DE3308277A1

DE3308277A1 - Stapel aus piezoelektrischen plaettchen

Info

Publication number: DE3308277A1
Application number: DE19833308277
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing.(Grad.) 7016 Gerlingen Heck
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1984-09-13

Description

Stapel aus piezoelektrischen Plättchen
Im Hauptpatent 31 50 696 wird ein Stapel unter Schutz gestellt, der aus mehreren übereinander angeordneten permanent polarisierten piezoelektrischen Plättchen für das Erzeugen von Abstandsänderungen durch Anlegen einer Spannung besteht, bei dem die einander zugekehrten Elektrodenbeläge zweier benachbarter Plättchen mit dem gleichen Pol der Spannungsquelle verbunden sind, bei dem die Plättchen abwechselnd gegensinnig polarisiert sind, bei dem die Spannungsquelle über flächige Kontakte angeschlossen wird, die die zwei benachbarten Plättchen gemeinsame Fläche voll überdecken und bei dem jedes zweite Plättchen so aus dem Stapel hervorragt, daß die Elektrodenbeläge zum Teil freiliegen und damit selbst die flächigen Kontakte bilden.
Eine Anordnung, wie sie anhand der Figuren 4 und 5 des Hauptpatents beschrieben ist, hat zwar den gewünschten Vorteil, daß die Anschlußstellen möglichst weit auseinander liegen, sie hat jedoch den Nachteil, daß die Justierung der einzelnen Plättchen bei der Montage recht umständlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die einfach zu montieren ist und bei der dennoch wie in der anhand der Figuren 4 und 5 des Hauptanspruchs beschriebenen Anordnung die Plättchenstärke als Mindestabstand für auf unterschiedlichem Potential liegende Teile nirgends unterschritten wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zur Kontaktierung verwendeten Plättchen abwechselnd nach zwei benachbarten Seiten aus dem Stapel hervorragen und daß die dazwischenliegenden Plättchen nach keiner Seite aus dem Stapel hervorragen.
Wie bei einer Anordnung entsprechend dem Hauptpatent können auch hier Abschlußplatten, die an den Enden des Stapels angebracht sind, ebenfalls zum Anschluß der Spannungsquelle herangezogen werden.
Auch hier können zur Verbindung parallel zu schaltender Kontakte Leiterplatten verwendet werden, die Aussparungen für die aus dem Stapel hervorragenden Plättchen und gegebenenfalls für Ansätze der Abschlußplatten aufweisen und die Leiterbahnen tragen, die an den Rändern der Aussparungen an die Elektrodenbeläge der Plättchen bzw. Ansätze der Abschlußplatten angelötet werden.
Eine erfindungsgemäße Anordnung weist noch einen weiteren Vorteil auf, der sich u.a. auch wieder bei der Montage bemerkbar macht. Es kann nämlich zur Verbindung parallel zu schaltender Kontakte eine flexible oder starr-flexible Schaltung verwendet werden, die Aussparungen für die aus dem Stapel hervorragenden Plättchen und gegebenenfalls für Ansätze der Abschlußplatten aufweist, und die Leiterbahnen trägt, die an den Rändern der Aussparungen an die Elektrodenbeläge der Plättchen bzw. Ansätze der Abschlußplatten angelötet werden.
Solche flexiblen oder starr-flexiblen Schaltungen sind beispielsweise aus ~Elektronik Produktion & Prüftechnik", Oktober 1982, S. 635 bekannt.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Stapels wird dadurch wesentlich vereinfacht, daß als Montagelehre eine abgewinkelte Rinne verwendet wird. Wie bei dem Stapel nach dem Hauptpatent geht man dabei zweckmäßigerweise so vor, daß der Stapel aus zunächst noch nicht permanent polarisierten Plättchen aufgebaut wird und die Polarisation erst nach der Montage erfolgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnung weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Stapel bei der Montage in einer Montagelehre.
Fig 2 zeigt die Aufsicht auf eine flexible Schaltung für den Anschluß eines Stapels nach Fig. 1 Figa 1 zeigt als vereinfachtes Beispiel einen aus sechzehn rechteckigen Plättchen 6a, b, 7 bestehenden Stapel. Es werden Plättchen in zwei verschiedenen Größen im Wechsel verwendet. Die Dicke aller Plättchen ist gleich, ebenso deren Breite. Die Länge jedoch ist unterschiedlich, so daß sich längere (6a, b) und kürzere (7) Plättchen abwechseln. Die längeren Plättchen 6a, b sind abwechselnd stehend (6a) und liegend (6b) angeordnet, so daß sich die Folge stehendes Plättchen 6a - kurzes Plättchen 7 - liegendes Plättchen 6b - kurzes Plättchen 7 - stehendes Plättchen 6a - ... - ergibt. Die Plättchen tragen an den einander zugewandten Seiten Elektrodenbeläge 8,die sich berühren und somit Kontakt miteinander herstellen, wobei die Elektrodenbeläge der längeren Plättchen 6a, b teilweise freiliegen. (Fertig montierte Stapel stehen immer unter Druck, so daß ohne weitere Maßnahmen, wie verlöten, ein sicherer Kontakt gewährleistet ist.) Der Stapel Liegt in einer Montagelehre 1, die durch ein Winkelprofil gebildet und an einem Ende durch ein Endstück 2 abgeschlossen wird. Dadurch ist auf einfache Weise eine exakte Ausrichtung der einzelnen Plättchen möglich.
Fig. 2 zeigt eine flexible Schaltung 13 mit Leiterbahnen 10a, b und Aussparungen 12a, b. Diese flexible Schaltung 13 wird im Bereich der mittleren Leiterbahn .10a abgewinkelt und so auf den Stapel aufgelegt, daß die Leiterbahnen 10a, b außen liegen und die stehenden Plättchen 6a sowie die liegenden Plättchen 6b durch die Aussparungen 12a bzw. 12b ragen. Anstelle einer flexiblen Schaltung könnte auch eine starr-flexible Schaltung verwendet werden, die im Bereich der Leiterbahn 10a flexibel und sonst starr ist. Es können auch zwei entsprechende Leiterplatten verwendet werden. Die Leiterbahnen 10a, b werden durch Lötbrücken mit den Elektrodenbelägen 8 verbunden.
Durch diese Anordnung ist die Feldstärke an den kürzeren Plättchen 7 gleich groß, aber entgegengesetzt zu der an den längeren Plättchen 6a, b. Da aber auch die permanente Polarisation der Plättchen abwechselnd gegensinnig ist, kann erreicht werden, daß die Feldstärke überall in Richtung der permanenten Polarisation liegt, so daß sich alle Plättchen gleichzeitig ausdehnen können. Es hat sich gezeigt, daß die Anordnung ausreichend elastisch ist, um die (sehr geringen) Hübe zuzulassen.
Der übrige konstruktive Aufbau, wie etwa Anbringen von den Zusammenhang gewährleistenden Haltebügeln, Einbringen in eine Vergußmasse oder Anbringen von Abschlußpl-atten zur Ubertragung von Kräften nach außen, erfolgt in bekannter Weise.
Die Abschlußplatten können zum Anschluß der Spannung quelle mit herangezogen. werden. Die flexible oder starrflexible Schaltung oder die Leiterplatten weisen dann entsprechende weitere Aussparungen auf

Claims

Patentansprüche X S~apel aus mehreren übereinander angeordneten permanent polarisierten piezoelektrischen Plättchen für das Erzeugen von Abstandsänderungen durch Anlegen einer Spannung, bei dem die einander zugekehrten Elektrodenbeläge zweier benachbarter Plättchen mit dem gleichen Pol der Spannungsquelle verbunden sind, und die Plättchen abwechselnd gegensinnig polarisiert sind, bei dem die Spannungsquelle über flächige Kontakte angeschlossen wird, die die zwei benachbarten Plättchen gemeinsame Fläche voll überdecken und bei dem jedes zweite Plättchen so aus dem Stapel hervorragt, daß die Elektrodenbeläge zum Teil freiliegen und damit selbst die flächigen Kontakte bilden nach Patent(anmeldung P) 31 50 696, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die zur Kontaktierung verwendeten Plättchen (6a,bD abwechselnd nach zwei benachbarten Seiten aus dem Stapel hervorragen und daß die dazwischenliegenden Plättchen (7) nach keiner Seite aus dem Stapel hervorragen.
2. Stapel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Stapels angebrachte Abschlußplatten ebenfalls zum AnschLuß der Spannungsquelle ausgebildet sind.
3. Stapel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Stapel Leiterplatten angebracht sind, die Aussparungen für die aus dem Stapel hervorragenden Plättchen (6a, b) und gegebenenfalls für Ansätze der Abschlußplatten aufweisen und daß die Leiterplatten Leiterbahnen tragen, die an den Rändern der Aussparungen an die Elektrodenbeläge (8) der Plättchen (6a, b) bzw. Ansätze der Abschlußplatten angelötet sind.
4. Stapel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Stapel eine flexible oder starr-flexible Schaltung (13) angebracht ist, die Aussparungen (12) für die aus dem Stapel hervorragenden Plättchen (6a, b) und gegebenenfalls für Ansätze der Abschlußplatten aufweist und daß die flexible oder starr-flexible Schaltung (13) Leiterbahnen (10a, b) trägt, die an den Rändern der Aussparungen (12) an die Elektrodenbeläge (8) der Plättchen (6a, b) bzw. Ansätze der Abschlußplatten angelötet sind.