EP2630673A1 - Stackable piezoelectric actuator component - Google Patents

Stackable piezoelectric actuator component

Info

Publication number
EP2630673A1
EP2630673A1 EP11773715.5A EP11773715A EP2630673A1 EP 2630673 A1 EP2630673 A1 EP 2630673A1 EP 11773715 A EP11773715 A EP 11773715A EP 2630673 A1 EP2630673 A1 EP 2630673A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact terminal
stack
voltage supply
piezoelectric actuator
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11773715.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Reinhard Gabl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP2630673A1 publication Critical patent/EP2630673A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices

Definitions

  • the invention relates to a stackable piezoelectric construction ⁇ element that can be coupled with another stackable piezoelectric device.
  • a piezoactuator has a multiplicity of piezoelectric layers, between which electrode layers are respectively arranged. When an electrical voltage is applied to the electrode layers, the piezoelectric layers expand, producing a lift.
  • the extent of the actuator is linked to the length of the actuator. For a given working voltage, the possible change in length of an actuator is proportional to the length of the actuator. In ⁇ play 0 to 1.5 f 0 to the length of the actuator can be obtained as f 1 expansion.
  • piezoelectric actuators are used in a variety of applications, for example for actuating an injection valve in a motor vehicle.
  • the piezo actuators are generally offered as application-specific products for series applications.
  • a piezoelectric actuator is thus designed by a manufacturer specifically for the late ⁇ re application intended for the end customer.
  • piezoelectric actuators can basically be combined in different sizes, this usually entails considerable positioning and contacting effort.
  • FIG. 1 shows an example of a series connection of three actuators 1, 2 and 3, each having an electrical contact 5, for example a wire external contact.
  • the actors are clamped between two shots 4.
  • Each actuator is contacted via its own electrical connection 5, so that a total of six voltage supply lines are required in the example of FIG. This results in a considerable wiring effort with appropriate Platzbe ⁇ may.
  • the individual actuators must position exactly along a force axis. Since the stacked actuators with each other do not form a mechanically stable element and are only fixed by clamping in the receptacles 4, the positi ⁇ tioning of the actuators designed to one another difficult.
  • the object of the present invention is to provide a stackable piezoelectric Aktorbauelement that can be easily combined with other piezoelectric Aktorbauele ⁇ elements, so that a stable arrangement of piezoelectric actuators of different sizes is possible.
  • An embodiment of a stackable piezoelectric actuator component comprises a stack of piezoelectric layers and electrode layers arranged therebetween, a voltage supply device arranged outside the stack for electrically contacting the electrode layers, a contact terminal for applying a voltage to the voltage supply device and a further contact terminal which is electrically connected to the voltage supply device is coupled.
  • the contact terminal and the further contact terminal are oriented in such a manner complementary to each other forms ⁇ that another of the stackable piezoelectric Aktorbauelements that at least one of the contact terminal and the further contact terminal, with the actuator ⁇ component is electrically coupled.
  • the Aktorbauelement and the other Ak ⁇ gate component By means of the mutually complementary executed contacts, it is possible to couple the Aktorbauelement and the other Ak ⁇ gate component with each other electrically and mechanically stable.
  • the contact terminal of one of the Aktorbau ⁇ elements of the stack forms a common electrical connection contact to the outside, via which the entire Aktorstecktagen can be contacted electrically.
  • the mechanical connector of the contact terminals and the complementary contact terminals causes alignment of the piezoelectric layer assemblies with each other.
  • the stackable piezo actuators can be manufactured as standardized piezoactuators (commodity actuators). Such actuators are universally technically applicable and can be combined by a user to meet a wide variety of requirements. For example, the individual Akto ⁇ ren can have a different length. If the actuators have lengths of 1 cm, 2 cm and 3 cm, a stacked arrangement of almost any length can be constructed by suitable combination of the single actuators.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a series connection of actuators
  • 2A shows an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a transverse view
  • FIG. 1 shows an embodiment of a series connection of actuators
  • 2A shows an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a transverse view
  • FIG. 1 shows an embodiment of a series connection of actuators
  • 2A shows an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a transverse view
  • FIG. 1 shows an embodiment of a series connection of actuators
  • 2A shows an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a transverse view
  • FIG. 2B shows a plan view of an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component
  • FIG. 3A shows a further embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a transverse view
  • FIG. 3B shows a further embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a plan view
  • FIG. 4A shows a lower side of an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component
  • FIG. 4B shows a side view of an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component
  • Figure 4C is a top one disclosed embodiment, a stack ⁇ cash piezoelectric Aktorbauelements,
  • FIG. 5 shows a coupling of a plurality of stackable piezoelectric actuator components.
  • FIG. 2A shows an embodiment of a stackable piezoelectric Aktorbauelements in a transverse view.
  • the Ak ⁇ torbauelement comprises a stack 10 of a plurality of piezoelectric layers 11 with intermediate the first and second electrode layers 12th
  • two voltage supply devices 20 are provided, which are arranged outside of the layer stack 10.
  • the voltage supply devices can each be designed as a cylindrical contact pin, for example as a coated pin made of steel, bronze or copper.
  • At least one wire 50 For supplying the voltage provided by the voltage supply means to the electrode layers 12 is at least one wire 50, which is integrally ⁇ arranged outside of the layer stack 10 is provided.
  • Each of thechroszu operationseinrich- obligations 20 is connected via at least one wire 50 to the layer 10 or ⁇ stack with the first or second Elect ⁇ roden layers.
  • Aktorbauelements 50 before ⁇ which are mutually arranged in parallel with and soldered to the voltage supply means or welded can.
  • the electrode layers 12 are contacted alternately via in each case at least one wire 50 with the one or the other voltage supply device 20.
  • the layer stack 10, the voltage supply devices 20 and the at least one wire 50 are surrounded by a housing body 60 for protection.
  • a potting material 70 for example, a material made of silicone, is provided between the housing body 60 and the stack 10 of the piezoelectric layers and the electrode layers.
  • the housing body may be made of a material made of plastic, for example of PA (Polya ⁇ mid) or a PBT (Polybutylenteraphtalat).
  • PA Polya ⁇ mid
  • PBT Polybutylenteraphtalat
  • the power feeders 20 and the at least one wire 50 may be disposed respectively between the casing body 60 and the stack 10 is embedded in the casting material Ver ⁇ 70th In the embodiment of a stackable piezoelectric actuator component shown in FIG.
  • the voltage supply devices 20 for electrical contacting of the electrode layers 12 run outside the stack 10 respectively along a side face SlOc and a side face SlOe of the stack 10 facing it from a front side SlOa of the stack 10 Stack to an opposite end face SlOb of the stack.
  • the voltage supply devices 20 furthermore have a first end region E20a and E20b, wherein the end region E20a is located closer to the end face SlOa of the stack than the end region E20b and the end region E20b is arranged closer to the end side SlOb of the stack 10.
  • a contact connection 30 is provided for each voltage supply device.
  • are provided to the contact terminal 30 complementarily formed contact terminals ⁇ 40th
  • the Kunststoffanschlüs ⁇ se 30 and 40 are thus for electrical and / or mechanical coupling with the respective other contact terminal ⁇ forms.
  • the contact connection 30 is arranged at the first end region E20a of each of the voltage supply devices 20.
  • the contact terminal 40 is disposed at the end portion E20b of each of the voltage supply devices.
  • the contact terminals 30 may be formed, for example, as an extension of the respective voltage supply devices 20.
  • the contact terminal 30 may be formed as a cylindrical contact pin.
  • the contact terminal 40 may be formed as a cylindrical hollow body or as a sleeve for receiving the cylindrical contact pin 30.
  • FIG. 2B shows a plan view of the end face SlOb of the embodiment of the stackable piezoelectric actuator component 100 shown in FIG. 2A.
  • the mating contact 40 which is respectively formed on the rear end region E20b of the voltage supply device 20, is connected to the first via at least one wire 50 or second electrode layers of the stack 10.
  • FIGS. 3A and 3B A further embodiment of the stackable piezoelectric actuator component is shown in FIGS. 3A and 3B. In the following, reference is merely made to the differences from the embodiment presented in FIGS. 2A and 2B.
  • the contact terminal 30 and the contact terminal 40 are spatially separated in their respective axis or offset by 90 °.
  • At least one wire 50 may be provided for connecting the contact connection 40 to the voltage supply device 20.
  • FIG. 3B shows a transverse view of the embodiment of a stackable piezoelectric actuator component shown in FIG. 3A.
  • the stack 10 is square in cross section.
  • the contact terminal 40 is disposed along a section of the side surface from ⁇ S20d outside of the stack 10 in a distance from this side surface.
  • the contact ⁇ connection 40 is connected via at least one layer arranged outside the stack ⁇ wire 50 with the directionistszu Operationssein- 20th
  • the voltage supply device 20 is in turn connected via at least one wire arranged outside the stack 10 to the first electrode layers of the piezoelectric stack arrangement.
  • the embodiments of a stackable piezoelectric actuator component shown in FIGS. 2A, 2B, 3A and 3B enable the electrical as well as the mechanical coupling of actuator components.
  • the contact terminal 30 has, for example ⁇ compared to the housing body 60 a supernatant.
  • the supernatant can be between 4 mm to 1.6 cm.
  • the complementary contact connection 40 is designed to receive the contact terminal 30.
  • the two con ⁇ tact connections are designed such that a fixation of a contact terminal in the other contact connection is possible ⁇ lich.
  • the contact terminals may be designed, for example, as blade, spring or terminal contacts.
  • the contact connection 40 can be designed as a conically extending hollow body.
  • the contact terminal 40 thus represents a fit, in which the contact terminal 30 is held firmly.
  • the contact terminal 30 and the contact terminal 40 may also be formed such that when a coupling of the contact ⁇ terminal 30 with the contact terminal 40 a formschlüssi ⁇ ge connection is formed.
  • FIGS. 4A, 4B and 4C the piezoelectric actuator component shown in FIGS . 2A and 2B is shown in different views.
  • FIG. 4A shows a plan view of an underside of the piezoelectric actuator component.
  • FIG. 4B shows a side view and
  • FIG. 4C shows a plan view of an upper side of the actuator component.
  • the contact terminals 30 protrude from the potting material 70, so that in relation to the housing body 60, a projection is formed.
  • Embodiment can be electrically and mechanically coupled to one another, so that a stacked arrangement of actuators can be constructed from individual actuators.
  • Figure 5 shows an example of an electrical and mechanical plug connection between the individual actuators of the off shown in Figures 2A and 2B guide form.
  • the contact terminals 30 of the piezoelectric Aktorbauelements 100 40 of the Aktorbau ⁇ elements 200 are inserted into the complementarily formed contact terminal.
  • the actuator 200 is in turn connected at its bottom with its contact terminals 30 by means of a plug connection with the Aktorbauelement 300 by the contact terminals 30 of Aktorbauelements 200 are coupled to the con ⁇ tact connection 40 of Aktorbauelements 500.
  • the contact terminals 30 are formed as contact pins
  • the contact terminals 40 may be formed, for example, as zy ⁇ linderförmiger hollow body, which form a fit to the contact pins 30.
  • a locking device 80 may be provided on the respective housing bodies, so that the actuator components are aligned and fixed to one another both by the mutually complementary contact terminals and by the respective locking devices.
  • the contact terminals 30 of which is arranged on one side of the Termina ⁇ dung Aktorbauelements 300 form a common electrical connection contact for operating the stack assembly.
  • the contact terminals 30 and the contact terminals 40 of each actuator are arranged such that the piezoelectric stack of the individual Aktorbauieri are aligned.
  • the contact terminals 30 and 40 are arranged in particular in such a way that the piezoelectric stacks of the individual actuators are aligned with one another.

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

A stackable piezoelectric actuator component (100) comprises a stack (10) of piezoelectric layers (11) and electrode layers (12) arranged therebetween, a voltage supply device (20) arranged outside the stack (10) and serving for making electrical contact with the electrode layers, a contact connection (30) for applying a voltage to the voltage supply device (20) and a further contact connection (40), which is electrically coupled to the voltage supply device (20). The contact connection (30) and the further contact connection (40) are designed complementarily with respect to one another in such a way that a further stackable piezoelectric actuator component (200), comprising at least a contact connection or a further contact connection (30, 40), can be electrically coupled to the actuator component (100).

Description

Beschreibung description
Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement Stackable piezoelectric actuator component
Die Erfindung betrifft ein stapelbares piezoelektrisches Bau¬ element, das sich mit einem weiteren stapelbaren piezoelektrischen Bauelement koppeln lässt. The invention relates to a stackable piezoelectric construction ¬ element that can be coupled with another stackable piezoelectric device.
Ein Piezoaktor weist eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten auf, zwischen denen jeweils Elektrodenschichten angeordnet sind. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrodenschichten dehnen sich die piezoelektrischen Schichten aus, wodurch ein Hub erzeugt wird. Dabei ist die Ausdehnung des Aktors mit der Länge des Aktors verknüpft. Bei einer vorgegebenen Arbeitsspannung ist die mögliche Längenänderung eines Aktors proportional zur Länge des Aktors. Bei¬ spielsweise können 1 f0 bis 1,5 f0 der Länge eines Aktors als Ausdehnung erzielt werden. A piezoactuator has a multiplicity of piezoelectric layers, between which electrode layers are respectively arranged. When an electrical voltage is applied to the electrode layers, the piezoelectric layers expand, producing a lift. The extent of the actuator is linked to the length of the actuator. For a given working voltage, the possible change in length of an actuator is proportional to the length of the actuator. In ¬ play 0 to 1.5 f 0 to the length of the actuator can be obtained as f 1 expansion.
Derartige Piezoaktoren werden in vielfältigen Anwendungsbereichen, beispielsweise zur Betätigung eines Einspritzventils in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt. Die Piezoaktoren werden für Serienanwendungen im Allgemeinen als anwendungsspezifische Produkte angeboten. Ein Piezoaktor wird somit von einem Hersteller speziell für die beim Endkunden vorgesehene späte¬ re Anwendung designed. Zwar können Piezoaktoren grundsätzlich in verschiedener Größe kombiniert werden, jedoch ist damit meistens ein erheblicher Positionierungs- und Kontaktierungs- aufwand verbunden. Such piezoelectric actuators are used in a variety of applications, for example for actuating an injection valve in a motor vehicle. The piezo actuators are generally offered as application-specific products for series applications. A piezoelectric actuator is thus designed by a manufacturer specifically for the late ¬ re application intended for the end customer. Although piezoelectric actuators can basically be combined in different sizes, this usually entails considerable positioning and contacting effort.
Figur 1 zeigt ein Beispiel einer Serienschaltung von drei Ak- toren 1, 2 und 3 mit jeweils einer elektrischen Kontaktierung 5, beispielsweise einer Sieb-Außenkontaktierung . Die Aktoren sind zwischen zwei Aufnahmen 4 eingespannt. Jeder Aktor wird über seinen eigenen elektrischen Anschluss 5 kontaktiert, sodass insgesamt bei dem Beispiel der Figur 1 sechs Spannungs- zuführungsleitungen erforderlich sind. Dadurch entsteht ein erheblicher Verdrahtungsaufwand mit entsprechendem Platzbe¬ darf . FIG. 1 shows an example of a series connection of three actuators 1, 2 and 3, each having an electrical contact 5, for example a wire external contact. The actors are clamped between two shots 4. Each actuator is contacted via its own electrical connection 5, so that a total of six voltage supply lines are required in the example of FIG. This results in a considerable wiring effort with appropriate Platzbe ¬ may.
Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, muss ein Anwender, der die Aktoren in der in Figur 1 gezeigten Weise stapelt, die einzelnen Aktoren exakt entlang einer Kraftachse positionieren. Da die gestapelten Aktoren untereinander kein mechanisch stabiles Element bilden und erst durch Einspannung in die Aufnahmen 4 fixiert werden, gestaltet sich die Positi¬ onierung der Aktoren untereinander schwierig. To ensure safe operation, a user who stacks the actuators in the manner shown in Figure 1, the individual actuators must position exactly along a force axis. Since the stacked actuators with each other do not form a mechanically stable element and are only fixed by clamping in the receptacles 4, the positi ¬ tioning of the actuators designed to one another difficult.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement anzugeben, das auf einfache Weise mit weiteren piezoelektrischen Aktorbauele¬ menten kombiniert werden kann, sodass eine stabile Anordnung von Piezoaktoren verschiedener Größe ermöglicht wird. The object of the present invention is to provide a stackable piezoelectric Aktorbauelement that can be easily combined with other piezoelectric Aktorbauele ¬ elements, so that a stable arrangement of piezoelectric actuators of different sizes is possible.
Eine Aus führungs form eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements umfasst einen Stapel aus piezoelektrischen Schichten und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten, eine außerhalb des Stapels angeordnete Spannungszuführungs- einrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten, einen Kontaktanschluss zum Anlegen einer Spannung an die Spannungszuführungseinrichtung und einen weiteren Kontaktanschluss, der elektrisch mit der Spannungszuführungseinrichtung gekoppelt ist. Der Kontaktanschluss und der weitere Kontaktanschluss sind derart komplementär zueinander ausge¬ bildet, dass ein weiteres des stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements, das mindestens einen des Kontaktanschlusses und des weiteren Kontaktanschlusses aufweist, mit dem Aktor¬ bauelement elektrisch koppelbar ist. An embodiment of a stackable piezoelectric actuator component comprises a stack of piezoelectric layers and electrode layers arranged therebetween, a voltage supply device arranged outside the stack for electrically contacting the electrode layers, a contact terminal for applying a voltage to the voltage supply device and a further contact terminal which is electrically connected to the voltage supply device is coupled. The contact terminal and the further contact terminal are oriented in such a manner complementary to each other forms ¬ that another of the stackable piezoelectric Aktorbauelements that at least one of the contact terminal and the further contact terminal, with the actuator ¬ component is electrically coupled.
Mittels der zueinander komplementär ausgeführten Kontakte wird es ermöglicht, das Aktorbauelement und das weitere Ak¬ torbauelement miteinander elektrisch als auch mechanisch stabil zu koppeln. Der Kontaktanschluss eines der Aktorbau¬ elemente des Stapels bildet einen gemeinsamen elektrischen Anschlusskontakt nach außen, über den die gesamte Aktorsteckverbindung elektrisch kontaktiert werden kann. Des Weiteren bewirkt die mechanische Steckverbindung der Kontaktanschlüsse und der komplementären Kontaktanschlüsse eine Ausrichtung der piezoelektrischen Schichtanordnungen untereinander. By means of the mutually complementary executed contacts, it is possible to couple the Aktorbauelement and the other Ak ¬ gate component with each other electrically and mechanically stable. The contact terminal of one of the Aktorbau ¬ elements of the stack forms a common electrical connection contact to the outside, via which the entire Aktorsteckverbindung can be contacted electrically. Furthermore, the mechanical connector of the contact terminals and the complementary contact terminals causes alignment of the piezoelectric layer assemblies with each other.
Die stapelbaren Piezoaktoren können als standardisierte Piezoaktoren (Commodity Aktoren) hergestellt werden. Derartige Aktoren sind universell technisch einsetzbar und können von einem Nutzer zur Erfüllung unterschiedlichster Anforderungen kombiniert werden. Beispielsweise können die einzelnen Akto¬ ren eine unterschiedliche Länge aufweisen. Wenn die Aktoren Längen von 1 cm, 2 cm und 3 cm aufweisen, kann durch geeignete Kombination der Einzelaktoren eine gestapelte Anordnung mit nahezu beliebiger Länge aufgebaut werden. The stackable piezo actuators can be manufactured as standardized piezoactuators (commodity actuators). Such actuators are universally technically applicable and can be combined by a user to meet a wide variety of requirements. For example, the individual Akto ¬ ren can have a different length. If the actuators have lengths of 1 cm, 2 cm and 3 cm, a stacked arrangement of almost any length can be constructed by suitable combination of the single actuators.
Weitere Aus führungs formen des stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the stackable piezoelectric actuator component can be found in the subclaims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to figures showing exemplary embodiments of the present invention. Show it:
Figur 1 eine Aus führungs form einer Serienschaltung von Aktoren, Figur 2A eine Aus führungs form eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements in einer Queransicht, FIG. 1 shows an embodiment of a series connection of actuators, 2A shows an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a transverse view, FIG.
Figur 2B eine Aus führungs form eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements in einer Draufsicht, FIG. 2B shows a plan view of an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component,
Figur 3A eine weitere Aus führungs form eines stapelbaren pie zoelektrischen Aktorbauelements in einer Queransicht, FIG. 3A shows a further embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a transverse view,
Figur 3B eine weitere Aus führungs form eines stapelbaren pie zoelektrischen Aktorbauelements in einer Draufsicht, FIG. 3B shows a further embodiment of a stackable piezoelectric actuator component in a plan view,
Figur 4A eine Unterseite einer Aus führungs form eines Stapel baren piezoelektrischen Aktorbauelements, 4A shows a lower side of an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component, FIG.
Figur 4B eine Seitenansicht einer Aus führungs form eines sta pelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements, FIG. 4B shows a side view of an embodiment of a stackable piezoelectric actuator component,
Figur 4C eine Oberseite einer Aus führungs form eines stapel¬ baren piezoelektrischen Aktorbauelements, Figure 4C is a top one disclosed embodiment, a stack ¬ cash piezoelectric Aktorbauelements,
Figur 5 eine Kopplung von mehreren stapelbaren piezoelektrischer Aktorbauelementen. FIG. 5 shows a coupling of a plurality of stackable piezoelectric actuator components.
Figur 2A zeigt eine Aus führungs form eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements in einer Queransicht. Das Ak¬ torbauelement weist einen Stapel 10 aus einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten 11 mit dazwischen liegenden ersten und zweiten Elektrodenschichten 12 auf. Zum Betreiben de Aktorbauelements werden die ersten und zweiten Elektrodenschichten entlang der Stapelrichtung des Piezoaktors abwechselnd mit Außenelektroden unterschiedlicher Polarität verbun den. Dazu sind zwei Spannungszuführungseinrichtungen 20 vorgesehen, die außerhalb des Schichtstapels 10 angeordnet sind. Die Spannungszuführungseinrichtungen können jeweils als zylinderförmiger Kontaktstift, beispielsweise als beschichteter Pin aus Stahl, Bronze oder Kupfer, ausgebildet sein. Zur Zuführung der über die Spannungszuführungseinrichtungen bereitgestellten Spannung zu den Elektrodenschichten 12 ist mindestens ein Draht 50, der außerhalb des Schichtstapels 10 ange¬ ordnet ist, vorgesehen. Jede der Spannungszuführungseinrich- tungen 20 ist über mindestens einen Draht 50 mit dem Schicht¬ stapel 10 beziehungsweise mit den ersten oder zweiten Elekt¬ rodenschichten verbunden. Bei der in Figur 2A gezeigten Ausführungsform des Aktorbauelements sind mehrere Drähte 50 vor¬ gesehen, die untereinander parallel angeordnet sind und mit den Spannungszuführungseinrichtungen verlötet oder verschweißt sein können. Entlang des Schichtstapels 10 sind die Elektrodenschichten 12 abwechselnd über jeweils mindestens einen Draht 50 mit der einen oder anderen Spannungszufüh- rungseinrichtung 20 kontaktiert. Figure 2A shows an embodiment of a stackable piezoelectric Aktorbauelements in a transverse view. The Ak ¬ torbauelement comprises a stack 10 of a plurality of piezoelectric layers 11 with intermediate the first and second electrode layers 12th To operate the Aktorbauelements the first and second electrode layers along the stacking direction of the piezoelectric actuator alternately verbun with outer electrodes of different polarity the. For this purpose, two voltage supply devices 20 are provided, which are arranged outside of the layer stack 10. The voltage supply devices can each be designed as a cylindrical contact pin, for example as a coated pin made of steel, bronze or copper. For supplying the voltage provided by the voltage supply means to the electrode layers 12 is at least one wire 50, which is integrally ¬ arranged outside of the layer stack 10 is provided. Each of the Spannungszuführungseinrich- obligations 20 is connected via at least one wire 50 to the layer 10 or ¬ stack with the first or second Elect ¬ roden layers. In the embodiment shown in Figure 2A embodiment of a plurality of wires are seen Aktorbauelements 50 before ¬, which are mutually arranged in parallel with and soldered to the voltage supply means or welded can. Along the layer stack 10, the electrode layers 12 are contacted alternately via in each case at least one wire 50 with the one or the other voltage supply device 20.
Der Schichtstapel 10, die Spannungszuführungseinrichtungen 20 und der mindestens eine Draht 50 sind von einem Gehäusekörper 60 zum Schutz umgeben. Zwischen dem Gehäusekörper 60 und dem Stapel 10 aus den piezoelektrischen Schichten und den Elektrodenschichten ist ein Vergussmaterial 70, beispielsweise ein Material aus Silikon, vorgesehen. Der Gehäusekörper kann aus einem Material aus Kunststoff, beispielsweise aus PA (Polya¬ mid) oder einem PBT ( Polybutylenteraphtalat ) hergestellt sein. Die Spannungszuführungseinrichtungen 20 und der mindestens eine Draht 50 können zwischen dem Gehäusekörper 60 und dem Schichtstapel 10 angeordnet beziehungsweise in das Ver¬ gussmaterial 70 eingebettet sein. Bei der in Figur 2A gezeigten Aus führungs form eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements verlaufen die Span- nungszuführungseinrichtungen 20 zur elektrischen Kontaktie- rung der Elektrodenschichten 12 außerhalb des Stapels 10 jeweils entlang einer Seitenfläche SlOc beziehungsweise einer dazu gegenüberliegenden Seitenfläche SlOe des Stapels 10 von einer Stirnseite SlOa des Stapels zu einer gegenüberliegenden Stirnseite SlOb des Stapels. Die Spannungszuführungseinrich- tungen 20 weisen des Weiteren einen ersten Endbereich E20a und E20b auf, wobei der Endbereich E20a näher an der Stirnseite SlOa des Stapels als der Endbereich E20b liegt und der Endbereich E20b näher an der Stirnseite SlOb des Stapels 10 angeordnet ist. Zum Anlegen einer Spannung an die Spannungs- zuführungseinrichtungen 20 ist für jede Spannungszuführungs- einrichtung jeweils ein Kontaktanschluss 30 vorgesehen. Des Weiteren sind zu dem Kontaktanschluss 30 komplementär ausge¬ bildete Kontaktanschlüsse 40 vorgesehen. Die Kontaktanschlüs¬ se 30 und 40 sind somit zum elektrischen und/oder mechanischen Koppeln mit dem jeweils anderen Kontaktanschluss ausge¬ bildet . The layer stack 10, the voltage supply devices 20 and the at least one wire 50 are surrounded by a housing body 60 for protection. Between the housing body 60 and the stack 10 of the piezoelectric layers and the electrode layers, a potting material 70, for example, a material made of silicone, is provided. The housing body may be made of a material made of plastic, for example of PA (Polya ¬ mid) or a PBT (Polybutylenteraphtalat). The power feeders 20 and the at least one wire 50 may be disposed respectively between the casing body 60 and the stack 10 is embedded in the casting material Ver ¬ 70th In the embodiment of a stackable piezoelectric actuator component shown in FIG. 2A, the voltage supply devices 20 for electrical contacting of the electrode layers 12 run outside the stack 10 respectively along a side face SlOc and a side face SlOe of the stack 10 facing it from a front side SlOa of the stack 10 Stack to an opposite end face SlOb of the stack. The voltage supply devices 20 furthermore have a first end region E20a and E20b, wherein the end region E20a is located closer to the end face SlOa of the stack than the end region E20b and the end region E20b is arranged closer to the end side SlOb of the stack 10. In order to apply a voltage to the voltage supply devices 20, a contact connection 30 is provided for each voltage supply device. Furthermore, are provided to the contact terminal 30 complementarily formed contact terminals ¬ 40th The Kontaktanschlüs ¬ se 30 and 40 are thus for electrical and / or mechanical coupling with the respective other contact terminal ¬ forms.
Bei der in Figur 2A gezeigten Aus führungs form ist der Kontaktanschluss 30 an dem ersten Endbereich E20a jeder der Spannungszuführungseinrichtungen 20 angeordnet. Der Kontaktanschluss 40 ist an dem Endbereich E20b jeder der Spannungs- zuführungseinrichtungen angeordnet. Die Kontaktanschlüsse 30 können beispielsweise als Verlängerung der jeweiligen Span- nungszuführungseinrichtungen 20 ausgebildet sein. Der Kontaktanschluss 30 kann als ein zylinderförmiger Kontaktstift ausgebildet sein. Dazu komplementär kann der Kontaktanschluss 40 als ein zylinderförmiger Hohlkörper beziehungsweise als eine Hülse zur Aufnahme des zylinderförmigen Kontaktstiftes 30 ausgebildet sein. Figur 2B zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite SlOb der in Figur 2A gezeigten Aus führungs form des stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements 100. Der Gegenkontakt 40, der jeweils am hinteren Endbereich E20b der Spannungszuführungs- einrichtung 20 ausgebildet ist, ist über mindestens einen Draht 50 mit den ersten oder zweiten Elektrodenschichten des Stapels 10 verbunden. In the embodiment shown in FIG. 2A, the contact connection 30 is arranged at the first end region E20a of each of the voltage supply devices 20. The contact terminal 40 is disposed at the end portion E20b of each of the voltage supply devices. The contact terminals 30 may be formed, for example, as an extension of the respective voltage supply devices 20. The contact terminal 30 may be formed as a cylindrical contact pin. Complementarily, the contact terminal 40 may be formed as a cylindrical hollow body or as a sleeve for receiving the cylindrical contact pin 30. FIG. 2B shows a plan view of the end face SlOb of the embodiment of the stackable piezoelectric actuator component 100 shown in FIG. 2A. The mating contact 40, which is respectively formed on the rear end region E20b of the voltage supply device 20, is connected to the first via at least one wire 50 or second electrode layers of the stack 10.
In den Figuren 3A und 3B ist eine weitere Aus führungs form des stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements gezeigt. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu der in den Figuren 2A und 2B vorgestellten Aus führungs form hingewiesen. A further embodiment of the stackable piezoelectric actuator component is shown in FIGS. 3A and 3B. In the following, reference is merely made to the differences from the embodiment presented in FIGS. 2A and 2B.
Bei der in Figur 3A dargestellten Aus führungs form eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements ist im Unterschied zu der in den Figuren 2A und 2B gezeigten Ausführungsform der zu dem Kontaktanschluss 30 komplementär ausgebilde¬ ten Kontaktanschluss 40 nicht als Verlängerung der Spannungs- zuführungseinrichtung 20 ausgebildet. Stattdessen ist der Kontaktanschluss 40 als ein zu der Spannungszuführungsein- richtung 20 räumlich versetzt angeordnetes Bauteil ausge¬ führt. Der Kontaktanschluss 30 kann weiterhin an dem Endbe¬ reich E20a der Spannungszuführungseinrichtung angeordnet sein beziehungsweise kann als eine Verlängerung der Spannungszu¬ führungseinrichtung 20 ausgebildet sein. In the embodiment shown in Figure 3A disclosed embodiment of a stackable piezoelectric Aktorbauelements is formed in contrast to the 40 is not supplying means as an extension of the voltage in Figures 2A and 2B embodiment of to the contact terminal 30 complementarily image ¬ th contact terminal 20th Instead, the contact terminal 40 is formed as a spatially offset to the direction 20 Spannungszuführungsein- component arranged out ¬ leads. The contact terminal 30 may further be arranged on the Endbe ¬ rich E20a of the voltage supply means, or can be constructed as an extension of the guide means Spannungszu ¬ 20th
Wenn die Spannungszuführungseinrichtung 20 beziehungsweise der Kontaktanschluss 30 außerhalb des Stapels 10 entlang ei¬ ner Seitenfläche S20c des Stapels 10 angeordnet ist, kann der als Kontaktgegenstück ausgebildete Kontaktanschluss 40 außer¬ halb des Stapels 10 entlang einer anderen von der Seitenfläche S20c verschiedenen Seitenfläche S20d des Stapels angeord¬ net sein. Die Seitenfläche S20b kann beispielsweise zur Sei- tenfläche S20c um 90° versetzt sein. Somit sind der Kontakt- anschluss 30 und der Kontaktanschluss 40 in ihrer jeweiligen Achse räumlich getrennt beziehungsweise um 90° versetzt. When the voltage supply device 20 and the contact terminal 30 outside of the stack 10 along ei ¬ ner side surface S20c of the stack 10 is placed, designed as a contact counterpart contact terminal 40 may except ¬ half of the stack 10 angeord along another direction different from the side surface S20c side surface S20d of the stack ¬ net. The side surface S20b can be used, for example, for S20c offset by 90 °. Thus, the contact terminal 30 and the contact terminal 40 are spatially separated in their respective axis or offset by 90 °.
Zur Verbindung des Kontaktanschlusses 40 mit der Spannungszu- führungseinrichtung 20 kann mindestens ein Draht 50 vorgesehen sein. Es können auch wie bei der in Figur 3A gezeigten Aus führungs form mehrere parallel angeordnete Drähte zur Ver¬ bindung des Kontaktanschlusses 40 mit der Spannungszufüh- rungseinrichtung 20 vorgesehen sein (Drahtharfen-Kontaktie- rung) . At least one wire 50 may be provided for connecting the contact connection 40 to the voltage supply device 20. There may be guide form a plurality of parallel wires arranged on Ver ¬ connection of the contact terminal 40 with the Spannungszufüh- inference means 20 is provided (wire harp contacting of) even as the embodiment shown in Figure 3a.
Figur 3B zeigt eine Queransicht der in Figur 3A dargestellten Aus führungs form eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements. Der Stapel 10 ist im Querschnitt quadratisch ausgeführt. Der Kontaktanschluss 40 ist entlang eines Ab¬ schnitts der Seitenfläche S20d außerhalb des Stapels 10 in einem Abstand zu dieser Seitenfläche angeordnet. Der Kontakt¬ anschluss 40 ist über mindestens einen außerhalb des Schicht¬ stapels angeordneten Draht 50 mit der Spannungszuführungsein- richtung 20 verbunden. Die Spannungszuführungseinrichtung 20 ist wiederum über mindestens einen außerhalb des Stapels 10 angeordneten Draht mit den ersten Elektrodenschichten der piezoelektrischen Stapelanordnung verbunden. FIG. 3B shows a transverse view of the embodiment of a stackable piezoelectric actuator component shown in FIG. 3A. The stack 10 is square in cross section. The contact terminal 40 is disposed along a section of the side surface from ¬ S20d outside of the stack 10 in a distance from this side surface. The contact ¬ connection 40 is connected via at least one layer arranged outside the stack ¬ wire 50 with the direction Spannungszuführungsein- 20th The voltage supply device 20 is in turn connected via at least one wire arranged outside the stack 10 to the first electrode layers of the piezoelectric stack arrangement.
Die weitere Spannungszuführungseinrichtung 20, die mit den anderen Elektrodenschichten verbunden ist, verläuft außerhalb des Schichtstapels 10 entlang eines Abschnitts einer zur Sei¬ tenfläche S20c gegenüberliegenden Seitenfläche S20e. Die Spannungszuführungseinrichtung 20, die entlang der kompletten Seitenfläche S20e des Stapels verläuft, ist über mindestens einen Draht 50 mit den zweiten Elektrodenschichten verbunden und über einen Draht 50 mit dem weiteren Kontaktanschluss 40, der entlang eines Abschnitts der Seitenfläche S20f, die der Seitenfläche S20d gegenüberliegt, angeordnet ist. The further voltage supply means 20, which is connected to the other electrode layers, extends outside of the layer stack 10 along a portion of a side opposite to Be ¬ tenfläche S20c side surface S20e. The voltage supply device 20, which runs along the entire side surface S20e of the stack, is connected via at least one wire 50 to the second electrode layers and via a wire 50 to the further contact terminal 40, which is disposed along a portion of the side surface S20f that faces the side surface S20d.
Die in den Figuren 2A, 2B, 3A und 3B gezeigten Ausführungsformen eines stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements ermöglichen die elektrische als auch die mechanische Kopplung von Aktorbauelementen. Der Kontaktanschluss 30 hat beispiels¬ weise gegenüber dem Gehäusekörper 60 einen Überstand. Der Überstand kann zwischen 4 mm bis 1,6 cm betragen. Der komplementäre Kontaktanschluss 40 ist zur Aufnahme des Kontaktan¬ schlusses 30 ausgebildet. Insbesondere sind die beiden Kon¬ taktanschlüsse derart ausgebildet, dass eine Fixierung des einen Kontaktanschlusses in dem anderen Kontaktanschluss mög¬ lich ist. Dazu können die Kontaktanschlüsse beispielsweise als Klingen-, Feder- oder Klemmkontakte ausgeführt sein. Bei einer weiteren möglichen Aus führungs form kann der Kontaktanschluss 40 als ein konisch verlaufender Hohlkörper ausgeführt sein. Der Kontaktanschluss 40 stellt somit eine Passung dar, in den der Kontaktanschluss 30 fest gehalten wird. Der Kontaktanschluss 30 und der Kontaktanschluss 40 können auch derart ausgebildet sein, dass bei einem Koppeln des Kontakt¬ anschlusses 30 mit dem Kontaktanschluss 40 eine formschlüssi¬ ge Verbindung gebildet wird. The embodiments of a stackable piezoelectric actuator component shown in FIGS. 2A, 2B, 3A and 3B enable the electrical as well as the mechanical coupling of actuator components. The contact terminal 30 has, for example ¬ compared to the housing body 60 a supernatant. The supernatant can be between 4 mm to 1.6 cm. The complementary contact connection 40 is designed to receive the contact terminal 30. In particular, the two con ¬ tact connections are designed such that a fixation of a contact terminal in the other contact connection is possible ¬ lich. For this purpose, the contact terminals may be designed, for example, as blade, spring or terminal contacts. In another possible embodiment, the contact connection 40 can be designed as a conically extending hollow body. The contact terminal 40 thus represents a fit, in which the contact terminal 30 is held firmly. The contact terminal 30 and the contact terminal 40 may also be formed such that when a coupling of the contact ¬ terminal 30 with the contact terminal 40 a formschlüssi ¬ ge connection is formed.
In den Figuren 4A, 4B und 4C ist das in den Figuren 2A und 2B gezeigte Piezoaktorbauelement in verschiedenen Ansichten dar¬ gestellt. Figur 4A zeigt eine Draufsicht auf eine Unterseite des piezoelektrischen Aktorbauelements. Figur 4B zeigt eine Seitenansicht und Figur 4C zeigt eine Draufsicht auf eine Oberseite des Aktorbauelements. An der Unterseite des piezo¬ elektrischen Aktorbauelements ragen die Kontaktanschlüsse 30 aus dem Vergussmaterial 70 hervor, sodass in Bezug auf den Gehäusekörper 60 ein Überstand entsteht. Anhand von Figur 4B ist zu erkennen, dass auch der piezoelektrische Stapel 10 ge¬ ringfügig, allerdings weniger als der Kontaktanschluss 30, aus dem Vergussmaterial 70 hervorragen kann. Auf der Obersei¬ te des Aktorbauelements sind die Kontaktanschlüsse 40 in das Vergussmaterial 70 eingebettet. Der piezoelektrische Stapel ragt auch an der Oberseite geringfügig hervor. In FIGS. 4A, 4B and 4C, the piezoelectric actuator component shown in FIGS . 2A and 2B is shown in different views. FIG. 4A shows a plan view of an underside of the piezoelectric actuator component. FIG. 4B shows a side view and FIG. 4C shows a plan view of an upper side of the actuator component. At the bottom of the piezo ¬ electric Aktorbauelements the contact terminals 30 protrude from the potting material 70, so that in relation to the housing body 60, a projection is formed. With reference to Figure 4B It can be seen that the piezoelectric stack 10 ge ¬ ringfügig, although less than the contact terminal 30 may protrude from the potting material 70th On the Obersei ¬ te of Aktorbauelements the contact terminals 40 are embedded in the potting material 70. The piezoelectric stack also protrudes slightly at the top.
Mehrere Aktorbauelemente d' r in den Figuren 2A, 2B bezie- hungsweise 3A, 3B gezeigte: Ausführungsform lassen sich un- tereinander elektrisch und auch mechanisch koppeln, so dass aus einzelnen Aktoren eine gestapelte Anordnung von Aktoren aufgebaut werden kann. A plurality of actuator components for the embodiment shown in FIGS. 2A, 2B or 3A, 3B: Embodiment can be electrically and mechanically coupled to one another, so that a stacked arrangement of actuators can be constructed from individual actuators.
Figur 5 zeigt beispielhaft eine elektrische und mechanische Steckverbindung zwischen einzelnen Aktoren der in den Figuren 2A und 2B gezeigten Aus führungs form. Die Kontaktanschlüsse 30 des piezoelektrischen Aktorbauelements 100 sind in den dazu komplementär ausgebildeten Kontaktanschluss 40 des Aktorbau¬ elements 200 eingeschoben. Der Aktor 200 ist wiederum an seiner Unterseite mit seinen Kontaktanschlüssen 30 mittels einer Steckverbindung mit dem Aktorbauelement 300 verbunden, indem die Kontaktanschlüsse 30 des Aktorbauelements 200 an dem Kon¬ taktanschluss 40 des Aktorbauelements 500 gekoppelt sind. Wenn die Kontaktanschlüsse 30 als Kontaktstifte ausgebildet sind, können die Kontaktanschlüsse 40 beispielsweise als zy¬ linderförmiger Hohlkörper ausgebildet sind, die zu den Kontaktstiften 30 ein Passung bilden. Zur sicheren Fixierung der einzelnen Aktoren kann an den jeweiligen Gehäusekörpern eine Verriegelungseinrichtung 80 vorgesehen sein, so dass die Aktorbauelemente sowohl durch die zueinander komplementär ausgebildeten Kontaktanschlüsse als auch durch die jeweiligen Verriegelungseinrichtungen untereinander ausgerichtet und fixiert sind. Die Kontaktanschlüsse 30 des an einer Seite der Steckverbin¬ dung angeordneten Aktorbauelements 300 bilden einen gemeinsamen elektrischen Anschlusskontakt zum Betreiben der Stapelanordnung. Somit entfällt die Notwendigkeit jedes Aktorbau¬ element einzeln für sich mit einer Spannungsversorgung zu kontaktieren, so dass der Verdrahtungsaufwand reduziert wer¬ den kann. Figure 5 shows an example of an electrical and mechanical plug connection between the individual actuators of the off shown in Figures 2A and 2B guide form. The contact terminals 30 of the piezoelectric Aktorbauelements 100 40 of the Aktorbau ¬ elements 200 are inserted into the complementarily formed contact terminal. The actuator 200 is in turn connected at its bottom with its contact terminals 30 by means of a plug connection with the Aktorbauelement 300 by the contact terminals 30 of Aktorbauelements 200 are coupled to the con ¬ tact connection 40 of Aktorbauelements 500. If the contact terminals 30 are formed as contact pins, the contact terminals 40 may be formed, for example, as zy ¬ linderförmiger hollow body, which form a fit to the contact pins 30. For secure fixing of the individual actuators, a locking device 80 may be provided on the respective housing bodies, so that the actuator components are aligned and fixed to one another both by the mutually complementary contact terminals and by the respective locking devices. The contact terminals 30 of which is arranged on one side of the Termina ¬ dung Aktorbauelements 300 form a common electrical connection contact for operating the stack assembly. Thus eliminates the need each Aktorbau ¬ element individually to contact for themselves with a power supply, so that the wiring costs reduced ¬ who can.
Aus Figur 5 wird ersichtlich, dass die Kontaktanschlüsse 30 und die Kontaktanschlüsse 40 jedes Aktors derart angeordnet sind, dass die piezoelektrischen Stapel der einzelnen Aktorbauelemente aufeinander ausgerichtet sind. Bei der in Figur 5 gezeigten Aus führungs form sind die Kontaktanschlüsse 30 und 40 insbesondere derart angeordnet, dass die piezoelektrischen Stapel der Einzelaktoren fluchtend aufeinander ausgerichtet sind . From Figure 5 it is seen that the contact terminals 30 and the contact terminals 40 of each actuator are arranged such that the piezoelectric stack of the individual Aktorbauelemente are aligned. In the embodiment shown in FIG. 5, the contact terminals 30 and 40 are arranged in particular in such a way that the piezoelectric stacks of the individual actuators are aligned with one another.
Mit den gezeigten Aus führungs formen eines Aktorbauelements wird ein passivierter und kontaktierter Piezoaktor bereitgestellt, an dessen Stirnseite nach außen geführte Kontakte an¬ geordnet sind und bei dem auf Höhe der gegenüberliegenden Stirnfläche dazu passende Kontaktaufnahmen vorgesehen sind. Über diese Kontakte können zwei oder mehrere Aktoren miteinander in Serie verbunden werden. Da die Kontaktanschlüsse 30 und 40 zueinander komplementäre Kontakte darstellen, weisen die miteinander verbundenen Aktoren eine genügende Stabilität auf, um auch im Betreib eine dauerhafte und zuverlässige Kon- taktierung aller derart assemblierter Aktoren sicherzustellen. Somit wird es mit dem stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelement ermöglicht, Aktoren auf einfache Weise in einer Stapelanordnung in Serie zu verschalten. Bezugs zeichenliste With the results shown from a guide Aktorbauelements form a passivated and contacted piezoelectric actuator provided on the end face led to the outside contacts are arranged at ¬ and the matching contact receptacles are provided at the level of the opposite end face. These contacts can be used to connect two or more actuators to each other in series. Since the contact terminals 30 and 40 represent mutually complementary contacts, the actuators connected to one another have sufficient stability in order to ensure permanent and reliable contact of all actuators assembled in this way even during operation. Thus, it is possible with the stackable piezoelectric actuator component to connect actuators in a simple manner in a stacked arrangement in series. Reference sign list
1, 2, 3 Aktorbauelement 1, 2, 3 actuator component
4 Aufnahme  4 recording
5 elektrischer Anschluss  5 electrical connection
10 Stapel  10 stacks
11 piezoelektrische Schichten 11 piezoelectric layers
12 Elektrodenschichten 12 electrode layers
20 Spannungs zuführungseinrichtung 20 voltage supply device
30 Kontaktanschluss 30 contact connection
40 komplementärer Kontaktanschluss 40 complementary contact connection
50 Draht 50 wires
60 Gehäusekörper  60 housing body
70 Vergussmaterial  70 casting material
80 Verriegelungseinrichtung  80 locking device
100, 200, 500 Aktorbauelemente  100, 200, 500 actuator components
E Endbereich  E end area
S Seite/Seitenfläche  S side / side surface

Claims

Patentansprüche claims
1. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement, umfas¬ send : 1. Stackable piezoelectric actuator device, umfas ¬ send:
- einen Stapel (10) aus piezoelektrischen Schichten (11) und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten (12),  a stack (10) of piezoelectric layers (11) and electrode layers (12) arranged therebetween,
- eine außerhalb des Stapels (10) angeordnete Spannungs- zuführungseinrichtung (20) zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten,  a voltage supply device (20) arranged outside the stack (10) for electrically contacting the electrode layers,
- einen Kontaktanschluss (30) zum Anlegen einer Spannung an die Spannungszuführungseinrichtung (20),  a contact terminal (30) for applying a voltage to the voltage supply device (20),
- einen weiteren Kontaktanschluss (40), der elektrisch mit der Spannungszuführungseinrichtung (20) gekoppelt ist, a further contact connection (40), which is electrically coupled to the voltage supply device (20),
- wobei der Kontaktanschluss (30) und der weitere Kon- taktanschluss (40) derart komplementär zueinander ausgebildet sind, dass ein weiteres des stapelbaren piezoelektrischen Aktorbauelements (200), das mindestens einen des Kontaktan¬ schlusses und des weiteren Kontaktanschlusses (30, 40) auf¬ weist, mit dem Aktorbauelement (100) elektrisch koppelbar ist. - wherein the contact terminal (30) and the further contact terminal (40) are formed in such complementary to each other, that another of the stackable piezoelectric Aktorbauelements (200) comprising at least one of the Kontaktan ¬ statements and the further contact terminal (30, 40) ¬ points, with the Aktorbauelement (100) is electrically coupled.
2. Stapelbares piezoelektrische Aktorbauelement nach An¬ spruch 1, 2. Stackable piezoelectric actuator device according to claim 1. ¬,
wobei der Kontaktanschluss (30) und der weitere Kontakt- anschluss (40) derart komplementär zueinander ausgebildet sind, dass das weitere des Aktorbauelements (200) mit dem Ak¬ torbauelement (100) mechanisch koppelbar ist. wherein the contact terminal (30) and the further contact terminal (40) are formed complementary to one another such that the further of the Aktorbauelements (200) with the Ak ¬ gate component (100) is mechanically coupled.
3. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 or 2,
wobei der Kontaktanschluss (30) und der weitere Kontakt¬ anschluss (40) derart angeordnet sind, dass beim Koppeln ei¬ nes des Kontaktanschlusses (30) und des weiteren Kontaktan- Schlusses (40) des Aktorbauelements (100) mit dem mindestens einen des Kontaktanschlusses (30) und des weiteren Kontaktan¬ schlusses (40) des weiteren des Aktorbauelements (200) der Stapel (10) des Aktorbauelements (100) zu dem Stapel des wei- teren des Aktorbauelements (200) fluchtend ausgerichtet ist. wherein the contact terminal (30) and the further contact ¬ connection (40) are arranged such that when coupling ei ¬ nes of the contact terminal (30) and the other Kontaktan- Circuit (40) of Aktorbauelements (100) with the at least one of the contact terminal (30) and further Kontaktan ¬ circuit (40) further includes the Aktorbauelements (200) of the stack (10) of the Aktorbauelements (100) to the stack of WEI The actuator of the actuator (200) is aligned in alignment.
4. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 3,
wobei der Kontaktanschluss (30) und der weitere Kontakt- anschluss (40) derart ausgebildet sind, dass beim Koppeln ei¬ nes des Kontaktanschlusses (30) und des weiteren Kontaktan¬ schlusses (40) des Aktorbauelements (100) mit dem mindestens einen des Kontaktanschlusses (30) und des weiteren Kontaktan¬ schlusses (40) des weiteren des Aktorbauelements (200) zwi- sehen dem einen des Kontaktanschlusses (30) und des weiteren Kontaktanschlusses (40) des Aktorbauelements (100) und dem mindestens einen des Kontaktanschlusses (30) und des weiteren Kontaktanschluss (40) des weiteren Aktorbauelements (200) ei¬ ne formschlüssige Verbindung gebildet wird. wherein the contact terminal (30) and the further contact terminal (40) are formed such that when coupling ei ¬ nes the contact terminal (30) and the further Kontaktan ¬ circuit (40) of Aktorbauelements (100) with the at least one of the contact terminal (30) and further Kontaktan ¬ circuit (40) further includes the Aktorbauelements (200) see be- one of the contact terminal (30) and the further contact terminal (40) of the Aktorbauelements (100) and the at least one of the contact terminal (30) and the further contact connection (40) of the further actuator component (200) ei ¬ ne positive connection is formed.
5. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 4,
wobei der Kontaktanschluss (30) und der weitere Kontakt¬ anschluss (40) als ein Klingen-, Feder- oder Klemmkontakt ausgebildet sind. wherein the contact terminal (30) and the further contact ¬ connection (40) are formed as a blade, spring or terminal contact.
6. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 5,
- wobei der Kontaktanschluss (30) als ein zylinderförmi- ger Kontaktstift ausgebildet ist,  - wherein the contact terminal (30) is formed as a cylindrical contact pin,
- wobei der weitere Kontaktanschluss (40) als ein zu dem zylinderförmigen Kontaktstift komplementär ausgeführter Hohl- zylinder zur Aufnahme des zylinderförmigen Kontaktstifts aus¬ gebildet ist. - Wherein the further contact terminal (40) as a complementary to the cylindrical contact pin executed hollow Cylinder for receiving the cylindrical contact pin from ¬ is formed.
7. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 6,
- wobei die Spannungszuführungseinrichtung (20) entlang einer Seitenfläche (SlOc) des Stapels von einer ersten Seite (SlOa) des Stapels zu einer zweiten zu der ersten Seite des Stapels gegenüberliegenden Seite (S20b) des Stapels verläuft, - wobei der Kontaktanschluss (30) als eine Verlängerung der Spannungszuführungseinrichtung (20) ausgebildet ist.  wherein the voltage supply device (20) extends along a side surface (SlOc) of the stack from a first side (SlOa) of the stack to a second side (S20b) of the stack opposite to the first side of the stack, - wherein the contact connection (30) acts as an extension of the voltage supply device (20) is formed.
8. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 7,
- wobei die Spannungszuführungseinrichtung (20) einen ersten Endbereich (E20a) und einen zweiten Endbereich (E20b) aufweist, wobei der erste Endbereich (E20a) näher an der ers¬ ten Seite (SlOa) des Stapels und der zweite Endbereich (E20b) näher an der zweiten Seite (S20b) des Stapels angeordnet ist, - wobei der Kontaktanschluss (30) an dem ersten Endbe¬ reich (E20a) der Spannungszuführungseinrichtung und der weitere Kontaktanschluss (40) an dem zweiten Endbereich (E20b) der Spannungszuführungseinrichtung angeordnet ist. - wherein the voltage supply means (20) having a first end portion (E20a) and a second end (E20b), said first end portion (E20a) closer to the ers ¬ th page (SLOA) of the stack and the second end (E20b) closer to the second side (S20b) of the stack is disposed, - wherein the contact terminal (30) on the first Endbe ¬ rich (E20a) of the voltage supply means and the further contact terminal (40) at the second end (E20b) of the voltage supply means is arranged.
9. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 8,
wobei der weitere Kontaktanschluss (40) als eine Verlän¬ gerung der Spannungszuführungseinrichtung (20) ausgebildet ist . wherein the further contact terminal (40) is formed as a Longer side ¬ delay of the voltage supply means (20).
10. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der weitere Kontaktanschluss (40) zu der Span- nungszuführungseinrichtung (20) räumlich versetzt angeordnet ist . 10. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 7, wherein the further contact connection (40) to the voltage supply device (20) is arranged spatially offset.
11. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach An¬ spruch 10, 11. Stackable piezoelectric actuator component according to claim ¬ 10,
wobei der weitere Kontaktanschluss (40) entlang einer anderen Seitenfläche (S20d) als die Spannungszuführungsein- richtung (20) angeordnet ist.  wherein the further contact terminal (40) is arranged along a different side surface (S20d) than the voltage supply device (20).
12. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 11,
wobei die Spannungszuführungseinrichtung (20) als ein zylinderförmiger Kontaktstift ausgebildet ist.  wherein the voltage supply means (20) is formed as a cylindrical contact pin.
13. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 12,
wobei die Spannungszuführungseinrichtung (20) über mindestens einen Draht (50) mit den Elektrodenschichten (12) des Stapels (10) verbunden ist.  wherein the voltage supply device (20) is connected to the electrode layers (12) of the stack (10) via at least one wire (50).
14. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 14. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 13,
wobei der weitere Kontaktanschluss (40) jeweils über mindestens einen weiteren Draht (50) mit der Spannungszuführungseinrichtung (20) verbunden ist.  wherein the further contact connection (40) is in each case connected to the voltage supply device (20) via at least one further wire (50).
15. Stapelbares piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, 15. A stackable piezoelectric actuator component according to one of claims 1 to 14,
- wobei der Stapel (10) von einem Gehäusekörper (60) umgeben ist und zwischen dem Stapel (10) und dem Gehäusekörper ein Vergussmaterial (70) angeordnet ist, - wobei der Kontaktanschluss (30) aus dem Gehäusekörper (70) herausragt, - wherein the stack (10) of a housing body (60) is surrounded and between the stack (10) and the housing body, a potting material (70) is arranged, - wherein the contact terminal (30) protrudes from the housing body (70),
- wobei der weitere Kontaktanschluss (40) in das Ver¬ gussmaterial (70) eingebettet ist. - Wherein the further contact terminal (40) is embedded in the Ver ¬ casting material (70).
EP11773715.5A 2010-10-19 2011-10-18 Stackable piezoelectric actuator component Withdrawn EP2630673A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010048880A DE102010048880A1 (en) 2010-10-19 2010-10-19 Stackable piezoelectric actuator component
PCT/EP2011/068195 WO2012052442A1 (en) 2010-10-19 2011-10-18 Stackable piezoelectric actuator component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2630673A1 true EP2630673A1 (en) 2013-08-28

Family

ID=44907824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11773715.5A Withdrawn EP2630673A1 (en) 2010-10-19 2011-10-18 Stackable piezoelectric actuator component

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9455397B2 (en)
EP (1) EP2630673A1 (en)
JP (1) JP5953309B2 (en)
CN (1) CN103155192A (en)
DE (1) DE102010048880A1 (en)
WO (1) WO2012052442A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112305755A (en) * 2019-07-31 2021-02-02 成都理想境界科技有限公司 Actuator mounting structure

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010055620A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Epcos Ag Actuator, actuator system and control of an actuator
DE102010055621A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Epcos Ag Actuator, actuator system and control of an actuator
CN107180912B (en) * 2017-06-09 2019-08-20 西人马联合测控（泉州）科技有限公司 Piezoelectric ceramics stacked structure and piezoelectric transducer
RU188804U1 (en) * 2018-09-04 2019-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" SHOCK ENERGY GENERATOR

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3349259A (en) * 1965-05-27 1967-10-24 Kistler Instr Corp Piezoelectric pressure transducer
JPH05218519A (en) 1992-02-03 1993-08-27 Nec Corp Electrostrictive effect element
JP2882164B2 (en) 1992-02-28 1999-04-12 日本電気株式会社 Electrostrictive effect element and method of manufacturing the same
JP2958843B2 (en) 1993-06-18 1999-10-06 株式会社村田製作所 Connection structure between internal electrode and external electrode of multilayer piezoelectric element
JPH0779025A (en) 1993-06-18 1995-03-20 Murata Mfg Co Ltd Connection structure of inner electrode and outer electrode of laminated piezoelectric device
US5686777A (en) * 1995-09-21 1997-11-11 New Jersey Institute Of Technology High accuracy piezoelectric positioning device
DE10343997A1 (en) 2003-09-23 2005-04-14 Robert Bosch Gmbh Piezoelectric element
DE102004011697A1 (en) 2004-03-10 2005-11-24 Siemens Ag Method for arranging a contact pin for a piezoelectric element and sleeve and actuator unit
JP2006303443A (en) * 2005-03-24 2006-11-02 Ngk Spark Plug Co Ltd Piezoelectric element, manufacturing method of multilayer piezoelectric element and fuel injector using the same
DE102005014766A1 (en) * 2005-03-31 2006-09-21 Siemens Ag Piezoelectric actuator for use in, e.g., automotive engineering for controlling injection valves has piezo-stack, which is electrically connected with contact pins by contact wires according to polarity at opposite longitudinal sides
DE102007042224A1 (en) * 2007-09-05 2009-03-12 Robert Bosch Gmbh Piezo actuator module with several interconnected piezo actuators
DE102007046315A1 (en) 2007-09-27 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Piezoactuator module with a plurality of interconnected piezoelectric actuators and a method for its production
DE102008050539A1 (en) 2008-10-06 2010-04-08 Epcos Ag Piezo actuator with external electrode
WO2014202687A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-24 Abb Ag Electroactive polymer transducer and switching device with an electroactive polymer transducer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012052442A1 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112305755A (en) * 2019-07-31 2021-02-02 成都理想境界科技有限公司 Actuator mounting structure
CN112305755B (en) * 2019-07-31 2023-07-07 成都理想境界科技有限公司 Actuator mounting structure

Also Published As

Publication number Publication date
US9455397B2 (en) 2016-09-27
JP2013543662A (en) 2013-12-05
JP5953309B2 (en) 2016-07-20
US20130270968A1 (en) 2013-10-17
WO2012052442A1 (en) 2012-04-26
CN103155192A (en) 2013-06-12
DE102010048880A1 (en) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0976165B1 (en) Piezo actuator with novel contacting and production method
EP1777720A1 (en) Electrical device, particularly relay socket, with spring clip and method of manufacture
DE10009398A1 (en) Plate-shaped heat-sink module for capacitor, comprises edge structures that allow coupling to similar modules in defined orientation
EP1780837B1 (en) Electrical connection arrangement for a circuit board
EP2630673A1 (en) Stackable piezoelectric actuator component
DE102010029682A1 (en) Card edge connector and method of assembling same
WO2009080148A2 (en) Cell connector, method for interconnecting two poles of cells of batteries and battery comprising said cell connector
EP1080503B1 (en) Piezoelectric bending transducer and a module made of a plurality of piezoelectric bending transducers
DE102020211423A1 (en) Process for manufacturing an inverter, positioning aid and inverter
DE102019115119A1 (en) Capacitor with electrical connection
EP1518127B1 (en) Test device for integrated circuit components
WO2020069932A1 (en) Assembly for electrical equipment and method for producing such an assembly
DE9415087U1 (en) Pluggable electrical connection device
DE102010019935A1 (en) Contact element e.g. pole connector, for electrically contacting battery cell for e.g. motor car to store electrical power utilized by e.g. electric motor for driving vehicle, has spigots inserted into aperture and clamped by bendable tab
WO2018224088A1 (en) Electrical contact device and metal receptacle for an electrical contact device
WO2017220231A1 (en) Contact-making component and arrangement comprising a contact-making component and a piezoelectric stack
EP1758165A2 (en) Power semiconductor module with mounting device
EP2195887B1 (en) Multipole matrix plug connector
EP3740050A1 (en) Printed circuit board with a connector
DE102018120012A1 (en) Electrical connector, circuit board and method of making an electrical connector
WO2013017473A2 (en) Electronics arrangement
EP2057698B1 (en) Piezoelectric transformer
EP2120295A2 (en) Assembly with circuit board, connector and ferrite core
DE102021210069A1 (en) Battery module and method of making the same
DE102023111430A1 (en) Electrical arrangement and headers

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130410

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20131204

DAX Request for extension of the european patent (deleted)