontaktfreien Aktuatorflächen verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) in die Aussparung (21) eines rechteckförmigen Rahmens (20, 28) aus einem Faserverbundwerkstoff werden ebenflächige rechteckförmige Piezo-Elemente (14) bündig aneinanderstoßend eingefügt, b) zwischen die einander zugewandten Stirnseiten (17) von Piezo-Elementen (14) und der Aussparung (21) des Rahmens (20, 28) wird elektrisch leitender Kleber eingefügt, c) auf die eine freie Seite des mit Piezo-Elementen (14) bestückten Rahmens (20) werden leitende Metallbänder aufgelegt, die an einer Seite des Rahmens (20, 28) als elektrische Anschlusskontakte (24, 29) überstehen, d) zwei kongruent ausgebildete und mit Piezo-Elementen (14) bestückte und mit elektrisch leitendem Kleber versehene Rahmen (20, 28) werden unter Zwischenfügung einer isolierenden biegeelastischen Folie (26) zu einem Modul (15) zusammengefasst, dessen Verklebungen unter Vakuum aushärtet werden, e) das ausgehärtete Modul (15) wird bis zum Erreichen der gewünschten Modulstärke abgeschliffen und längs der einander gegenüberliegenden Seiten, die ohne herausragende elektrische Anschlusskontakte (24, 29) sind, derart auf Maß gesägt, dass die in Strömungsrichtung verlaufenden, einander gegenüberliegenden Seitenränder (31, 32) der Rahmen (20, 28) abgetrennt werden.Method for producing a piezo actuator module ( 15 ) with outwardly facing non-contact actuator surfaces for actuating at the trailing edge ( 11 ) of a helicopter rotor blade ( 10 ) arranged rotor blade flaps ( 12 ), comprising a plurality of regularly distributed, in a composite assembled and flush abutting arranged planar, held by an existing fiber composite substrate piezo elements ( 14 ), wherein a surface of the piezo-element composite of electrically conductive metal existing contact strips are assigned, whose unilaterally projecting beyond the carrier ends as electrical connection contacts ( 24 . 29 ), the carrier being a recess ( 21 ), the piezo elements ( 14 ) comprehensive framework ( 20 ) is formed and the piezo elements ( 14 ) over their faces ( 17 ) by electrically conductive adhesive bonds ( 13 ) with each other and with the frame ( 20 ) and with the interposition of an electrically insulating, congruent to the frame ( 20 ) formed, an elastic core forming film ( 26 ) of fiber composite material is congruent with the first frame ( 20 ) trained, also with piezo elements ( 14 ) equipped and contact bands ( 27 ), the second framework ( 28 ), the frames ( 20 . 28 ) and the interposed foil ( 26 ) to the single-stage piezo actuator module ( 15 ) are connected to outwardly facing non-contact actuator surfaces, characterized by the following method steps: a) in the recess ( 21 ) of a rectangular frame ( 20 . 28 ) are made of a fiber composite material planar planar piezoelectric elements ( 14 ) inserted flush against each other, b) between the mutually facing end faces ( 17 ) of piezo elements ( 14 ) and the recess ( 21 ) of the frame ( 20 . 28 ) electrically conductive adhesive is inserted, c) on the one free side of the piezo elements ( 14 ) ( 20 ) conductive metal bands are placed on one side of the frame ( 20 . 28 ) as electrical connection contacts ( 24 . 29 ), d) two congruently formed and with piezo elements ( 14 ) equipped with electrically conductive adhesive ( 20 . 28 ) with the interposition of an insulating flexurally elastic film ( 26 ) to a module ( 15 ), whose bonds are cured under vacuum, e) the cured module ( 15 ) is abraded until reaching the desired module thickness and along the opposite sides, which without outstanding electrical connection contacts ( 24 . 29 ) are sawed to such a degree that the running in the flow direction, opposite side edges ( 31 . 32 ) the frame ( 20 . 28 ) are separated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Modul (15) für das Schleifen und Sägen plan fixiert wird.Method according to claim 1, characterized in that the cured module ( 15 ) is fixed flat for grinding and sawing. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten bei etwa +115°C erfolgt. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the curing takes place at about + 115 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitendes Material Kupfer/Kupfer-Beryllium-Bänder verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that is used as the electrically conductive material copper / copper beryllium bands. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuator-Modul (15) mit Montageanschlüssen (16) für den An- bzw. Einbau in eine Rotorblatt-Klappe (12) ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator module ( 15 ) with mounting connections ( 16 ) for attachment or installation in a rotor blade flap ( 12 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff als ein glasfaserverstärker Kunststoff ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fiber composite material is formed as a glass fiber reinforced plastic.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0910955D0 (en) 2009-06-25 2009-08-05 Rolls Royce Plc Adjustable camber aerofoil
DE202012104156U1 (en) * 2012-10-30 2013-11-05 Karlsruher Institut für Technologie Innovationsmanagement Piezo spring element
US10855209B2 (en) 2017-10-06 2020-12-01 United Arab Emirates University Electrical power generating carpet

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5529458A (en) * 1993-08-19 1996-06-25 Westland Helicopters Limited Circulation control aerofoils
DE10051784C1 (en) * 2000-10-19 2002-08-14 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Electromechanical function module
DE202004006333U1 (en) * 2004-04-19 2004-06-09 Eurocopter Deutschland Gmbh Rotor blade, especially for helicopters, has flap pivoted by elastically deformable plate inside rotor blade chamber
WO2004069651A1 (en) * 2003-02-04 2004-08-19 Eads Deutschland Gmbh Deformable aerodynamic profile
DE102005061751A1 (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Eurocopter Deutschland Gmbh Rotor blade for a helicopter comprises a rotor blade profile and a bending actuator which is to be fixed with a first end to an end region of a profile base body and with a second end protruding freely from the profile base body

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3309851A1 (en) * 1983-03-18 1984-09-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Transducer plate for electro-acoustic transducers
JPH08216997A (en) * 1995-02-15 1996-08-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Rotor blade for helicopter
DE19745468C1 (en) * 1997-10-15 1999-04-15 Daimler Chrysler Ag Piezoelectric actuator
US6629341B2 (en) * 1999-10-29 2003-10-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method of fabricating a piezoelectric composite apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5529458A (en) * 1993-08-19 1996-06-25 Westland Helicopters Limited Circulation control aerofoils
DE10051784C1 (en) * 2000-10-19 2002-08-14 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Electromechanical function module
WO2004069651A1 (en) * 2003-02-04 2004-08-19 Eads Deutschland Gmbh Deformable aerodynamic profile
DE202004006333U1 (en) * 2004-04-19 2004-06-09 Eurocopter Deutschland Gmbh Rotor blade, especially for helicopters, has flap pivoted by elastically deformable plate inside rotor blade chamber
DE102005061751A1 (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Eurocopter Deutschland Gmbh Rotor blade for a helicopter comprises a rotor blade profile and a bending actuator which is to be fixed with a first end to an end region of a profile base body and with a second end protruding freely from the profile base body

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