具有焊接在其上的连接器的换能器制造技术

公开了一种包括压电元件(3)的换能器(2)。第一电极(6)被设置在压电元件(3)的第一表面上，第二电极(7)被设置在压电元件(3)的第二表面上。第一电极(6)和/或第二电极(7)沿着使得第一表面和第二表面互连的中间表面(8)的一部分延伸。第一铲式连接器(9)被焊接在第一电极(6)的一部分上，以及第二铲式连接器(10)被焊接在第二电极(7)的一部分上。换能器(2)适于以自动化方式被制造。

Transducer having connector welded thereon

A transducer (2) including a piezoelectric element (3) is disclosed. The first electrode (6) is disposed on the first surface of the piezoelectric element (3), and the second electrode (7) is disposed on the second surface of the piezoelectric element (3). The first electrode (6) and / or the second electrode (7) extend along a portion of an intermediate surface (8) that interconnects the first surface and the second surface. The first shovel type connector (9) is soldered to a portion of the first electrode (6), and the second shovel type connector (10) is soldered to a portion of the second electrode (7). The transducer (2) is adapted to be manufactured in an automated manner.

【技术实现步骤摘要】
具有焊接在其上的连接器的换能器
本专利技术涉及包括压电元件的换能器。压电元件包括第一电极和第二电极。连接器被焊接到压电元件的电极上。本专利技术还涉及一种用于制造换能器的方法
技术介绍
诸如超声波换能器等的换能器经常包括主动振动元件，例如压电元件的形式。压电元件一般地被封装在壳体中，该壳体用作进入到介质的超声波窗口，换能器应当在介质中传送和/或接收压力波。此外，压电元件一般地包括一个或多个电极层，该电极层直接施加在压电元件的一个或多个表面上。通过接触这些电极，例如，借助于连接到电极上的导线，而实现到压电元件的电接触。之前，手动地执行接触过程。这是耗时的并且在电极和接触导线之间提供了不可靠的电接触。US8,136,411B2公开了用于超声波流量计的压电组件。压电元件包括第一面和第二面。第一电极接合第一面，并且第二电极接合第二面。导电垫片连接器被连接到第一电极，并且第一导线被电连接到垫片连接器。DE102009052814B3公开了超声波换能器，该换能器包括具有前侧和后侧的压电元件，各侧被设置有电极。至少一个电极沿着压电元件的使得前侧和后侧互连的表面延伸。电连接元件(导线的形式)被设置成与电极接触。在US8,136,411B2和DE102009052814B3中公开的压电元件不适于自动化制造。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供一种换能器，该换能器适于在自动化制造过程中被制造。本专利技术的实施例的另一目的是提供一种换能器，其中以可靠的方式提供电极和连接器之间的电接触。本专利技术的实施例的又一目的是提供一种用于以自动化方式制造换能器的方法。根据第一方面，本专利技术提供一种换能器，该换能器包括压电元件，该压电元件包括：第一电极，所述第一电极被设置在压电元件的第一表面上；第二电极，所述第二电极被设置在压电元件的第二表面上，第二表面被设置成与第一表面相反；以及中间表面，所述中间表面使得第一表面和第二表面互连，其中，第一电极沿着中间表面的至少一部分朝向第二表面延伸，和/或第二电极沿着中间表面的至少一部分朝向第一表面延伸，换能器还包括焊接在第一电极的一部分上的第一铲式连接器，所述第一铲式连接器具有第一自由连接器端；以及焊接在第二电极的一部分上的第二铲式连接器，所述第二铲式连接器具有第二自由连接器端，所述第一自由连接器端和所述第二自由连接器端被设置在压电元件的相同侧。因此，根据第一方面，本专利技术涉及一种包括压电元件的换能器。在本文中，术语“换能器”应当被理解为意味着适于将一种能量形式的信号转换为另一种能量形式的信号的装置。例如，超声波换能器适于将声波转换为电信号。由此，超声波换能器可以是例如用于超声波流量测量的超声波能量计等。在本文中，术语“压电元件”应当被理解为意味着如下的元件：该元件响应于施加到元件上的机械应力能够积累电荷。因此，形成超声波换能器的一部分的压电元件能够响应于在设置超声波换能器的介质中传播的声波而积累电荷。压电元件包括设置在压电元件的第一表面上的第一电极和设置在压电元件的第二表面上的第二电极。第二表面设置成与第一表面相反。因此，第一电极和第二电极也被设置成彼此相反。例如，第一表面和第二表面可以基本上彼此平行地延伸，其中在此情况下，第一表面和第二表面在它们之间被设置一距离，该距离沿着所述表面不会改变。压电元件还包括使得第一表面和第二表面互连的中间表面。例如，压电元件可以具有盘形形状，在此情况下，第一和第二表面形成圆盘的平坦的且相反的侧面，并且中间表面形成设置在圆盘的平坦的且相反的侧面之间的圆柱形表面。第一电极沿着中间表面的至少一部分朝向第二表面延伸，和/或第二电极沿着中间表面的至少一部分朝向第一表面延伸。因此，第一电极可以从第一表面延伸到中间表面的一部分上，然而第二电极只被设置在第二表面上。作为替代方案，第二电极可以从第二表面延伸到中间表面的一部分上，然而第一电极只被设置在第一表面上。作为另一替代方案，第一电极和第二电极都可以延伸到中间表面上。电极可以整体地延伸到相反表面的边缘处，或者甚至延伸到相反表面的一部分上。替代地，电极可以只沿着从支承电极的表面到相反表面的路径的一部分延伸。当电极中的至少一个延伸到中间表面时，比较容易接触到两个电极，并且容易在远离压电元件的相同方向上朝向信号处理单元等传递来自两个电极的电信号。第一铲式连接器被焊接在第一电极的一部分上，并且第二铲式连接器被焊接第二电极的一部分上。在本文中，术语“铲式连接器”应当被理解为意味着是刚性的且能够保持形状的连接器。有利的是，借助于被焊接到电极上的铲式连接器来建立到电极的电连接。焊接技术在电极和铲式连接器之间提供好的电连接。因为铲式连接器是刚性的且能够保持形状的，所以它们能够简单地被定位成靠近电极，并且在执行焊接的同时在不需要其他的支撑的情况下，它们将能够保持在该位置中，这允许完全自动化地执行焊接步骤，并且由此能够以节约成本和可靠的方式制造换能器，这明显地降低了电极和连接器之间的连接失效的风险。此外，铲式连接器能够简单地被供给到自动化生产线中，例如使用带卷、散装式供料器等，由此使得本专利技术的换能器非常适于在自动化制造过程中被制造。第一/第二铲式连接器可以被焊接到第一/第二电极的被设置在第一/第二表面上的一部分上，被焊接在第一/第二电极的沿着中间表面延伸的一部分上，或者甚至被焊接到第一/第二电极的延伸到第二/第一表面的一部分上。所述第一铲式连接器具有第一自由连接器端，并且第二铲式连接器具有第二自由连接器端。所述第一自由连接器端和所述第二自由连接器端被设置在压电元件的相同侧。在本文中，术语“自由连接器端”应当被理解为意味着铲式连接器的被设置为与连接到压电元件的电极的端部相反的端部。铲式连接器的自由连接器端一般地被连接到信号处理单元等。有利地，第一自由连接器端和第二自由连接器端被设置在压电元件的相同侧，因为这使得容易将两个自由连接器端连接到被设置在压电元件的那一侧的信号处理单元等。如上所述，第一电极和第二电极可以沿着中间表面的至少一部分延伸。根据该实施例，第一铲式连接器和第二铲式连接器可以被焊接到相应电极的沿着中间表面延伸的一部分上。第一电极可以延伸到第二表面上和/或第二电极可以延伸到第一表面上。例如，第一电极可以只设置在第一表面上，然而第二电极可以经由中间表面延伸自第二表面并且延伸到第一表面的一部分上。由此，第一铲式连接器和第二铲式连接器可以被焊接到相应电极的设置在第一表面上的一部分上。这使得非常便利地经由铲式连接器将两个电极连接到相同的信号处理单元等。因此，第一铲式连接器可以被焊接在第一电极的被设置在第一表面上的一部分上，并且第二铲式连接器可以被焊接第二电极的沿着中间表面设置的一部分上和/或被焊接在第二电极的被设置在第一表面上的一部分上。第一铲式连接器和/或第二铲式连接器可以被焊接到第一/第二电极的沿着中间表面设置的一部分上。如上所述，该实施例使得便利地经由铲式连接器将两个电极连接到相同的信号处理单元等。第一铲式连接器和/或第二铲式连接器沿着至少一个方向可以是挠性的。根据本实施例，第一铲式连接器和/或第二铲式连接器能够吸收压电元件和/或铲式连接器的微小移动，由此防止建立在电极和铲式连接器之间的电接触被断开。此种微小移动可以是由压电元件和/或铲式连接器由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换能器(2)，该换能器包括压电元件(3)，该压电元件(3)包括：第一电极(6)，所述第一电极被设置在压电元件(3)的第一表面上；第二电极(7)，所述第二电极被设置在压电元件(3)的第二表面上，第二表面被设置成与第一表面相反；以及中间表面(8)，所述中间表面将第一表面和第二表面互连，其中，第一电极(6)沿着中间表面(8)的至少一部分朝向第二表面延伸，和/或第二电极(7)沿着中间表面(8)的至少一部分朝向第一表面延伸，换能器(2)还包括：焊接在第一电极(6)的一部分上的第一铲式连接器(9)，所述第一铲式连接器(9)具有第一自由连接器端(11)；以及焊接在第二电极(7)的一部分上的第二铲式连接器(10)，所述第二铲式连接器(10)具有第二自由连接器端(12)，所述第一自由连接器端(11)和所述第二自由连接器端(12)被设置在压电元件(3)的相同侧。

【技术特征摘要】
2015.12.07 EP 15198197.41.一种换能器(2)，该换能器包括压电元件(3)，该压电元件(3)包括：第一电极(6)，所述第一电极被设置在压电元件(3)的第一表面上；第二电极(7)，所述第二电极被设置在压电元件(3)的第二表面上，第二表面被设置成与第一表面相反；以及中间表面(8)，所述中间表面将第一表面和第二表面互连，其中，第一电极(6)沿着中间表面(8)的至少一部分朝向第二表面延伸，和/或第二电极(7)沿着中间表面(8)的至少一部分朝向第一表面延伸，换能器(2)还包括：焊接在第一电极(6)的一部分上的第一铲式连接器(9)，所述第一铲式连接器(9)具有第一自由连接器端(11)；以及焊接在第二电极(7)的一部分上的第二铲式连接器(10)，所述第二铲式连接器(10)具有第二自由连接器端(12)，所述第一自由连接器端(11)和所述第二自由连接器端(12)被设置在压电元件(3)的相同侧。2.根据权利要求1所述的换能器(2)，其中第一电极(6)和第二电极(7)沿着中间表面(8)的至少一部分延伸。3.根据权利要求1或2所述的换能器(2)，其中第一电极(6)延伸到第二表面上和/或第二电极(7)延伸到第一表面上。4.根据权利要求3所述的换能器(2)，其中第一铲式连接器(9)被焊接在第一电极(6)的被设置在第一表面上的一部分上，并且其中第二铲式连接器(10)被焊接在第二电极(7)的沿着中间表面(8)设置的一部分(7a)上和/或被焊接在第二电极(7)的被设置在第一表面上的一部分上。5.根据前述权利要求的任一项所述的换能器(2)，其中第一铲式连接器(9)和/或第二铲式连接器(10)被焊接在第一/第二电极(6、7)的沿着中间表面(8)设置的一部分(6a、7a)上。6.根据前述权利要求的任一项所述的换能器(2)，其中第一铲式连接器(9)和/或第二铲式连接器(10)沿着至少一个方向是挠性的。7.根据权利要求6所述的换能器(2)，其中第一铲式连接器(9)和/或第二铲式连接器(10)沿着基本上垂直于第一表面和/或第二表面的方向是挠性的。8.根据前述权利要求的任一项所述的换能器(2)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏林·尼尔森，亨里克·克里斯滕森·里克，托本·安比·克里斯滕森，
申请(专利权)人：丹佛斯有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK