用于电接触压电叠层的器件以及压电叠层及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种压电器件（10），其具有用于电接触压电叠层（12）的接触器件（32），其中接触器件（32）具有：导电的曲折结构（34），其用于使接触器件（32）与压电叠层（12）的内电极（76）电接触；以及导电的接触装置（36），其用于从压电叠层（12）之外电接触接触器件（32）。曲折结构（34）和接触装置（36）被布置为彼此间隔开，其中设置有连接元件（38），以便导电地连接接触装置（36）和曲折结构（34）并且同时去耦合接触装置（36）与曲折结构（34）之间的力。

Piezoelectric laminate for electrical contact and piezoelectric laminate and method of manufacturing the same

The invention relates to a piezoelectric device (10), which has an electrical contact for a piezoelectric stack (12) of the contact device (32), wherein the contact device (32) has a tortuous structure conductive (34), which is used for the contact device (32) and piezoelectric stack (12). The inner electrode (76) electrical contact; and the conductive contact device (36), which is used for the piezoelectric stack (12) outside the electric contact device (32). Winding structure (34) and the contact device (36) are arranged spaced apart from each other, which is provided with a connecting element (38), so that the electrically connected contact device (36) and (34) and at the same time winding structure coupling contact device (36) and (34) between the winding structure of force.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压电器件、一种用于电接触压电叠层的接触器件以及一种用于制造这样的压电器件的方法。
技术介绍
常常用在燃料喷射器的驱动装置中的亦称压电叠层或压电堆的压电陶瓷叠层通常由多个相叠地堆叠的压电元件、例如陶瓷层构成。市售压电叠层常常具有300个以上这样的陶瓷层。为了产生压电叠层的长度改变、所谓的行程（Hub），使元件遭受电场。在此，压电效应导致压电陶瓷的伸长。压电堆单层的伸长之和得出整个压电叠层的行程。电场借助于所谓内电极生成，所述内电极布置在每个单独的陶瓷层之上和之下。也就是说，在各个陶瓷层之间交替地存在正内电极和负内电极，所述内电极被用电荷周期性地充电并再次放电。内电极的接触通常通过处于压电叠层的侧面上的外部金属化部来进行。在此，外部金属化部分别仅仅接触每第二内电极、与相对外部金属化部分别错开一个电极。在压电叠层周期地伸长时，在总压电器件的寿命期间在陶瓷中和在外部金属化部中形成伸长裂缝。例如，在压电执行器的寿命中，长度改变周期的常见数目为大于109个周期。所形成的裂缝可能导致电接触或由于裂缝而悬浮的内电极的中断，并且因此妨碍或甚至阻止压电叠层的长度改变。应当为位于中间的陶瓷层生成电场的每个有效层、即每个正和负内电极因此应当尽可能持久地被接触。这些前提也应当在压电叠层的上端面和下端面处的边缘区域中被满足。由于压电叠层端面通常具有与由金属构成的接界组件的金属接触，因此用于同接界金属组件电绝缘的剩余间隔常常非常小。因此，对接触的要求是在安装期间非常高的位置精度，以便因此优选地保证：接下来施加的绝缘部更工艺安全和充分地将内电极的接触绝缘以及将压电叠层的侧面绝缘。通常，陶瓷内电极或外部金属化部与安装在其上的接触之间的接触位置对于机械载荷、比如拉力载荷、剪切力或振动是敏感的。一般而言，因此要求在陶瓷表面处的接触位置上避免这样的载荷。但是避免这样的载荷常常是不可能的。图17和18示出了根据现有技术的压电元件10。压电器件10具有压电叠层12，该压电叠层12在相对的两个侧面14处通过外部金属化部16被电接触。在此，接触18通过直接施加在外部金属化部16处的第一接触元件20以及在压电叠层12的上部区域中直接与第一接触元件20接触的第二接触元件22进行，该第二接触元件22延伸超出压电叠层12，以便因此能够从外部被接触。如在图18中可见，力、即例如轴向力24、径向力26、侧向力28和扭转力30可以从外部作用于第二接触元件22。由于第二接触元件22在划圈区域中直接与第一接触元件20连接，因此这样的力直接传递到第一接触元件20上。由此尤其是可以在压电叠层12的上部区域中导致接触元件20的松脱。但是这些力也可以进一步向下在第一接触元件20中延伸，并且也在那里导致接触18的不期望的松脱。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提出一种用于压电叠层的接触，所述接触相对于从外部作用的力较少地敏感。该任务通过具有权利要求1的特征的压电器件来解决。接触器件以及用于制造这样的压电器件的方法是并列权利要求的主题。本专利技术的有利的改进方案是从属权利要求的主题。一种压电器件具有：压电叠层，其具有多个在压电叠层的纵向延伸方向上相叠地堆叠的压电元件，所述压电元件具有布置在其之间的电极层以用于形成内电极；以及接触器件，其用于电接触压电叠层。接触器件具有：导电的曲折结构，其用于使接触器件与内电极电接触；以及导电的接触装置，其用于从压电叠层之外电接触接触器件。曲折结构和接触装置彼此间隔开地布置。设置有连接元件，其用于导电地连接接触装置和曲折结构并且用于接触装置与曲折结构之间的力去耦合。通过使用接触器件，可以可靠地以长寿命实现压电叠层的内电极的接触，因为从外部作用于接触器件的接触装置的力通过特殊构造的连接元件不再传递给曲折结构，使得该曲折结构不会由于从外部作用的力而从内电极松开。压电叠层大多有利地具有非活性区域和活性区域，其中非活性区域被考虑用于使压电叠层绝缘。为了实现压电叠层的活性区域的特别好的接触，曲折结构在压电叠层的纵向延伸方向上优选地在整个活性区域上延伸。曲折结构优选地与压电叠层直接接触地布置，而接触装置和连接元件在径向上与压电叠层间隔开地布置。由此有利地保证：仅仅曲折结构建立与压电叠层的内电极的电接触。由于连接元件以及接触装置都与压电叠层间隔开，因此优选地不存在以下危险，即产生接触装置与内电极的不想要的不利的接触。曲折结构优选地尤其是在使用导电粘接剂的情况下被粘接到压电叠层的侧面上。在此，侧面可以具有或不具有外部金属化部。替代地也可以将曲折结构焊接到压电叠层处的附加地施加的外部金属化部上。因此，可以分别实现曲折结构与压电叠层的内电极的有利的可靠的电接触。压电叠层有利地具有至少四个侧面，所述侧面通过拐角区域彼此连接。在此，曲折结构优选地布置在第一侧面处，其中接触装置有利地布置在第二侧面处，第二侧面与第一侧面优选相邻。在此，连接元件围绕端部区域延伸，该端部区域将第一和第二侧面优选彼此连接。由此，接触装置被布置为与曲折结构基本上错开90°，更确切地说优选地被布置为使得接触装置位于压电叠层的不具有外部金属化部而是例如具有绝缘面的侧面处。由此有利地在绝缘面的表面上得出充足的泄露电流路径。压电叠层有利地具有第一和第二闭合区域，其中接触装置延伸超出所述闭合区域至少之一。由此，接触装置可以有利地良好地从外部被接触。接触装置特别优选地在接触装置延伸超出闭合区域的区域中具有绝缘壳，以便因此能够特别有利地将接触装置与压电器件的其它元件绝缘。特别优选的是，该绝缘壳延伸直至接触装置处的分叉元件与接触装置本身之间形成的间隔中。于是，有利地存在如下绝缘壳：其将接触器件的尽可能大的区域去绝缘并且仅仅空出接触器件的上部区域以用于有利地从外部进行接触。为了能够实现压电叠层的内电极的特别良好的电接触，优选地设置两个接触器件，所述接触器件的曲折结构分别布置在压电叠层的相对的侧面处、尤其是配备有外部金属化部的侧面处。进一步有利的是，压电叠层是全活性压电叠层，因为因此可以在施加电场时实现尽可能大的行程。压电叠层和固定在其上的接触器件优选地被塑料外罩包围以用于绝缘。压电器件附加地为了绝缘有利地围绕具有接触器件的压电叠层和可选塑料外罩具有尤其是用硅树脂形成的浇注件。一种用于电接触压电叠层的接触器件具有：导电的曲折结构，其用于使接触器件与压电叠层的内电极电接触；以及导电的接触装置，其用于从压电叠层之外电接触接触器件。曲折结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电器件（10），具有：压电叠层（12），其具有多个在压电叠层（12）的纵向延伸方向（42）上相叠地堆叠的压电元件（72），所述压电元件（72）具有布置在其之间的电极层（74）以用于形成内电极（76）；以及至少一个接触器件（32），其用于电接触压电叠层（12）；其中接触器件具有：导电的曲折结构（34），其用于使接触器件（32）与内电极（76）电接触；以及导电的接触装置（36），其用于从压电叠层（12）之外电接触接触器件（32）；其中曲折结构（34）和接触装置（36）被布置为彼此间隔开，其中设置有连接元件（38），其用于导电地连接接触装置（36）和曲折结构（34）并且用于接触装置（36）与曲折结构（34）之间的力去耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.18 DE 102014214018.81.一种压电器件（10），具有：
压电叠层（12），其具有多个在压电叠层（12）的纵向延伸方向（42）上相叠地堆叠的压电
元件（72），所述压电元件（72）具有布置在其之间的电极层（74）以用于形成内电极（76）；以
及
至少一个接触器件（32），其用于电接触压电叠层（12）；
其中接触器件具有：导电的曲折结构（34），其用于使接触器件（32）与内电极（76）电接
触；以及导电的接触装置（36），其用于从压电叠层（12）之外电接触接触器件（32）；
其中曲折结构（34）和接触装置（36）被布置为彼此间隔开，其中设置有连接元件（38），
其用于导电地连接接触装置（36）和曲折结构（34）并且用于接触装置（36）与曲折结构（34）
之间的力去耦合。
2.根据权利要求1所述的压电器件（10），
其特征在于，曲折结构（34）与压电叠层（12）直接接触地布置，并且接触装置（36）和连
接元件（38）被布置为在径向上与压电叠层（12）间隔开。
3.根据权利要求1或2之一所述的压电器件（10），
其特征在于，曲折结构（34）尤其是在使用导电粘接剂（78）的情况下被粘接到压电叠层
（12）的侧面（14，14'）上,或者曲折结构（34）被焊接到压电叠层（12）的外部金属化部（16）
上。
4.根据权利要求1至3之一所述的压电器件（10），
其特征在于，压电叠层（12）具有至少四个侧面（14），所述侧面（14）通过拐角区域（79）
彼此连接；
其中曲折结构（34）布置在第一侧面（14）处；
其中接触装置(36)布置在第二侧面（14'）处，第二侧面（14'）与第一侧面（14）相邻；
其中连接元件（38）围绕着连接第一和第二侧面（14，14'）的拐角区域（79）延伸。
5.根据权利要求1至4之一所述的压电器件（10），
其特征在于，压电叠层（12）具有第一和第二闭合区域（84，86），其中接触装置（36）延伸
超出所述闭合区域的至少之一（84），其中接触装置（36）在接触装置（36）延伸超出闭合区域
（84）的区域中尤其是具有绝缘壳（80），所述绝缘壳（80）尤其是延伸直至接触器件（32）的分
叉元件（66）与接触装置（36）之间形成的间隔（70）中。
6.根据权利要求1至5之一所述的压电器件（10），
其特征在于，设置两个接触器件（32），所述接触器件（32）的曲折结构（34）分别布置在
压电叠层（12）的相对的侧面（14，14'）处。
7.用于电接触压电叠层（12）的接触器件（32），
具有：导电的曲折结构（34），其用于使接触器件（32）与压电叠层（12）的内电极（76）电
接触；以及导电的接触装置（36），其用于从压电叠层（12）之外电接触接触器件（32）；
其中曲折结构（34）和接触装置（36）被布置为彼此间隔开，其中设置有连接元件（38），
其用于导电地连接接触装置（36）和曲折结构（34）并且用于接触装置（36）与曲折结构（34）
之间的力去耦合。
8.根据权利要求7所述的接触器件（32），
其特征在于，曲折结构（34）在压电叠层（12）的纵向延伸方向（42）上延伸，其中接触装
置（36）被布置为基本上平行于纵向延伸方向（42）。
9.根据权利要求7或8之一所述的接触器件（32...

【专利技术属性】
技术研发人员：A劳滕施勒格，M昂鲁，C聪施特鲁尔，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE