DE19928191A1 - Piezoaktor - Google Patents
PiezoaktorInfo
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-
- 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
-
- 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
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Es wird ein Piezoaktor, beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Bauteils vorgeschlagen, bei dem ein Mehrschichtaufbau von Piezolagen (2) und dazwischen angeordneten Innenelektroden (3, 4) vorhanden sind. Jeweils die Piezolage (2), die keine zu kontaktierende Innenelektrode trägt, ist einem vorgegebenen Bereich (9; 10) nach innen versetzt. Als Außenelektroden sind z. B. Wellelektroden (5, 6) vorhanden, die mit den Innenelektroden (3, 4) auf der jeweils nicht nach innen versetzten Piezolage (2) kontaktiert ist und den nach innen versetzten Bereich (9; 10) der dazwischen liegenden Piezolage (2) überbrückt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Piezoaktor, beispielsweise
zur Betätigung eines mechanischen Bauteils wie ein Ventil
oder dergleichen, nach den gattungsgemäßen Merkmalen des
Hauptanspruchs.
Es ist allgemein bekannt, dass unter Ausnutzung des soge
nannten Piezoeffekts ein Piezoelement aus einem Material
mit einer geeigneten Kristallstruktur aufgebaut werden
kann. Bei Anlage einer äußeren elektrischen Spannung er
folgt eine mechanische Reaktion des Piezoelements, die in
Abhängigkeit von der Kristallstruktur und der Anlagebe
reiche der elektrischen Spannung einen Druck oder Zug in
eine vorgebbare Richtung darstellt.
Der Aufbau dieses Piezoaktors kann hier in mehreren
Schichten erfolgen (Multilayer-Aktoren), wobei die In
nenelektroden, über die die elektrische Spannung aufge
bracht wird, jeweils zwischen den Schichten, z. B. mit ei
nem Druckverfahren, aufgebracht werden. In üblicher Weise
werden die bedruckten Flächen unterschiedlicher Polarität
gegeneinander versetzt, damit hier eine Kontaktierung mit
Außenelektroden möglich ist. Da die jeweils an einer Sei
te kontaktierten Innenelektroden kammartig in den Lagen
aufbau integriert sind, müssen die Innenelektroden außen
derart kontaktiert werden, dass bei Anlage einer Gleich
spannung zwischen Piezolagen Kapazitäten gebildet werden.
Die kontaktierten Elektroden können dabei in der Regel
nicht immer vollständig bis an die gegenüberliegende Sei
te geführt werden, da sonst Spannungsüberschläge zur Zer
störung des Piezoaktors führen können. Die Flächen können
somit nicht vollständig bedruckt werden, was den Druck
aufwand durch die gezielte Aussparung von Druckflächen
erhöht.
Der eingangs beschriebene Piezoaktor, der beispielsweise
zur Betätigung eines mechanischen Bauteils verwendbar
sein kann, ist mit einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen
und dazwischen angeordneten Elektroden aufgebaut. In vor
teilhafter Weise ist gemäß der Erfindung jeweils die Pie
zolage an der Stelle, die keine zu kontaktierende Innene
lektrode trägt einen vorgegebenen Bereich nach innen ver
setzt. An jeder Piezolage wird wechselseitig ein Keramik
bereich entfernt und somit kann die gesamte Piezolage in
einem einfachen Druckverfahren vollständig bedruckt wer
den. Beim Stapeln der Piezolagen entsteht dann jeweils
übereinander abwechselnd eine Stelle mit Keramik und eine
Stelle ohne Keramik, wodurch die elektrische Isolation
bei der Außenkontaktierung gewährleistet ist.
Die Außenelektroden können erfindungsgemäß z. B. eine Wel
lelektrode aus Invar oder auch ein elektrisch leitender
Metallstreifen, ein Sieb oder Netz sein, die jeweils mit
den Innenelektroden auf der nicht nach innen versetzten
Piezolage kontaktiert ist und den nach innen versetzten
Bereich der dazwischen liegenden Piezolage überbrückt.
In vorteilhafter Weise sind die nach innen versetzten Be
reiche und die Außenelektroden bevorzugt als Nuten an je
weils einer Ecke an einer Seitenfläche des Piezoaktors
angeordnet. Auch an jeweils diagonal gegenüberliegenden
Ecken des Piezoaktors ist eine solche Anordnung denkbar.
Weiterhin können die nach innen versetzten Bereiche und
die Außenelektroden auch Nuten sein, die z. B. an jeweils
gegenüberliegenden Seiten des Piezoaktors liegen. Die Nu
ten sollten hierbei nicht größer als die zweifache
Schichtdicke der Piezolagen sein. Zur Erhöhung der mecha
nischen Stabilität können die Nuten auch nachträglich mit
Isolationsmaterial (z. B. Kunststoff) versehen werden, wo
durch auch auf einfache Weise vollflächige Außenelektro
den auf den Piezoaktor aufgebracht und mit den Innenelek
troden kontaktiert werden können.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildun
gen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus
der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehre
ren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungs
form der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht
sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausfüh
rungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht
wird.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Piezoaktors
werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Piezoaktors mit einem
Mehrschichtaufbau von Lagen aus Piezokeramik mit
Ecknuten als nach innen versetzte Bereiche;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf zwei ab
wechselnd im Stapelaufbau übereinander liegenden
Piezolagen nach der Fig. 1 und
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf zwei ab
wechselnd im Stapelaufbau übereinander liegenden
Piezolagen mit seitlichen Nuten.
In Fig. 1 ist ein Piezoaktor 1 gezeigt, der in an sich
bekannter Weise aus Piezolagen 2 eines Keramikmaterials
mit einer geeigneten Kristallstruktur aufgebaut ist, so
dass unter Ausnutzung des sogenannten Piezoeffekts bei
Anlage einer äußeren elektrischen Gleichspannung an In
nenelektroden 3 und 4 über außen kontaktierte Elektroden
5 und 6 eine mechanische Reaktion des Piezoaktors 1 er
folgt.
In der Fig. 1 sind die Innenelektroden 3 und 4 nur sche
matisch angedeutet und die Außenelektroden 5 und 6 sind
als Wellelektroden ausgeführt, die an Kontaktflächen 8
mit jeweils zwei, die gleiche Polarität aufweisenden In
nenelektroden kontaktiert sind. Die Piezolagen 2 sind je
weils abwechselnd an den Ecken in einem vorgegebenen Be
reich nach innen versetzt, wodurch sich jeweils eine Nut
9 herausbildet.
In der Fig. 1 ist hier beispielhaft eine Piezolage 2a
gekennzeichnet die eine Nut 9a an der rechten Seite trägt
und anhand Fig. 2 im Detail zu erkennen ist. Eine Piezo
lage 2b trägt die Nut 9b an der anderen Ecke und ist in
der Fig. 2 im linken Teil gezeigt. Die Außenelektroden 5
und 6 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel Welle
lektroden, die jeweils mit den Innenelektroden 3 und 4
auf der nicht nach innen versetzten Piezolage 2 an den
Kontaktstellen 8 kontaktiert sind und an den Nuten 9 die
dazwischen liegenden Piezolagen 2 überbrücken.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind
die nach innen versetzten Bereiche Nuten 10, die hier an
jeweils gegenüberliegenden Seiten des Piezoaktors 1 lie
gen. Die Nuten 10 sind hierbei nicht größer als die zwei
fache Schichtdicke der Piezolagen 2. Auch ist die Anbrin
gung eines hier nicht gezeigten Isolationsmaterial (z. B.
Kunststoff) in den Nuten 9 oder 10 möglich, wodurch die
mechanische Stabilität erhöht werden kann und jeweils ei
ne vollflächige Außenelektrode auf den Piezoaktor 1 auf
gebracht werden kann.
Claims (9)
1. Piezoaktor, mit
- - einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen (2) und dazwi schen angeordneten Innenelektroden (3, 4) und mit
- - einer wechselseitigen Kontaktierung der Innenelektro den (3, 4) mit Außenelektroden (5, 6), wobei
- - jeweils die Piezolage (2), die keine zu kontaktierende Innenelektrode trägt einen vorgegebenen Bereich (9; 10) nach innen versetzt ist.
2. Piezoaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass
- - die Außenelektroden Wellelektroden (5, 6) sind, die mit den Innenelektroden (3, 4) auf der jeweils nicht nach innen versetzten Piezolage (2) kontaktiert ist und den nach innen versetzten Bereich (9; 10) der dazwischen liegenden Piezolage (2) überbrückt.
3. Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass
- - die nach innen versetzten Bereiche (9) und die Außene lektroden (5, 6) an jeweils einer Ecke an einer Seiten fläche des Piezoaktors (1) liegen.
4. Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass
- - die nach innen versetzten Bereiche und die Außenelek troden an jeweils diagonal gegenüberliegenden Ecken des Piezoaktors (1) liegen.
5. Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass
- - die nach innen versetzten Bereiche (10) und die Au ßenelektroden (5, 6) an jeweils gegenüberliegenden Sei ten des Piezoaktors (1) liegen.
6. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Außenelektroden aus einem elektrisch leitenden Me tallstreifen, einem Sieb oder Netz bestehen.
7. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Mehrschichtaufbau der Piezolagen (2) jeweils am Fuß- und/oder am Kopfende mit einer elektrisch isolie renden Keramikplatte (12) versehen ist.
8. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- - die nach innen versetzten Bereiche (9; 10) mit Isolati onsmaterial versehen sind und dass
- - vollflächige Außenelektroden auf den Piezoaktor (1) aufgebracht sind.
9. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- - der Piezoaktor (1) zur Betätigung eines mechanischen Bauteils wie ein Ventil oder dergleichen heranziehbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19928191A DE19928191A1 (de) | 1999-06-19 | 1999-06-19 | Piezoaktor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19928191A DE19928191A1 (de) | 1999-06-19 | 1999-06-19 | Piezoaktor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19928191A1 true DE19928191A1 (de) | 2000-10-26 |
Family
ID=7911893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19928191A Ceased DE19928191A1 (de) | 1999-06-19 | 1999-06-19 | Piezoaktor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19928191A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011161144A1 (de) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer aktor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3150696A1 (de) * | 1981-12-21 | 1983-06-30 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Kontaktierung eines stapels aus piezoelektrischen plaettchen |
US4845399A (en) * | 1986-08-28 | 1989-07-04 | Nippon Soken, Inc. | Laminated piezoelectric transducer |
JPH07202286A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Toto Ltd | 積層型圧電セラミックス素子 |
DE19648545A1 (de) * | 1996-11-25 | 1998-05-28 | Ceramtec Ag | Außenelektrode für einen monolithischen Vielschichtaktor |
-
1999
- 1999-06-19 DE DE19928191A patent/DE19928191A1/de not_active Ceased
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US4845399A (en) * | 1986-08-28 | 1989-07-04 | Nippon Soken, Inc. | Laminated piezoelectric transducer |
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WO2011161144A1 (de) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer aktor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Publication of unexamined application with consent of applicant | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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