JP2006511950A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

例えば機械的な構成部材を操作するための圧電アクチュエータにおいて、圧電層の多層構造と、前記圧電層の間に配置された内部電極（２，３）と、外部電極（４）を介した内部電極（２，３）の相互の側方のコンタクト部が設けられており、前記外部電極（４）を介して電圧が供給可能になっているものが提案される。それぞれの外部電極（４）は、網状、組織状又はメッシュ状に構成されており、少なくとも点状にそれぞれの内部電極（２，３）にコンタクトされている。内部電極（２，３）のコンタクトは、圧電アクチュエータ（１）の角隅領域で行われ、この場合に、網状、組織状又はメッシュ状の外部電極（４）は、それぞれの角隅の周囲の規定された領域を案内されており、それぞれの内部電極（２，３）に少なくとも部分的にコンタクトされており、圧電層の多層構造の方向にさらに案内されており（５）、そこに接続コンタクト（６）を設けられている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、例えば機械的な構成部材、例えば弁などを操作するための圧電アクチュエータに関する。

いわゆる圧電効果を利用して圧電エレメントを、適宜な結晶構造を有する材料から構成することができることが一般に公知である。外部電圧を印可した場合には、圧電エレメントの機械的な反応が得られる。この反応は、結晶構造及び電圧の印加領域に関連した、規定可能な方向の押圧又は引張りである。この場合にこの圧電アクチュエータの構成は、複数の層の形で得られる（多層アクチュエータ）。この場合に、電極がそれぞれ層の間に配置されており、これらの電極を介して電圧が加えられる。このような電圧アクチュエータは、例えば、自動車の燃料噴射システムでは切換弁の駆動のために設けることができる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１００２６００５号明細書につき、このような圧電アクチュエータが公知である。この圧電アクチュエータでは、それぞれの外部電極が、網状、又は組織状にそれぞれの側面に分配された形で構成されており、少なくとも点状にそれぞれの内部電極にコンタクトされている。この場合にこれらの網状又は組織状の外部電極は、圧電層の多層を越えて延長されており、これにより、延長部では電圧の供給が、対応した接続部を介して得られるようになっている。

発明の利点
網状又は組織状に、いわゆるメッシュ状電極の形で取り付けられており、少なくとも点状にそれぞれの内部電極にコンタクトされている外部電極を有する、冒頭で述べた圧電アクチュエータが、有利には次のようにさらに形成されている、すなわち、内部電極のコンタクトが角隅領域で行われており、この場合に、それぞれの網状又は組織状の外部電極がそれぞれの角隅の周囲の規定された領域を案内されており、それぞれの内部電極に少なくとも部分的にコンタクトされている。

特に有利な構成では、それぞれの網状又は組織状の外部電極は、圧電層の多層構造の方向にさらに案内されており、そこに接続コンタクトを設けられている。この場合、さらなる案内部及び接続コンタクトが圧電アクチュエータの横断面の領域に、すなわち、例えば端面に位置する場合にはさらに有利にである。

別の構成によれば、それぞれの網状又は組織状の外部電極は圧電層の側方をさらに案内されており、そこに接続コンタクトを設けられている。

それぞれの網状又は組織状の外部電極は、いずれの場合にも有利にさらなる案内部の領域で巻かれており、次いで接続コンタクト設けられていてよい。この場合に、それぞれの網状又は組織状の外部電極及び／又は接続コンタクトがインバーより製造されており、これにより、外部電極が圧電アクチュエータと等しい膨張係数を有している場合には特に有利である。

さらにそれぞれの網状又は組織状の外部電極及び／又は接続コンタクトには、内部電極がそれぞれはんだ付けされているか、又は溶接されていてよい。

実施例の説明
次に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には圧電アクチュエータ１が示されている。この圧電アクチュエータ１は、公知の形式で、適宜な結晶構造を有するセラミック材料の圧電シートから構成されており、これにより、いわゆる圧電効果を利用して、内部電極２及び３に、対応した電気的な接続部を介して外部電圧を印加した場合に圧電アクチュエータ１の機械的な反応が得られる。図１には、網状、組織状、又はメッシュ状の外部電極４を有する圧電アクチュエータ１の角隅領域の、相互のコンタクト部、ここでは内部電極２の１つが示されている。前記外部電極４は、ピエゾアクチュエータ１のそれぞれの角隅の周囲の規定された領域を案内されている。

この場合に図１によれば、外部電極４は、領域５により圧電アクチュエータ１の端面を越えてさらに案内されており、圧電アクチュエータ１の側部で巻き上げられており、これにより、電気的な接続部６をコンタクトさせることができるようになっている。図２には前記端面の平面図を見ることができる。図３は、圧電アクチュエータ１の角隅領域の巻き上げられたさらなる案内部５の択一肢を示している。

図４の詳細図では、どのようにメッシュ状の外部電極４が、圧電アクチュエータ１の側部に設けられたベース金属化部７及び８にはんだ付け又は溶接されているのか、又は図５によれば、圧電アクチュエータ１の角隅領域全体にわたって延びるベース金属化部９にはんだ付け又は溶接されているのかが示されている。

圧電セラミックより成る層の多層構造と、この多層構造の端部にコンタクトのためにさらに案内されたメッシュ状の外部電極とを有する圧電アクチュエータの斜視図である。 電圧のための接続部を有する、図１によるメッシュ外部電極の巻かれたさらなる案内部を有する圧電アクチュエータの端面の平面図である。 メッシュ状外部電極の巻かれたさらなる案内部の変化態様を示す平面図である。 はんだ付けされた、又は溶接された外部電極の詳細を示す平面図である。 はんだ付けされた、又は溶接された外部電極の詳細を示す平面図である。

Claims (8)

1. 圧電アクチュエータであって、
   −圧電層の多層構造と、前記圧電層の間に配置された内部電極（２，３）とが設けられており、
   −外部電極（４）を介した内部電極（２，３）の相互の側方のコンタクト部が設けられており、前記外部電極（４）を介して電圧が供給可能になっており、
   −それぞれの外部電極（４）が、網状、組織状又はメッシュ状に取り付けられており、少なくとも点状にそれぞれの内部電極（２，３）にコンタクトされている形式のものにおいて、
   −内部電極（２，３）のコンタクトが、圧電アクチュエータ（１）の角隅領域で行われており、網状、組織状又はメッシュ状の外部電極（４）が、それぞれの角隅の周囲の規定された領域を案内されており、それぞれの内部電極（２，３）に少なくとも部分的にコンタクトされていることを特徴とする、圧電アクチュエータ。
2. 網状、組織状又はメッシュ状の外部電極（４）が、圧電層の多層構造の方向にさらに案内されており（５）、そこに接続コンタクト（６）を設けることができるようになっている、請求項１記載の圧電アクチュエータ。
3. さらなる案内部（５）と、接続コンタクト（６）とが、圧電アクチュエータ（１）の横断面の領域に位置する、請求項２記載の圧電アクチュエータ。
4. それぞれの網状、組織状又はメッシュ状の外部電極が、圧電層の側方をさらに案内されており、そこに接続コンタクトを設けることが可能になっている、請求項１記載の圧電アクチュエータ。
5. それぞれの網状、組織状又はメッシュ状の外部電極（４）が、さらなる案内部（５）の領域で巻かれており、そこに接続コンタクト（６）が設けられている、請求項２から４までのいずれか１項記載の圧電アクチュエータ。
6. それぞれの網状、組織状又はメッシュ状の外部電極（４）及び／又は接続コンタクト（６）が、インバーより製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の圧電アクチュエータ。
7. それぞれの網状、組織状又はメッシュ状の外部電極（４）及び／又は接続コンタクト（６）が、内部電極（２，３）にそれぞれはんだ付けされている、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧電アクチュエータ。
8. それぞれの網状、組織状又はメッシュ状の外部電極（４）及び／又は接続コンタクト（６）が、内部電極（２，３）にそれぞれ溶接されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧電アクチュエータ。

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