WO2010128001A1 - Piezo-actuator comprising electrical contacting pins - Google Patents

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WO2010128001A1
WO2010128001A1 PCT/EP2010/055929 EP2010055929W WO2010128001A1 WO 2010128001 A1 WO2010128001 A1 WO 2010128001A1 EP 2010055929 W EP2010055929 W EP 2010055929W WO 2010128001 A1 WO2010128001 A1 WO 2010128001A1
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WO
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intermediate element
piezoelectric actuator
stack
contact pin
pin
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PCT/EP2010/055929
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Herbert J. Thanner
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Epcos Ag
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins

Definitions

  • a piezoelectric actuator in multilayer construction in which piezoelectric layers and electrode layers are arranged alternately one above the other to form a stack, the electrode layers leading out of the stack on opposite sides of the stack and electrically connected to a contact pin via an outer electrode.
  • the stack expands perpendicular to the electric field resulting from the applied voltage.
  • a valve piston of a control valve is actuated, which serves as an injection valve in a motor vehicle.
  • a piezoelectric actuator is described, for example, in WO 2005/035971 A1, DE 196 48 545 A1 and DE 199 45 933 C1.
  • piezoelectric actuator in multilayer construction specified, in which piezoelectric layers and electrode layers are arranged alternately stacked, the electrode layers on opposite sides of the stack lead out of this and electrically connected via an outer electrode to a contact pin, wherein an electrical connection between a the outer electrodes and a contact pin is made via a conductive intermediate element.
  • the second outer electrode can be connected to a contact pin in the same way.
  • piezoelectric actuator which has a plurality of thin films of piezoceramic, which are arranged to form a stack. These films are made, for example, from lead zirconate titanate. Between the layers of piezoceramic lie electrode layers. However, it is not absolutely necessary to apply an electrode layer to each film of piezoceramic. Depending on the desired voltage-dependent behavior of the piezo stack, for example, only every second layer of piezoceramic can be provided with an electrode layer. In order to form these electrode layers, a metal paste, for example, a silver palladium paste or a copper-containing paste may be applied to the films by a screen printing method.
  • a metal paste for example, a silver palladium paste or a copper-containing paste may be applied to the films by a screen printing method.
  • the electrode layers do not extend over the entire surface of a film of piezoceramic in a piezo stack in which the electrode layers alternately lead out of the piezo stack.
  • the respective free surfaces on a film of piezoceramics, in which adjacent electrode layers do not overlap in the stacking direction, are called inactive zones. Those with an electrode Layered surfaces which have an overlap with electrode layers adjacent in the stacking direction are referred to as the active zone.
  • a construction of a piezo stack, in which active and inactive zones are formed, allows, for example, a common connection of all electrode layers with the same polarity.
  • a disadvantage of a piezo stack construction, in which active and inactive zones are formed, is that tensions and breakages often occur at the transitional areas between active and inactive zones.
  • the outer electrodes are applied to two opposite outer surfaces of the piezo stack.
  • An outer electrode is made, for example, by means of a stoving paste applied to the outside of the stack by a screen printing process. Then it is sintered with the piezo stack.
  • a wire harp In order to conductively connect these external electrodes to a contact pin and via this to an external voltage source, it is possible, for example, to use what is known as a wire harp.
  • Such a wire harp connects the electrode layers via the outer electrode to the contact pin by means of a thin wire.
  • This electrically conductive wire is wound in a plurality of turns around the piezo stack and the terminal pins. Subsequently, this is soldered to the outer electrode and the contact pins.
  • the existing wire connections between the two outer electrodes cut and completely removed the connection to completely isolate the two outer electrodes from each other.
  • a passivation can be applied to protect against external influences.
  • a film may be applied to the edges of the piezo stack as edge protection. Subsequently, this body can be put in sleeves and shed with plastic such as silicone.
  • a conductive intermediate element which consists of as few individual parts as possible, preferably of a single part, and at the same time is stable against stresses such as occur in a piezo stack described above.
  • the intermediate element extends over the entire length of the outer electrode.
  • the outer electrode is extended over the entire length of the piezo stack, all electrode layers of the same polarity are contacted together.
  • the conductive intermediate element is attached to the outer electrode.
  • the intermediate element has the task of ensuring a stable connection between the outer electrode and a contact pin.
  • each turn of the wire spiral can be soldered to the outer electrode.
  • the piezoelectric actuator a contact point between the intermediate element and the Tear off the outer electrode, so the piezoelectric actuator remains operational, because the power supply can be maintained over the other turns.
  • the conductive intermediate element has a cylindrical shape.
  • the intermediate element for example, a cylindrical intermediate element, arranged laterally from the piezo stack.
  • the piezoelectric actuator is free of intermediate elements which enclose the piezoelectric stack.
  • the intermediate element can be arranged and fixed in a particularly simple manner on the piezo stack.
  • the intermediate element is in front of the attachment to the piezo stack in its final outer shape, is introduced in this form to the piezo stack and attached to an outside of the piezo stack.
  • the piezo stack is in a cylindrical intermediate element outside the interior of the cylindrical shape.
  • the conductive intermediate element is a wire spiral.
  • cylindrical wire spiral as an intermediate element, it is possible to produce an electrical connection at a plurality of locations on the outer electrode.
  • the wire spiral used is elastic. This contributes to a transmission of vibrations is reduced to the contact pin, because the wire spiral due to their elastic properties can dampen the strains and vibrations of the piezo stack.
  • the contact pin For example, it can be soldered to this wire spiral and thus remains firmly connected to the outer electrode, and thus the stack, and is thus held in its position.
  • An elastic intermediate element which can expand and contract together with the piezo stack, is particularly advantageous if, for example, an AC voltage is applied to the piezo stack and the stack then expands or contracts with each change of voltage.
  • an AC voltage is applied to the piezo stack and the stack then expands or contracts with each change of voltage.
  • cracks may form on the outside of the piezo stack, which, if an inelastic intermediate element is used, may in places tear off individual contact points or damage the outer electrode. In the worst case, this would lead to a complete failure of the piezoelectric actuator.
  • the piezoactuator actuates a valve piston of a control valve which serves as an injection valve in a motor vehicle, then the piezoactuator must be exchanged immediately in order to ensure further operation of the injection valve and thus of the engine.
  • the number of turns per unit length of the spiral and the number of electrode layers per unit length of the piezo stack should not differ from each other by more than 20%.
  • a spiral has a certain number of turns. These turns of the spiral are connected to the electrode layers via the outer electrode. So that the wire spiral can optimally adapt to the length of the stack, it must be stretchable between the contact points and have a spring constant adapted to the required load capacity. Since the expansion of the stack when applying a voltage is proportional to the number of layers of piezoceramic, it is necessary to adapt the spring constant of the wire spiral to this situation. This can be achieved, for example, by adjusting the turns per unit length, by using another material for the spiral, or by changing the shape of the spiral.
  • a pin receptacle for receiving the contact pin is provided on the intermediate element.
  • the pin receptacle can form an integral part of the intermediate element.
  • the contact pin can be firmly connected to the intermediate element, and thus to the piezo stack.
  • the contact pin is always conductively connected to the piezo stack and is located at the same distance from the stack.
  • the pin receptacle comprises a plurality of elements.
  • the advantage is that the arrangement of the contact pins with respect to the piezo stack is more stable and the Contact pins in the course can not move.
  • the more points the contact pin is connected to the intermediate element the less likely it is that the electrical contact between the contact pin and the intermediate element is interrupted by the stresses occurring in the piezoelectric stack.
  • the piezo stack with the attached intermediate element and contact pin is preferably potted in the course of production, it is important that the contact pins are located at a fixed distance from the piezo stack and that they have a fixed alignment with respect to the piezo stack.
  • This alignment with respect to the piezo stack can be achieved by using an intermediate element which has the necessary rigidity and strength to prevent a rotation or displacement of the contact pins with respect to the piezo stack.
  • the pin holder has at least one ring. It is preferably provided that the pin receptacle comprises a plurality of rings. The at least one ring of the pin receptacle can be formed by a wire section.
  • the rings of the pin receptacle can tightly enclose the contact pin, or they can also be firmly soldered to the contact pin. It is also possible that the contact pin closely enclosing rings are soldered to this. Thus, the contact pin is mechanically held in the immediate vicinity of the intermediate element.
  • the rings of the pin holder can be attached to both the intermediate element, as well as to the contact pins.
  • the pin receptacle comprises a plurality of elements, and these are arranged at a distance from each other.
  • the piezo stack, the intermediate element and the contact pin are arranged parallel to each other.
  • a contact pin is held by means of an intermediate element at a constant distance from the piezo stack.
  • the pins fit into predetermined connections. This can be achieved by the contact pins are arranged at a fixed distance from each other and have a fixed orientation to each other and to the piezo stack. This can be achieved for example by means of a cylindrical wire spiral.
  • a contact pin is attached to an intermediate element in a first step. This intermediate element is then brought, with the contact pin attached thereto, to the piezo stack and soldered there to the outer electrode of the piezo stack.
  • the contact pins and the intermediate elements can be produced in advance and then only have to be attached to the outer electrode of the piezo stack.
  • FIG. 1 a shows a piezoelectric actuator with contact pins connected to the electrode layers via an intermediate element
  • FIG. 1 b shows a top view of a piezoactuator with a contact pins connected to the electrode layers via an intermediate element
  • FIG. 2b shows a wire spiral with attached pin holder and a contact pin mounted in the pin holder
  • Figure 2c as two wire spirals are connected with mounted in the pin holder contact pin with a piezo stack.
  • FIG. 1a schematically shows a side view of a piezoelectric actuator 10.
  • the electrode layers 20 can be seen clearly, which lead out of the piezoelectric stack 12 alternately.
  • the outer electrode 18 is applied, wherein in the representation used here, only the right outer electrode 18 is visible.
  • a cylindrical wire spiral 16 is conductively connected to the outer electrode 18 via a plurality of contact points, so that the electrode layers 20 leading out of the piezoelectric stack 12 on the respective side can be electrically conductively connected to the outside via this connection. Such a connection is made via the attached to the cylindrical wire spiral 16 pins 14.
  • contact pins 14 are each surrounded by two spaced-mounted rings which serve as a pin recording. By means of these contact pins 14, a voltage can be applied to the piezoelectric stack 12. The fact that the rings are not soldered to the contact pins 14, but only close tightly with them, the entire construction is stable but still flexible.
  • FIG. 1 b shows a plan view of the piezo stack 12 described in FIG. 1 a. However, this is additionally enveloped by a potting compound 26 which serves for stability, as well as protection against contamination. In the middle of the drawing, the piezo stack 12 can be seen. On the side surfaces of the stack, the outer electrode 18, from a Baking paste, which was applied by screen printing on the piezo stack 12, shown.
  • cylindrical wire spirals 16 which are connected to the contact pins 14.
  • the diametrically opposite the contact pins part of the cylindrical wire spiral 16 is connected to the outer electrode 18 via different contact points 24.
  • the whole structure is surrounded by a potting compound 26, such as silicone.
  • the cylindrical wire spirals 16 are arranged laterally from the piezo stack 12. The piezo stack 12 is not enclosed by turns of the wire spirals 16.
  • Figure 2a shows a first step to establish a connection between an outer electrode 18 and an external applied electrical voltage source.
  • a cylindrical wire spiral 16 which has a pin receptacle 22, connected to a contact pin 14.
  • Figure 2b shows a cylindrical wire spiral 16 which is connected to a spring pin.
  • the pin receptacle is designed in the illustrated case of two spaced-apart rings, which firmly surround the contact pin and hold it so stable.
  • This cylindrical wire spiral 16 with the attached contact pin 14 is very easy to produce, inexpensive to manufacture and can be prefabricated to be attached to the piezo stack in a single step.
  • FIG. 2c shows a piezo stack with electrode layers leading out of the piezoelectric stack and external electrodes 18 applied on opposite sides.
  • An already prefabricated cylindrical wire spiral 16, which is connected to a contact pin 14, is now brought to each of these external electrodes 18.
  • the contact pins 14 diametrically opposite part of the cylindrical wire spiral 16 over the entire length of the piezo stack 12 and thus the outer electrode 18 by means of vapor phase soldering to the outer electrode 18 is attached.
  • This piezo stack 12 with the two attached cylindrical wire spirals 16 and the contact pins 14, can then be potted with a potting compound 26, such as silicone.

Abstract

Piezo-actuator (10) having a multi-layer design, in which piezo-electrical layers and electrode layers (20) are alternately arranged on top of each other to form a stack, wherein the electrode layers (2) lead out of said stack at opposing sides of the stack and are electrically connected to a contact pin (14) by way of an outside electrode (18), wherein an electrical connection between the outside electrode (18) and the contact pin (14) is established by way of a conductive intermediate element. Furthermore, a method for attaching an intermediate element to a piezo-stack is provided in order to establish a simple and stable connection between the outside electrode (18) and an external voltage source.

Description

Beschreibungdescription
Piezoaktor mit elektrischen KontaktierungsstiftenPiezo actuator with electrical contacting pins
Es wird ein Piezoaktor in Vielschichtbauweise beschrieben, bei dem piezoelektrische Schichten und Elektrodenschichten alternierend übereinander zu einem Stapel angeordnet sind, wobei die Elektrodenschichten an gegenüberliegenden Seiten des Stapels aus diesem herausführen und über eine Außenelektrode elektrisch mit einem Kontaktstift verbunden sind. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Innenelektroden dehnt sich der Stapel senkrecht zu dem aus der angelegten Spannung resultierenden elektrischen Feld aus.A piezoelectric actuator in multilayer construction is described, in which piezoelectric layers and electrode layers are arranged alternately one above the other to form a stack, the electrode layers leading out of the stack on opposite sides of the stack and electrically connected to a contact pin via an outer electrode. When an electrical voltage is applied to the internal electrodes, the stack expands perpendicular to the electric field resulting from the applied voltage.
Mittels eines solchen Piezoaktors wird beispielsweise ein Ventilkolben eines Steuerventils betätigt, welches als Einspritzventil in einem Kraftfahrzeug dient.By means of such a piezoelectric actuator, for example, a valve piston of a control valve is actuated, which serves as an injection valve in a motor vehicle.
Ein Piezoaktor ist beispielsweise in der WO 2005/035971 Al, der DE 196 48 545 Al und der DE 199 45 933 Cl beschrieben.A piezoelectric actuator is described, for example, in WO 2005/035971 A1, DE 196 48 545 A1 and DE 199 45 933 C1.
Es ist eine zu lösende Aufgabe, einen Piezoaktor anzugeben, welcher über eine hohe Zuverlässigkeit verfügt und mit einem möglichst einfachen Herstellungsverfahren hergestellt werden kann .It is an object to be solved to provide a piezoelectric actuator, which has a high reliability and can be produced with the simplest possible manufacturing process.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is solved by the subject matters of the independent claims.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Es wird ein Piezoaktor in Vielschichtbauweise angegeben, bei dem piezoelektrische Schichten und Elektrodenschichten alternierend übereinander zu einem Stapel angeordnet sind, wobei die Elektrodenschichten an gegenüberliegenden Seiten des Stapels aus diesem herausführen und über eine Außenelektrode elektrisch mit einem Kontaktstift verbunden sind, wobei eine elektrische Verbindung zwischen einer der Außenelektroden und einem Kontaktstift über ein leitendes Zwischenelement hergestellt ist. Die zweite Außenelektrode kann auf die gleiche Weise mit einem Kontaktstift verbunden werden.Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims. It is a piezoelectric actuator in multilayer construction specified, in which piezoelectric layers and electrode layers are arranged alternately stacked, the electrode layers on opposite sides of the stack lead out of this and electrically connected via an outer electrode to a contact pin, wherein an electrical connection between a the outer electrodes and a contact pin is made via a conductive intermediate element. The second outer electrode can be connected to a contact pin in the same way.
Es wird ein Piezoaktor angegeben, welcher eine Vielzahl dünner Folien aus Piezokeramik, die zu einem Stapel angeordnet sind, aufweist. Diese Folien sind beispielsweise aus Bleizirkonattitanat hergestellt. Zwischen den Schichten aus Piezokeramik liegen Elektrodenschichten. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, auf jeder Folie aus Piezokeramik eine Elektrodenschicht aufzubringen. Je nach dem gewünschten spannungsabhängigen Verhalten des Piezostacks kann beispielsweise nur jede zweite Schicht aus Piezokeramik mit einer Elektrodenschicht versehen werden. Um diese Elektrodenschichten zu bilden, kann mittels eines Siebdruckverfahrens eine Metallpaste, zum Beispiel eine Silberpalladiumpaste oder eine kupferhaltige Paste, auf die Folien aufgebracht werden.It is a piezoelectric actuator specified, which has a plurality of thin films of piezoceramic, which are arranged to form a stack. These films are made, for example, from lead zirconate titanate. Between the layers of piezoceramic lie electrode layers. However, it is not absolutely necessary to apply an electrode layer to each film of piezoceramic. Depending on the desired voltage-dependent behavior of the piezo stack, for example, only every second layer of piezoceramic can be provided with an electrode layer. In order to form these electrode layers, a metal paste, for example, a silver palladium paste or a copper-containing paste may be applied to the films by a screen printing method.
Des Weiteren ist bei der Herstellung eines Piezostacks darauf zu achten, dass in einem Piezostack, in dem die Elektrodenschichten wechselseitig aus dem Piezostack herausführen, die Elektrodenschichten nicht über die ganze Fläche einer Folie aus Piezokeramik reichen. Die jeweils freien Flächen auf einer Folie aus Piezokeramik, in denen sich benachbarte Elektrodenschichten in Stapelrichtung nicht überlappen, werden inaktive Zonen genannt. Die mit einer Elektroden- Schicht versehenen Flächen, welche einen Überlapp mit in Stapelrichtung benachbarten Elektrodenschichten aufweisen, werden als aktive Zone bezeichnet.Furthermore, it must be ensured in the production of a piezo stack that the electrode layers do not extend over the entire surface of a film of piezoceramic in a piezo stack in which the electrode layers alternately lead out of the piezo stack. The respective free surfaces on a film of piezoceramics, in which adjacent electrode layers do not overlap in the stacking direction, are called inactive zones. Those with an electrode Layered surfaces which have an overlap with electrode layers adjacent in the stacking direction are referred to as the active zone.
Eine Konstruktion eines Piezostacks, in dem aktive und inaktive Zonen gebildet sind, ermöglicht beispielsweise einen gemeinsamen Anschluss aller Elektrodenschichten mit gleicher Polarität .A construction of a piezo stack, in which active and inactive zones are formed, allows, for example, a common connection of all electrode layers with the same polarity.
Ein Nachteil einer Konstruktion eines Piezostacks, in dem aktive und inaktive Zonen gebildet sind ist, dass an den Übergangsbereichen zwischen aktiven und inaktiven Zonen häufig Verspannungen und Bruchstellen entstehen.A disadvantage of a piezo stack construction, in which active and inactive zones are formed, is that tensions and breakages often occur at the transitional areas between active and inactive zones.
Nachdem aus den Folien mit den aufgebrachten Elektrodenschichten ein Stapel geformt wurde, werden an zwei gegenüberliegenden Außenflächen des Piezostacks die Außenelektroden aufgebracht. Eine Außenelektrode wird beispielsweise mittels einer Einbrennpaste, die durch ein Siebdruckverfahren auf die Außenseite des Stapels aufgebracht ist, hergestellt. Anschließend wird sie mit dem Piezostack gesintert. Um diese Außenelektroden leitend mit einem Kontaktstift und über diesen mit einer externen Spannungsquelle zu verbinden, kann beispielsweise eine so genannte Drahtharfe verwendet werden.After a stack has been formed from the films with the applied electrode layers, the outer electrodes are applied to two opposite outer surfaces of the piezo stack. An outer electrode is made, for example, by means of a stoving paste applied to the outside of the stack by a screen printing process. Then it is sintered with the piezo stack. In order to conductively connect these external electrodes to a contact pin and via this to an external voltage source, it is possible, for example, to use what is known as a wire harp.
Eine solche Drahtharfe verbindet die Elektrodenschichten über die Außenelektrode mit dem Kontaktstift mittels eines dünnen Drahtes. Dieser elektrisch leitfähige Draht wird in einer Vielzahl von Windungen um den Piezostapel und die Anschlussstifte gewickelt. Anschließend wird dieser mit der Außenelektrode und den Kontaktstiften verlötet. In einem weiteren Prozessabschnitt werden die bestehenden Drahtverbindungen zwischen den beiden Außenelektroden durchtrennt und die Verbindung vollständig entfernt um die beiden Außenelektroden vollständig voneinander zu isolieren.Such a wire harp connects the electrode layers via the outer electrode to the contact pin by means of a thin wire. This electrically conductive wire is wound in a plurality of turns around the piezo stack and the terminal pins. Subsequently, this is soldered to the outer electrode and the contact pins. In a further process section, the existing wire connections between the two outer electrodes cut and completely removed the connection to completely isolate the two outer electrodes from each other.
Nachdem die beiden Außenelektroden vollständig voneinander isoliert sind, kann eine Passivierung zum Schutz vor äußeren Einflüssen aufgetragen werden. Außerdem kann eine Folie auf den Kanten des Piezostacks als Kantenschutz aufgetragen sein. Anschließend kann dieser Grundkörper in Hülsen gesteckt und mit Kunststoff wie beispielsweise Silikon vergossen werden.After the two outer electrodes are completely isolated from each other, a passivation can be applied to protect against external influences. In addition, a film may be applied to the edges of the piezo stack as edge protection. Subsequently, this body can be put in sleeves and shed with plastic such as silicone.
Da dieser langwierige Prozess nur bedingt automatisierbar ist, findet hier statt einer Drahtharfe ein leitendes Zwischenelement Verwendung, das aus möglichst wenigen Einzelteilen, bevorzugt aus einem einzigen Teil, besteht und zugleich stabil ist gegenüber Verspannungen, wie sie in einem oben beschriebenen Piezostack auftreten.Since this lengthy process can only be automated to a limited extent, instead of a wire harp, a conductive intermediate element is used which consists of as few individual parts as possible, preferably of a single part, and at the same time is stable against stresses such as occur in a piezo stack described above.
Vorzugsweise erstreckt sich das Zwischenelement über die gesamte Länge der Außenelektrode.Preferably, the intermediate element extends over the entire length of the outer electrode.
Dadurch, dass die Außenelektrode über die ganze Länge des Piezostacks ausgedehnt ist, werden alle Elektrodenschichten gleicher Polarität gemeinsam kontaktiert. In einem nachfolgenden Schritt wird das leitende Zwischenelement an der Außenelektrode angebracht. Das Zwischenelement hat die Aufgabe, eine möglichst stabile Verbindung zwischen der Außenelektrode und einem Kontaktstift zu gewährleisten.The fact that the outer electrode is extended over the entire length of the piezo stack, all electrode layers of the same polarity are contacted together. In a subsequent step, the conductive intermediate element is attached to the outer electrode. The intermediate element has the task of ensuring a stable connection between the outer electrode and a contact pin.
Beispielsweise bei der Verwendung einer zylindrischen Drahtspirale als Zwischenelement kann jede Windung der Drahtspirale an der Außenelektrode festgelötet werden. Sollte bei dem Betrieb des Piezoaktors beispielsweise eine Kontaktstelle zwischen dem Zwischenelement und der Außenelektrode abreißen, so bleibt der Piezoaktor auch weiterhin betriebsbereit, da die Spannungsversorgung über die anderen Windungen aufrechterhalten werden kann.For example, when using a cylindrical wire spiral as an intermediate element, each turn of the wire spiral can be soldered to the outer electrode. For example, in the operation of the piezoelectric actuator, a contact point between the intermediate element and the Tear off the outer electrode, so the piezoelectric actuator remains operational, because the power supply can be maintained over the other turns.
Vorzugsweise weist das leitende Zwischenelement eine zylindrische Form auf.Preferably, the conductive intermediate element has a cylindrical shape.
Vorzugsweise ist das Zwischenelement, beispielsweise ein zylinderförmiges Zwischenelement, seitlich vom Piezostack angeordnet. Vorzugsweise ist der Piezoaktor frei von Zwischenelementen, die den Piezostack umschließen. In diesem Fall kann das Zwischenelement auf besonders einfache Weise am Piezostack angeordnet und befestigt werden. Beispielsweise liegt das Zwischenelement vor der Befestigung am Piezostack in seiner endgültigen äußeren Form vor, wird in dieser Form an den Piezostack herangeführt und an einer Außenseite des Piezostacks befestigt. Beispielsweise befindet sich der Piezostack bei einem zylindrischen Zwischenelement außerhalb des Innenraums der zylindrischen Form.Preferably, the intermediate element, for example, a cylindrical intermediate element, arranged laterally from the piezo stack. Preferably, the piezoelectric actuator is free of intermediate elements which enclose the piezoelectric stack. In this case, the intermediate element can be arranged and fixed in a particularly simple manner on the piezo stack. For example, the intermediate element is in front of the attachment to the piezo stack in its final outer shape, is introduced in this form to the piezo stack and attached to an outside of the piezo stack. For example, the piezo stack is in a cylindrical intermediate element outside the interior of the cylindrical shape.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem leitenden Zwischenelement um eine Drahtspirale handelt.Preferably, it may be provided that the conductive intermediate element is a wire spiral.
Durch Anbringung einer beispielsweise zylindrischen Drahtspirale als Zwischenelement ist es möglich, eine elektrische Verbindung an einer Vielzahl von Stellen an der Außenelektrode herzustellen.By attaching an example, cylindrical wire spiral as an intermediate element, it is possible to produce an electrical connection at a plurality of locations on the outer electrode.
Vorzugsweise ist die verwendete Drahtspirale elastisch. Diese trägt dazu bei, dass eine Übertragung von Schwingungen auf den Kontaktstift vermindert wird, da die Drahtspirale auf Grund ihrer elastischen Eigenschaften die Dehnungen und Schwingungen des Piezostacks dämpfen kann. Der Kontaktstift kann beispielsweise an dieser Drahtspirale festgelötet sein und bleibt dadurch fest mit der Außenelektrode, und somit dem Stack, verbunden und wird so in seiner Position gehalten.Preferably, the wire spiral used is elastic. This contributes to a transmission of vibrations is reduced to the contact pin, because the wire spiral due to their elastic properties can dampen the strains and vibrations of the piezo stack. The contact pin For example, it can be soldered to this wire spiral and thus remains firmly connected to the outer electrode, and thus the stack, and is thus held in its position.
Ein elastisches Zwischenelement, das sich zusammen mit dem Piezostack ausdehnen und zusammenziehen kann, ist besonders von Vorteil, wenn beispielsweise eine Wechselspannung an den Piezostack angelegt wird und sich der Stack dann bei jedem Wechsel der Spannung ausdehnt beziehungsweise zusammenzieht. Durch diese dynamische Belastung können Risse an der Außenseite des Piezostacks entstehen, die bei Verwendung eines inelastischen Zwischenelements stellenweise einzelne Kontaktstellen abreißen lassen oder die Außenelektrode beschädigen. Im schlimmsten Fall würde dies zu einem kompletten Ausfall des Piezoaktors führen. Sollte der Piezoaktor beispielsweise einen Ventilkolben eines Steuerventils betätigen, welches als Einspritzventil in einem Kraftfahrzeug dient, dann muss der Piezoaktor umgehend ausgetauscht werden, um einen weiteren Betrieb des Einspritzventils und somit des Motors zu gewährleisten.An elastic intermediate element, which can expand and contract together with the piezo stack, is particularly advantageous if, for example, an AC voltage is applied to the piezo stack and the stack then expands or contracts with each change of voltage. As a result of this dynamic load, cracks may form on the outside of the piezo stack, which, if an inelastic intermediate element is used, may in places tear off individual contact points or damage the outer electrode. In the worst case, this would lead to a complete failure of the piezoelectric actuator. For example, if the piezoactuator actuates a valve piston of a control valve which serves as an injection valve in a motor vehicle, then the piezoactuator must be exchanged immediately in order to ensure further operation of the injection valve and thus of the engine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform soll die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit der Spirale und die Anzahl der Elektrodenschichten pro Längeneinheit des Piezostacks nicht um mehr als 20 % voneinander abweichen.In a further advantageous embodiment, the number of turns per unit length of the spiral and the number of electrode layers per unit length of the piezo stack should not differ from each other by more than 20%.
Eine Spirale weist eine bestimmte Anzahl an Windungen auf. Diese Windungen der Spirale sind mit den Elektrodenschichten über die Außenelektrode verbunden. Damit sich die Drahtspirale bei der Ausdehnung des Stacks optimal an dessen Länge anpassen kann, muss sie zwischen den Kontaktstellen dehnbar sein und über eine der nötigen Belastbarkeit angepasste Federkonstante verfügen. Da die Ausdehnung des Stapels beim Anlegen einer Spannung proportional zur Anzahl der Schichten aus Piezokeramik ist, ist es notwendig, die Federkonstante der Drahtspirale an diese Gegebenheit anzupassen. Dies kann beispielsweise durch eine Anpassung der Windungen pro Längeneinheit, durch die Verwendung eines anderen Materials für die Spirale oder durch eine Veränderung der Form der Spirale erreicht werden.A spiral has a certain number of turns. These turns of the spiral are connected to the electrode layers via the outer electrode. So that the wire spiral can optimally adapt to the length of the stack, it must be stretchable between the contact points and have a spring constant adapted to the required load capacity. Since the expansion of the stack when applying a voltage is proportional to the number of layers of piezoceramic, it is necessary to adapt the spring constant of the wire spiral to this situation. This can be achieved, for example, by adjusting the turns per unit length, by using another material for the spiral, or by changing the shape of the spiral.
Sollte es nun bei der Benutzung des Piezoaktors und der beim Betrieb auftretenden dynamischen Belastung zu Rissen oder zum Lösen einer Kontaktierung an einer Windung kommen, bleibt die elektrische Verbindung dennoch über eine Kontaktstelle an einer anderen Windung bestehen. Auf diese Weise kann eine hohe Lebensdauer eines solchen Piezoaktors erreicht werden, da eine dauerhafte und zuverlässige Verbindung zu einem externen elektrischen Anschluss hergestellt ist.Should it happen when using the piezoelectric actuator and the dynamic load occurring during operation to cracks or to release a contact on a winding, the electrical connection still exists over a contact point on another turn. In this way, a long life of such a piezoelectric actuator can be achieved because a durable and reliable connection to an external electrical connection is made.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist an dem Zwischenelement eine Stiftaufnahme zur Aufnahme des Kontaktstifts vorgesehen. Die Stiftaufnahme kann einen integralen Bestandteil des Zwischenelements bilden.In a further advantageous embodiment, a pin receptacle for receiving the contact pin is provided on the intermediate element. The pin receptacle can form an integral part of the intermediate element.
Mittels dieser Stiftaufnahme kann der Kontaktstift fest mit dem Zwischenelement, und somit mit dem Piezostack, verbunden werden. Ebenso ist der Kontaktstift mit dem Piezostack immer leitend verbunden und befindet sich im gleichen Abstand zum Stack.By means of this pin holder, the contact pin can be firmly connected to the intermediate element, and thus to the piezo stack. Likewise, the contact pin is always conductively connected to the piezo stack and is located at the same distance from the stack.
Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass die Stiftaufnahme mehrere Elemente umfasst.Usefully, it may be provided that the pin receptacle comprises a plurality of elements.
Der Vorteil besteht darin, dass die Anordnung der Kontaktstifte bezüglich des Piezostacks stabiler ist und sich die Kontaktstifte im weiteren Verlauf nicht mehr verschieben können. An je mehr Stellen der Kontaktstift mit dem Zwischenelement verbunden ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass durch die im Piezostack auftretenden Verspannungen der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktstift und dem Zwischenelement unterbrochen wird. Da der Piezostack mit dem angebrachten Zwischenelement und Kontaktstift vorzugsweise im weiteren Verlauf der Herstellung noch vergossen wird, ist es wichtig, dass die Kontaktstifte sich in einem fest definierten Abstand zum Piezostack befinden und dass diese eine feste Ausrichtung bezüglich des Piezostacks aufweisen.The advantage is that the arrangement of the contact pins with respect to the piezo stack is more stable and the Contact pins in the course can not move. The more points the contact pin is connected to the intermediate element, the less likely it is that the electrical contact between the contact pin and the intermediate element is interrupted by the stresses occurring in the piezoelectric stack. Since the piezo stack with the attached intermediate element and contact pin is preferably potted in the course of production, it is important that the contact pins are located at a fixed distance from the piezo stack and that they have a fixed alignment with respect to the piezo stack.
Diese Ausrichtung bezüglich des Piezostacks kann erreicht werden, indem ein Zwischenelement Verwendung findet, welches über die nötige Steifigkeit und Festigkeit verfügt um eine Verdrehung oder Verschiebung der Kontaktstifte bezüglich des Piezostacks zu verhindern.This alignment with respect to the piezo stack can be achieved by using an intermediate element which has the necessary rigidity and strength to prevent a rotation or displacement of the contact pins with respect to the piezo stack.
Beispielsweise weist die Stiftaufnahme wenigstens einen Ring auf. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Stiftaufnahme eine Mehrzahl von Ringen umfasst. Der wenigstens eine Ring der Stiftaufnahme kann durch einen Drahtabschnitt gebildet sein.For example, the pin holder has at least one ring. It is preferably provided that the pin receptacle comprises a plurality of rings. The at least one ring of the pin receptacle can be formed by a wire section.
Die Ringe der Stiftaufnahme können den Kontaktstift eng umschließen, oder sie können auch mit dem Kontaktstift fest verlötet sein. Es ist auch möglich, dass den Kontaktstift eng umschließende Ringe mit diesem verlötet werden. Somit wird der Kontaktstift in unmittelbarer Nähe des Zwischenelements mechanisch gehalten. Die Ringe der Stiftaufnahme können sowohl am Zwischenelement, als auch an den Kontaktstiften befestigt sein. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die Stiftaufnahme mehrere Elemente umfasst, und diese beabstandet voneinander angeordnet sind.The rings of the pin receptacle can tightly enclose the contact pin, or they can also be firmly soldered to the contact pin. It is also possible that the contact pin closely enclosing rings are soldered to this. Thus, the contact pin is mechanically held in the immediate vicinity of the intermediate element. The rings of the pin holder can be attached to both the intermediate element, as well as to the contact pins. Furthermore, it can also be provided that the pin receptacle comprises a plurality of elements, and these are arranged at a distance from each other.
Sollte der Kontaktstift an nur einer Stelle oder an mehreren Stellen, die direkt benachbart sind, befestigt sein, dann könnte ein auf den Kontaktstift ausgeübtes Drehmoment dafür sorgen, dass der betreffende Kontaktstift nicht mehr die passende Orientierung bezüglich des Piezostacks aufweist, welche für den späteren Anschluss an die Spannungsquelle nötig ist. Wird der Kontaktstift jedoch an mehreren Stellen, welche zueinander beabstandet sind, befestigt, so kann eine Verdrehung des Kontaktstifts bezüglich des Piezostacks vermieden werden.Should the contact pin be attached to one or more locations that are directly adjacent, then a torque applied to the contact pin could cause the contact pin in question to no longer have the proper orientation with respect to the piezostack used for later connection to the voltage source is necessary. If, however, the contact pin is fastened at several points which are spaced apart from each other, a rotation of the contact pin with respect to the piezo stack can be avoided.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Piezostack, das Zwischenelement und der Kontaktstift parallel zueinander angeordnet sind.Furthermore, it can be provided that the piezo stack, the intermediate element and the contact pin are arranged parallel to each other.
Besonders bevorzugt ist, dass ein Kontaktstift mittels eines Zwischenelements in konstantem Abstand zu dem Piezostack gehalten wird.It is particularly preferred that a contact pin is held by means of an intermediate element at a constant distance from the piezo stack.
Die Anordnung in dieser Position und in einem bestimmten Abstand ist vorteilhaft für die spätere elektrische Kontak- tierung. Um den fertig produzierten Piezoaktor verwenden zu können, ist es vorteilhaft wenn dessen Kontaktstifte in vorher bestimmte Anschlüsse passen. Dies kann erreicht werden, indem die Kontaktstifte in einem festen Abstand zueinander angeordnet sind und eine feste Orientierung zueinander und zum Piezostack aufweisen. Dies kann beispielsweise mittels einer zylindrischen Drahtspirale erreicht werden. Um einen Piezostack zu kontaktieren, wird in einem ersten Schritt ein Kontaktstift an einem Zwischenelement befestigt. Dieses Zwischenelement wird dann, mit dem daran angebrachten Kontaktstift, an den Piezostack herangeführt und dort an der Außenelektrode des Piezostacks festgelötet.The arrangement in this position and at a certain distance is advantageous for the subsequent electrical contact. In order to use the finished piezoelectric actuator, it is advantageous if the pins fit into predetermined connections. This can be achieved by the contact pins are arranged at a fixed distance from each other and have a fixed orientation to each other and to the piezo stack. This can be achieved for example by means of a cylindrical wire spiral. In order to contact a piezo stack, a contact pin is attached to an intermediate element in a first step. This intermediate element is then brought, with the contact pin attached thereto, to the piezo stack and soldered there to the outer electrode of the piezo stack.
Durch ein geeignetes Zwischenelement ist es möglich, den Kontaktierungsprozess zu automatisieren. Die Kontaktstifte und die Zwischenelemente können schon vorab produziert werden und müssen dann nur noch an der Außenelektrode des Piezostacks angebracht werden.By means of a suitable intermediate element, it is possible to automate the contacting process. The contact pins and the intermediate elements can be produced in advance and then only have to be attached to the outer electrode of the piezo stack.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erklärt.The invention will now be explained by way of example with reference to the accompanying drawings by means of particularly preferred embodiments.
Es zeigt:It shows:
Figur Ia einen Piezoaktor mit über ein Zwischenelement mit den Elektrodenschichten verbundenen Kontaktstiften,FIG. 1 a shows a piezoelectric actuator with contact pins connected to the electrode layers via an intermediate element,
Figur Ib eine Draufsicht auf einen Piezoaktor mit einem über ein Zwischenelement mit den Elektrodenschichten verbundenen Kontaktstiften,FIG. 1 b shows a top view of a piezoactuator with a contact pins connected to the electrode layers via an intermediate element,
Figur 2a eine Drahtspirale mit angebrachter Stifthalterung sowie einem Kontaktstift,2a shows a wire spiral with attached pin holder and a contact pin,
Figur 2b eine Drahtspirale mit angebrachter Stifthalterung und einem in der Stifthalterung angebrachten Kontaktstift, Figur 2c wie zwei Drahtspiralen mit in der Stifthalterung angebrachtem Kontaktstift mit einem Piezostack verbunden werden.FIG. 2b shows a wire spiral with attached pin holder and a contact pin mounted in the pin holder, Figure 2c as two wire spirals are connected with mounted in the pin holder contact pin with a piezo stack.
Figur Ia zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Piezoak- tors 10. Deutlich sind die Elektrodenschichten 20 zu erkennen, welche wechselseitig aus dem Piezostack 12 herausführen. An der rechten und linken Seite des Piezostacks 12 ist die Außenelektrode 18 aufgebracht, wobei in der hier verwendeten Darstellung nur die rechte Außenelektrode 18 sichtbar ist.FIG. 1a schematically shows a side view of a piezoelectric actuator 10. The electrode layers 20 can be seen clearly, which lead out of the piezoelectric stack 12 alternately. On the right and left side of the piezo stack 12, the outer electrode 18 is applied, wherein in the representation used here, only the right outer electrode 18 is visible.
Eine zylindrische Drahtspirale 16 ist über mehrere Kontaktstellen leitend mit der Außenelektrode 18 verbunden, so dass über diese Verbindung die an der jeweiligen Seite aus dem Piezostack 12 herausführenden Elektrodenschichten 20 elektrisch leitend nach außen verbunden werden können. Eine solche Verbindung wird über die an der zylindrischen Drahtspirale 16 angebrachten Kontaktstifte 14 hergestellt.A cylindrical wire spiral 16 is conductively connected to the outer electrode 18 via a plurality of contact points, so that the electrode layers 20 leading out of the piezoelectric stack 12 on the respective side can be electrically conductively connected to the outside via this connection. Such a connection is made via the attached to the cylindrical wire spiral 16 pins 14.
Diese Kontaktstifte 14 sind jeweils von zwei beabstandet angebrachten Ringen umgeben die als Stiftaufnahme dienen. Mittels dieser Kontaktstifte 14 kann eine Spannung an den Piezostack 12 angelegt werden. Dadurch, dass die Ringe nicht mit den Kontaktstiften 14 verlötet sind, sondern nur dicht mit ihnen abschließen ist die gesamte Konstruktion stabil aber trotzdem flexibel.These contact pins 14 are each surrounded by two spaced-mounted rings which serve as a pin recording. By means of these contact pins 14, a voltage can be applied to the piezoelectric stack 12. The fact that the rings are not soldered to the contact pins 14, but only close tightly with them, the entire construction is stable but still flexible.
In Figur Ib ist eine Draufsicht des in Figur Ia beschriebenen Piezostacks 12 zu sehen. Dieser ist jedoch zusätzlich noch von einer Vergußmasse 26 umhüllt die zur Stabilität dient, sowie als Schutz vor Verschmutzung. In der Mitte der Zeichnung ist der Piezostack 12 zu sehen. Auf den Seitenflächen des Stacks ist die Außenelektrode 18, aus einer Einbrennpaste, die per Siebdruck am Piezostack 12 aufgetragen wurde, dargestellt.FIG. 1 b shows a plan view of the piezo stack 12 described in FIG. 1 a. However, this is additionally enveloped by a potting compound 26 which serves for stability, as well as protection against contamination. In the middle of the drawing, the piezo stack 12 can be seen. On the side surfaces of the stack, the outer electrode 18, from a Baking paste, which was applied by screen printing on the piezo stack 12, shown.
Ebenfalls sind die zylindrischen Drahtspiralen 16 zu sehen, welche mit den Kontaktstiften 14 verbunden sind. Der diametral den Kontaktstiften gegenüberliegende Teil der zylindrischen Drahtspirale 16 ist mit der Außenelektrode 18 über verschiedene Kontaktstellen 24 verbunden. Der ganze Aufbau ist mit einer Vergußmasse 26, wie beispielsweise Silikon, umgeben. Die zylindrischen Drahtspiralen 16 sind seitlich vom Piezostack 12 angeordnet. Der Piezostack 12 ist nicht von Windungen der Drahtspiralen 16 umschlossen.Also visible are the cylindrical wire spirals 16 which are connected to the contact pins 14. The diametrically opposite the contact pins part of the cylindrical wire spiral 16 is connected to the outer electrode 18 via different contact points 24. The whole structure is surrounded by a potting compound 26, such as silicone. The cylindrical wire spirals 16 are arranged laterally from the piezo stack 12. The piezo stack 12 is not enclosed by turns of the wire spirals 16.
Figur 2a zeigt einen ersten Schritt um eine Verbindung zwischen einer Außenelektrode 18 und einer externen angelegten elektrischen Spannungsquelle herzustellen. Bei diesem wird eine zylindrische Drahtspirale 16, welche über eine Stiftaufnahme 22 verfügt, mit einem Kontaktstift 14 verbunden .Figure 2a shows a first step to establish a connection between an outer electrode 18 and an external applied electrical voltage source. In this case, a cylindrical wire spiral 16, which has a pin receptacle 22, connected to a contact pin 14.
Figur 2b zeigt eine zylindrische Drahtspirale 16, die mit einem Federstift verbunden ist. Die Stiftaufnahme ist in dem dargestellten Fall aus zwei beabstandet angeordneten Ringen gestaltet, die den Kontaktstift fest umschließen und ihn so stabil festhalten. Diese zylindrische Drahtspirale 16 mit dem angebrachten Kontaktstift 14 ist sehr leicht zu produzieren, billig in der Herstellung und kann vorgefertigt werden, um dann in einem einzigen Arbeitsschritt am Piezostack befestigt zu werden.Figure 2b shows a cylindrical wire spiral 16 which is connected to a spring pin. The pin receptacle is designed in the illustrated case of two spaced-apart rings, which firmly surround the contact pin and hold it so stable. This cylindrical wire spiral 16 with the attached contact pin 14 is very easy to produce, inexpensive to manufacture and can be prefabricated to be attached to the piezo stack in a single step.
Figur 2c zeigt dann einen Piezostack mit wechselseitig aus dem Piezostack herausführenden Elektrodenschichten und an gegenüberliegenden Seiten aufgebrachten Außenelektroden 18. An diese Außenelektroden 18 wird nun jeweils eine bereits vorgefertigte zylindrische Drahtspirale 16, welche mit einem Kontaktstift 14 verbunden ist, herangeführt. Anschließend wird der den Kontaktstiften 14 diametral gegenüberliegende Teil der zylindrischen Drahtspirale 16 über die gesamte Länge des Piezostacks 12 und somit der Außenelektrode 18 mittels Dampfphasenlöten an der Außenelektrode 18 befestigt. Dieser Piezostack 12 mit den beiden angebrachten zylindrischen Drahtspiralen 16 und den Kontaktstiften 14, kann anschließend noch mit einer Vergußmasse 26, wie beispielsweise Silikon, vergossen werden.FIG. 2c then shows a piezo stack with electrode layers leading out of the piezoelectric stack and external electrodes 18 applied on opposite sides. An already prefabricated cylindrical wire spiral 16, which is connected to a contact pin 14, is now brought to each of these external electrodes 18. Subsequently, the contact pins 14 diametrically opposite part of the cylindrical wire spiral 16 over the entire length of the piezo stack 12 and thus the outer electrode 18 by means of vapor phase soldering to the outer electrode 18 is attached. This piezo stack 12 with the two attached cylindrical wire spirals 16 and the contact pins 14, can then be potted with a potting compound 26, such as silicone.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der vorliegenden Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein . The features of the present invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the realization of the invention both individually and in any combination.
Bezugszeichenliste :List of reference numbers:
10 Piezoaktor10 piezo actuator
12 Piezostack12 piezo stack
14 Kontaktstift14 contact pin
16 zylindrische Drahtspirale16 cylindrical wire spiral
18 Außenelektrode18 outer electrode
20 Elektrodenschicht20 electrode layer
22 Stiftaufnahme22 pin holder
24 Kontaktstellen24 contact points
26 Vergußmasse 26 potting compound

Claims

Patentansprüche claims
1. Piezoaktor (10) in Vielschichtbauweise, bei dem piezoelektrische Schichten und Elektrodenschichten (20) alternierend übereinander zu einem Stapel angeordnet sind, wobei die Elektrodenschichten (20) an gegenüberliegenden Seiten des Stapels aus diesem herausführen und über eine Außenelektrode (18) elektrisch mit einem Kontaktstift (14) verbunden sind, wobei eine elektrische Verbindung zwischen der Außenelektrode (18) und dem Kontaktstift (14) über ein leitendes Zwischenelement hergestellt ist.1 piezoelectric actuator (10) in multilayer construction, in which piezoelectric layers and electrode layers (20) are arranged alternately stacked to one another, wherein the electrode layers (20) on opposite sides of the stack out of this and via an outer electrode (18) electrically with a Contact pin (14) are connected, wherein an electrical connection between the outer electrode (18) and the contact pin (14) is made via a conductive intermediate element.
2. Piezoaktor (10) nach Anspruch 1, wobei das Zwischenelement sich über die gesamte Länge der Außenelektrode (18) erstreckt.2. Piezoelectric actuator (10) according to claim 1, wherein the intermediate element extends over the entire length of the outer electrode (18).
3. Piezoaktor (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das leitende Zwischenelement eine zylindrische Form aufweist.3. Piezoelectric actuator (10) according to claim 1 or 2, wherein the conductive intermediate element has a cylindrical shape.
4. Piezoaktor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem leitenden Zwischenelement um eine Drahtspirale (16) handelt.4. Piezoelectric actuator (10) according to one of the preceding claims, wherein the conductive intermediate element is a wire spiral (16).
5. Piezoaktor (10) nach Anspruch 4, wobei die Anzahl der Windungen der Drahtspirale (16) pro Längeneinheit und die Anzahl der Elektrodenschichten (20) pro Längeneinheit des Piezostacks nicht um mehr als 20% voneinander abweichen.5. Piezoelectric actuator (10) according to claim 4, wherein the number of turns of the wire spiral (16) per unit length and the number of electrode layers (20) per unit length of the piezo stack do not differ from each other by more than 20%.
6. Piezoaktor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Zwischenelement eine Stiftaufnahme (22) für den Kontaktstift (14) vorgesehen ist. 6. piezoelectric actuator (10) according to any one of the preceding claims, wherein on the intermediate element a pin receptacle (22) for the contact pin (14) is provided.
7. Piezoaktor (10) nach Anspruch 6, wobei die Stiftaufnahme (22) mehrere Elemente umfasst.7. piezoelectric actuator (10) according to claim 6, wherein the pin receptacle (22) comprises a plurality of elements.
8. Piezoaktor (10) nach Anspruch 7, wobei die Stiftaufnahme (22) eine Mehrzahl von Ringen umfasst.8. The piezoelectric actuator (10) according to claim 7, wherein the pin receptacle (22) comprises a plurality of rings.
9. Piezoaktor (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Stiftaufnahme (22) mehrere Elemente umfasst, die voneinander beabstandet angeordnet sind.9. piezoelectric actuator (10) according to claim 7 or 8, wherein the pin receptacle (22) comprises a plurality of elements which are arranged spaced from each other.
10. Piezoaktor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezostack (12), das Zwischenelement und der Kontaktstift (14) parallel zueinander angeordnet sind.10. Piezoelectric actuator (10) according to one of the preceding claims, wherein the piezoelectric stack (12), the intermediate element and the contact pin (14) are arranged parallel to each other.
11. Piezoaktor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontaktstift (14) mittels eines Zwischenelements in konstantem Abstand zu dem Piezostack (12) gehalten wird.11. Piezoelectric actuator (10) according to one of the preceding claims, wherein the contact pin (14) is held by means of an intermediate element at a constant distance from the piezoelectric stack (12).
12. Piezoaktor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei der Piezostack außerhalb des Innenraums der zylindrischen Form angeordnet ist.12. Piezoelectric actuator (10) according to one of claims 3 to 11, wherein the piezoelectric stack is arranged outside the interior of the cylindrical mold.
13. Verfahren zum Kontaktieren eines Piezoaktors (10), welches folgende Schritte umfasst:13. A method for contacting a piezoelectric actuator (10), comprising the following steps:
- Befestigen eines Kontaktstifts (14) an einem Zwischenelement- Attaching a contact pin (14) to an intermediate element
- Heranführen des Zwischenelements mit dem daran befestigten Kontaktstift (14) an den Piezostack (12)- bringing the intermediate element with the contact pin (14) attached thereto to the piezo stack (12)
- Festlöten des Zwischenelements inklusive des Kontaktstifts (14) an der Außenelektrode (18) des Piezostacks (12) - Soldering of the intermediate element including the contact pin (14) on the outer electrode (18) of the piezo stack (12)
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Festlöten des Zwischenelements an der Außenelektrode (18) durch Dampfphasenlöten erfolgt. 14. The method of claim 13, wherein the soldering of the intermediate member to the outer electrode (18) is carried out by vapor phase soldering.
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