具有保护电阻的压电执行元件制造技术

具有许多压电层（３）的压电执行元件，在这些压电层之间分别设有一个层状电极（５；６），其中层状电极（５；６）交替地各自与一个连接电极（８；９；８’；９’；８”；９”）连接。在至少一个连接电极（８；９；８’；９’；８”；９”）和与这连接电极（８；９；８’；９’；８”；９”）相连接的层状电极（５；６）之间设有一个保护电阻（１６；１６’；１６”）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有保护电阻的压电执行元件专利技术涉及一种压电执行元件，正如它例如可以应用作为在内燃发动 机喷油设备里的调整装置那样。技术背景由技术背景已知有陶瓷的压电执行元件，其中充分利用了压电效应用于使构件实现运动。例如专利文件DE 198177 C2公开了一种压电 执行元件，它由一种陶瓷压电体组成。压电体由许多压电层组成，在这 些层之间分别设有一个层状电极。层状电极此处交替地与一个连接电极 连接，因此直接相邻的层状电极分别与不同的连接电极连接。若在二个 连接电极之间加上直流电压，那么在层状电极之间就形成一个电场。这 引起了压电层在其厚度上发生变化，从而总的来看使压电执行元件的 长度发生变化。因此可以根椐所设定的电压应用压电执行元件作为调整 构成，例如用在燃油喷油设备里。由于有许多层电极，它们只有小的间 距，因此可以作用一个4艮高的电场，而不必应用过度高的电压。这就允 许，用相对^的控制电压来引起压电执行元件的 一 个大的行程。层状电极相互具有小的间距，大多在50至100pm的范围里，然而 这也是这种压电执行元件设计方案的一个弱点。层状电极由一种金属， 例如银或银钯組成，而且这种金属在陶瓷压电层之间具有一定的扩散运 动性。因此逐渐可能发生以下情况在二个相邻的层电极之间由于金属 的层电极材料的扩散而产生一种导通桥并因此在二个连接电极之间产 生短路。因为连接电极正常情况下是相互电绝缘的，因此现在一个^艮高 的电流就流过这导通桥，这一方面意味着电压损失，另一方面导致在这 部位里严重发热。这种发热造成损伤的加大并可能最终导致压电执行元 件的破坏。
技术实现思路
按照专利技术的压电执行元件比较而言具有以下优点这种压电执行元 件即使在二个层电极之间发生短路时也一如既往地工作。这是通过如下方法来达到的在至少一个连接电极和各自的层电极之间都设有保护电阻。这些电阻的尺寸确定应保证，如果在二个层电极之间形成一个导通 桥，那么现在流动的高的泄漏电流使各自的保护电阻熔化断开。因而就 使得在有故障的层电极和所涉及的连接电极之间的电连接中断，因此对 应的层电极不再与连接电极连接并且因此位于其间的压电层也不再受 到电场的作用，然而其余的层电极如以前一样仍起作用。因为对于压电 执行元件来说，正如它们被应用在直接喷油的内燃发动机的喷油嘴里那 样，设有几百个压电层并因此也有这些层电极，这对于压电执行元件的 总行程实际上不起作用，因此这种压电执行元件即使在一些层失效时也 可以没有问题地控制喷油嘴。通过这些从属权利要求可以实现专利技术对象的有利改进方案。在一种 有利的设计方案中分别在层电板之内设计有保护电阻，因此不必使连接 电极和压电执行元件的其佘几何形状发生改变。保护电阻有利地布置在 层电极之间并且例如设计成条带状，其中这条带设计成相对近地在连接 电极上或者在指向连接电极的层电极的边缘上。条带由一种材料组成， 这种材料具有一种相应的电阻并因此形成保护电阻。此处可以设有一个 或多个条带。保护电阻可以有利地通过一种颗粒状的，压电作用的材料构成，其 中颗粒涂覆一种金属层。在这颗粒状，压电作用的材料之内通过这种金 属层就产生了电线路，其中通过金属层的层厚可以调整电阻的大小。若 通过这保护电阻的电流超过某一个大小，那么金属就熔化，这些颗粒就 涂覆有这金属，而且变得能够流动，因此使电阻最终中断。此处，颗粒 的金属层优先由同一种材料组成，层电极也由这种材料组成。层电极之间的保护电阻也可以由电阻桥构成，因此在一个条带里设 有一个或多个电阻桥，它们构成了保护电阻。通过这种电阻桥的宽度和长度同样也可以调整保护电阻。也可以按如下方法来构成保护电阻在 连接电极和层电极之间设有金属的电阻桥，其宽度的选摔应使电阻位于 所希望的范围里。 一种这样的布置首先在圓柱形压电执行元件时是有利 的，在这些压电执行元件中连接电极布置在内部。这里可以设有至层电 极的径向布置的，连片状的连接，它们构成了保护电阻。在另 一个有利的设计方案中连接电^L设计成螺旋状巻绕的丝，它在 压电执行元件的内部建立起与层电极的连接。这里螺旋状巻绕的丝与层 电极具有一个这样的点状接触，以至于因此构成一个适合的保护电阻。附图说明附图中表示了按照本专利技术的压电执行元件的各种不同的实施例。附图所示为图1:具有矩形断面的一个压电执行元件，正如由技术背景中已知 的那样；图2: —个按照专利技术的，具有对应保护电阻的压电执行元件的等效 电路图；图3a和图3b: —个具有矩形断面的按照本专利技术的压电执行元件的 二个相邻的层电极；图4a和图4b:同样为一个矩形压电执行元件的二个相邻的层电极， 其中保护电阻在这里设计成不同的；图5: —个保护电阻的放大图，正如它可以设于层电极之内；图6:另外一个实施例，其中压电执行元件具有一个矩形的横断面， 然而具有圆柱形的连接电极；图7:按图6所示一个压电执行元件的横断面图；图8:具有布置在里面的连接电极的一个圆柱形压电执行元件；图9a和9b:图8所示圆柱形压电执行元件的二个层电极；图10:另一个实施例的一个层电极，正如它可以应用在一个圆柱形压电执行元件中那样；图11: 一个位于里面的连接电极，正如它可以应用在一个圆柱形压电执行元件中那样；图12:具有二个示范表示的层电极的一个圆柱形压电执行元件和一个应用于这样的压电冲丸行元件的一个螺旋状连接电极； 图13:具有一个涂覆层的螺旋状连接电极； 图14:按照图13沿着A-A线的连接电极的一个剖视图； 图15:对应于图14的另外一种横断面，此时设有相应的保护电阻。具体实施方式图1表示了一个压电执行元件1,正如它由技术背景中已知的并具 有一种矩形横断面那样，其中边棱被倒角。压电执行元件l具有许多压 电层3，它们由一种压电作用的陶瓷材料制成。在压电层3之间分别设 有一个金属的层电极5， 6,其中各自相邻的层电极5， 6相互通过位于它们中间的压电层3电绝缘。层电极5的一半与第一连接电极8相连， 而各自相相邻的连接电极6与第二连接电极9连接。连接电极8， 9这 里置于压电执行元件l的表面上并导电地与各自的导电极5， 6相连接。 连接电极8， 9具有大的柔韧性，因此尽管压电执行元件1的长度有变 化但总是保留与各自层电极5， 6的电连接。连接电极8, 9与电接线11, 12连接，用它们可以在连接电级8， 9之间加上电压。由于在连接电极8， 9之间加上一个电压，因而在层电极5， 6之间 产生一个电场> 该电场透过压电层3。根据电压并因此根据电场的高低 不同使压电层3的厚度发生改变，并因此使压电执行元件1的总长发生 改变。这就允许用这压电执行元件1 4艮快地4艮精密地使一个相应的调整 构件运动。层电极5, 6由一种金属例如银或银钯組成，其中这种金属在陶资 内具有一定的可活动性，压电层3就由陶瓷组成。尤其是在压电执行元 件1较长时间工作时这可能会使金属从层电极5, 6里脱落并形成一个 在二个相邻的层电极5， 6之间的导通桥14。 一种这样的导通桥14导致 了在二个相邻的层电极5, 6之间发生短路，从而现在就有一个相应高 的电流流过这导通桥14。这局部造成压电执行元件1的强烈加热并因此 使金属的层电极5， 6熔化，这最终导致压电执行元件1的破坏。为了防止压电执行元件1的这种破坏，本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有多个压电层（３）的压电执行元件，在压电层之间分别布置了层电极（５；６），其中层电极（５；６）交替地与相应连接电极（８；９；８’；９’；８”；９”）连接，其特征在于，在至少一个连接电极（８；９；８’；９’；８”；９”）和与该连接电极（８；９；８’；９’；８”；９”）连接的层电极（５；６）之间设有保护电阻（１６；１６’；１６”）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-9-27 10 2005 046 118.21.具有多个压电层(3)的压电执行元件，在压电层之间分别布置了层电极(5；6)，其中层电极(5；6)交替地与相应连接电极(8；9；8’；9’；8”；9”)连接，其特征在于，在至少一个连接电极(8；9；8’；9’；8”；9”)和与该连接电极(8；9；8’；9’；8”；9”)连接的层电极(5；6)之间设有保护电阻(16；16’；16”)。2. 按权利要求1所述的压电执行元件，其特征在于，所述层电极 (5; 6)由在相应两个压电层(3)之间的金属层构成。3. 按权利要求1或2所述的压电执行元件，其特征在于，所迷保 护电阻(16; 16'; 16)布置在层电极(3)内部。4. 按权利要求3所迷的压电执行元件，其特征在于，所述保护电 阻(16; 16，； U，，)在层电极(3 )内部构成至少一个条带。5. 按权利要求3或4所述的压电执行元件，其特征在于，所述保 护电阻(16; 16'; 16)由颗粒状的、压电作用的材料构成，其中颗粒 涂覆了金属层。6. 按权利要求5所迷的压电执行元件，其特征在于，所迷颗粒的 金属涂覆层由与金属的层电极(3)相同的材料构成。7. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：T波尔，F博克金，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[]