压电陶瓷的多层执行器、用于制造压电陶瓷的多层执行器的方法和喷射系统技术方案

根据本发明专利技术，提出一种具有至少一个可伸长的外电极的压电陶瓷的多层执行器，所述外电极提供了至少两个在所述外电极的供电电势接头区域和所述多层执行器的压电堆垛的通过所述外电极接触的相应的内电极之间的电流路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电陶乾的多层执行器、用于制造压电陶瓷的 多层执行器的方法和喷射系统本专利技术涉及一种压电陶瓷的多层执行器、 一种用于制造压电陶瓷的 多层执行器的方法和一种具有压电陶瓷的多层执行器的喷射系统。喷射系统，特别是无漏油的同路喷射系统，需要高压室中的控制件， 例如压电执行器或压电陶乾的多层执行器。为了确保即使在直至2000bar的高压下压电执行器也能工作，压力必须在旁侧也能作用到压 电堆垛或压电陶资体上，以便辅助支持压电执行器的压电堆垛的伸长性。这种压电扭一f亍器例如在WO 02/061856 Al中有所i己载。其中该压电 执行器的陶资体包封有聚合物密封圈或塑料密封圈。然而对于至本申请 的申请日公知的燃料而言，在例如2000bar的高燃料压力下，陶瓷体相见的燃料的有时无法避免的导电性，例如由于含有少量的酸，在压电陶 瓷被少量浸湿时可能就已经出现在压电执行器的内电极之间的电压击 穿。另外在极化裂缝(Polungsrissen )处会出现塑料包封的高度膨胀， 这恶化了所述问题。另外在WO 02/061856 Al中说明了在压电堆垛和聚 合物密封圈或塑料密封圈之间使用填充材料。但对于所述填充材料而言 存在如下问题在压电堆垛膨胀时，填充材料会流入到所产生的中间空 间或缝隙中，在压电堆垛反向移动时，填充材料会被损坏。因此，在压 电执行器的工作期间，填充材料被耗尽或损坏。减少的填充材料却引起 在外部施加在压电执行器上的压力无法再有效地传递到压电堆垛上。此外申请人知道，为了将压力传递到压电执行器的压电堆垛上，采 用密闭地密封的金属的套管来解决，该套管使得液压力通过例如由塑料 构成的填充物质传递到压电陶瓷体的侧面上。申请人所知道的这种解决 方案却有如下缺点塑料的热膨胀系数大于压电陶瓷的热膨胀系数多个 数量级，因此需要例如借助充有空气或气体的空腔来实现体积补偿。所 需要的空腔却大大地减小了可在旁侧传递到压电陶瓷或压电堆垛上的 力，从而明显减小了对压电堆垛的纵向伸长的辅助支持。另外，在这种公知的解决方案中存在提高执行器的必需的占用空间的问题。因为由于塑料的热膨胀系数大于金属壳层，填充材料的体积不 可以超出 一定的量，否则在工作中出现的温度和压力的极端组合的情况 下可能会超出金属壳层的最大可承受的压力幅度。在如上所述填充壳层 和压电堆垛之间的空腔时，对于多层执行器的紧凑的和节省空间的构造 方式来说，很难或者不可能实现必需的体积减小，因为金属壳层的内直 径和压电堆垛的外接触部分之间的距离的大小必须按比例来选择，以侵_ 在生产条件下给定的造型精度以及工作条件下压电堆垛和金属壳层的 形状变化的情况下处处都能保证足够的钝化厚度。另外，申请人已知一种具有紧凑结构的压电堆垛的接触机构，该接触才几构由用于正极和负才及的直径约为lmm的每个金属销钉构成，该金 属销钉分别通过大约60个金属丝与压电堆垛的外金属部分导电地连接。 这些销钉优选延伸经过压电堆垛的整个长度。在此，这些金属丝以相同 的距离固定在销钉和压电堆垛的外金属部分上，从而在金属部分或金属 丝中断时压电堆垛的电容最多损失1/60。但该解决方案并不适于随之实 现接触机构，特别是用于正极和负极的销钉、压电堆垛的移动，特别是 伸长。另外，通过金属销钉和用于接触压电堆垛的金属部分的所配设的 金属丝来制造接触机构比较昂贵。此外，由销钉和金属丝构成的外接触 部分或压电堆垛的外电极的电流负载能力较小。这特别是在局部短路时 到导致问题，这些问题会直至导致多层执行器的损坏。本专利技术的目的在于，提供一种压电陶瓷的多层执行器，特别是一种 尽可能紧凑的压电陶瓷的多层执行器，其中多层执行器的外电极的电中 断不会导致或者仅仅导致能工作的压电层的最小损失。另一目的是，提出一种具有高电流负载能力的压电陶瓷的多层执行 器，特别是一种尽可能紧凑的压电陶瓷的多层执行器，其中多层执行器 的外电极的电中断不会导致或者仅仅导致能工作的压电层的最小损失。本专利技术的另一目的在于，提供一种压电陶瓷的多层执行器，其中在 外部施加在多层执行器上的压力尽可能有效地传递、特别是分布到多层 执行器的压电堆垛上。本专利技术的目的还在于，提出一种多层执行器，其特别是即使在高压 环境下，例如在超出2000bar的环境下也能得到保护防止电压击穿。根据本专利技术，其中至少一个所述目的通过具有权利要求1的特征的 压电陶资的多层执行器和Z或通过具有权利要求20的特征的方法和/或通过具有权利要求21的特征的喷射系统得以实现。因此，根据本专利技术，提出一种带有压电堆垛的压电陶瓷的多层执行 器，该压电堆垛具有N个压电层，其中至少一个可伸长的外电极提供了 至少两个在外电极的供电电势接头区域和压电堆垛的通过外电极接触 的相应的内电才及之间的电流-各径。因此，即使在任一 内电极和相应的外电极之间局部中断和/或在该内 电极和与该内电极相邻的内电极之间中断，也会有利地存在至少另 一 个 在该内电才及和相应的外电极之间的电流路径。该另 一 电流路径可以直接 在该内电极和外电极的供电电势接头区域之间延伸，或者经由金属部分 和另一内电极延伸至供电电势接头区域。因此， 一个或多个中断所涉及 的所述内电极也可以-故有利地供应以电流，从而通过所述内电才及来触发 的相应的压电层保持能够工作。根据本申请，中断系指如下之处，即特 别是由于机械过载或材料裂缝，不再有电流流经该处。根据本专利技术对外电极的设计因此提供了 一种备用装置，用于备用地 给应接触的内电极供应电流。因此，即4吏在外电才及局部中断的情况下也 能确保压电堆垛不会损失电容或可工作的压电层。另外，本专利技术的外电极可伸长，从而它还适于参加压电堆垛的移动， 特别是压电堆垛的纵向移动。通过外电极的可伸长性和可移动性，确保 在外电极上很少出现或者不会出现拉应或剪应力。因此，对外电极的机 械负面影响或损坏的可能性得到减小。由此还减小了外电极中断的可能 性。本专利技术的有益设计和改进可由从属权利要求以及对照附图的说明得到。根据本专利技术的一种优选的设计，压电堆垛为圆柱形。在安装通常是 圆柱形的多层执行器或压电执行器之后，通过使用圆柱形的压电堆垛可 以实现压电堆垛的侧表面与多层执行器的外壳面之间的距离在横截面 中基本上处处相同。由此，多层执行器内的空间比通常的角状的压电堆 垛-故更好地利用。圆柱形的压电堆垛例如通过如下方式来制造，即它通 过冠状钻头由层叠和压制好的压电块切裁而成。根据另 一种优选的设计，外电极具有与压电堆垛的侧表面基本适配 的面状的形状，且至少部分地包围压电堆垛。外电极的面状的形状具有如下优点外电极的体积很大，因此外电极的电流负载能力很高。由于面状的外电极与压电堆垛的侧表面适配，在外电极的厚度不变大和由此 不会限制多层执行器的紧凑性的情况下，外电极的体积显著变大，外电 极的电流负载能力进一步明显提高。优选外电极是与压电堆垛的侧表面 基本适配的面状的由金属板网或多孔板或例如由因瓦合金构成的丝网 或者弹簧管。根据另一种优选的改进，外电极围跨压电堆垛的半圆周的30%至 50%、优选40%至49%、特别优选45%至49%的区域。根据另一种优选的设计，压电堆垛具有N个第一内电极和N个第 二内电极，其中在第一内电极和第二内电极之间设有压电层，N个第一 内电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电陶瓷的多层执行器，带有：具有Ｎ个压电层（３）的压电堆垛（２）；至少一个可伸长的外电极（４、５），所述外电极提供了至少两个在所述外电极（４、５）的供电电势接头区域（４ａ、５ａ）和所述压电堆垛（２）的通过所述外电极（４、５）接触的相应的内电极（６、７）之间的电流路径（Ｉ１、Ｉ２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克朗伯格，
申请(专利权)人：欧陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]