[發明專利]壓電執行元件

無效

• 申請號: 00809170.6
• 申請日: 2000-05-20
• 公開（公告）號: CN1357086A
• 公開（公告）日: 2002-07-03
• 發明（設計）人: 弗里德里希·伯金
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博施有限公司
• 主分類號: F16K31/00
• 分類號: F16K31/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 曾立

現有技術

本發明涉及一種如獨立權利要求所述特征類型的壓電執行元件，例如用于操作一個機械構件、如閥門或類似件。

眾所周知，利用所謂的壓電效應，可以構造一個用具有合適的晶體結構的材料制成的壓電元件。在施加一個外部電壓時壓電元件產生一種機械反應，這種反應根據晶體結構和電壓的作用區域是一個在可預先規定的方向上的壓力或拉力。這種壓電執行元件的建造在此可以以多個層實現(Multilaye-Aktoren，多層執行元件)，其中，通過電極施加電壓，這些電極分別安置在層與層之間。在壓電執行元件工作時要注意，不能由于機械應力在層結構中出現破壞性裂紋。

本發明優點

開頭描述的壓電執行元件例如可用于操作一個機械構件，以較有利的方式，它以一種由壓電層和安置在其間的電極組成的多層結構構成。在電極交替地側面觸點接通的情況下，在兩個壓電層之間的區域中分別出現一個中性的相。因為分別在一側觸點接通的電極被梳狀地集成在層式結構中，在層式結構方向上前后順序安置的這些電極必須分別交替地在兩個相對的側面上觸點接通。

在此，在一側觸點接通的電極通常不能一直完全延伸到相對的另一側上，因為否則的話電壓擊穿會導致壓電執行元件被損壞。在操作壓電執行元件時，也就是說在層式結構中的相對電極之間施加一個電壓時，在電極區域中以及在不觸點接通的中性相中出現不同的機械力，所述機械力會導致壓電執行元件中的機械應力和裂紋形成。

在本發明的一個有利實施形式中，每隔規定的間距，在一側觸點接通的內電極的一個電極層完全延伸到另一側的端部上，在那里，位于該相應的另一側上的外電極跨接該電極層，以避免短路。這種交替式的觸點接通這樣構成，即：每兩個內電極包夾一個在相對另一側上觸點接通的另一極性的內電極，該兩個內電極在一個側面上共同觸點接通。那么，這兩個共同觸點接通的內電極交替地分別有一個在形成一個中性相的情況下不一直延伸到壓電層的端部上，而另一個一直延伸到壓電層的端部上。

一種與外電極的觸點接通是可能的，其中以簡單的方式，在所述另一個在不觸點接通的一側一直延伸到端部上的內電極所在的區域內，安置了一個絕緣層。在此，外電極可以由一個導電的篩(Sieb)或網(Netz)構成。在此，外電極的形狀也可以是一個簡單的金屬條，其中，該金屬條可以優選用一種與壓電層陶瓷材料具有近似延伸系數的導電材料制成，如因鋼。

在另一個優選實施形式中，外電極最好是波紋形電極，這些外電極以一個預先規定的間距波紋狀地跨接所述另一個一直延伸到壓電層端部上、不進行觸點接通的內電極。

因此，通過上述實施形式，可能的是，通過部分的外部觸點接通，每個第二內電極一直向外延伸。在此，通過這種措施和一個部分地中斷的外電極、如波紋形電極，該外電極只在外部觸點接通的區域內連接并且與不進行觸點接通的內電極具有一個例如約50μm的距離，就可以避免短路并且由于中性相減小使外部區域內的延伸率總體明顯提高，從而減小了形成裂紋的危險。

此外有利的是，壓電層的多層結構分別在這些折疊后的層的末端上設置了一個電絕緣的陶瓷板。

本發明優選擴展構造的這些特征和其它特征不僅可以從 書中得知，也可以從說明書和附圖中得知，其中，各個特征分別單獨或者以多個組合的形式在本發明實施形式中和在其它領域中已經實現，這些特征能夠代表有利的或本身具有可保護性的實施形式，在此對這些實施形式要求保護。

附圖

借助于附圖對本發明壓電執行元件的實施例進行解釋。圖示為：

圖1一個壓電執行元件的一個剖面，該壓電執行元件具有一個由壓電陶瓷層組成的多層結構并帶有交替地觸點接通的內電極和波紋形外電極；

圖2沿圖1中線A-A的一個側視圖；

圖3在相應的沒有觸點接通、向外延伸的內電極的區域內具有絕緣區域的實施例的一個局部視圖。

實施例說明

在圖1中示出一個壓電執行元件1，它以公知的方式由用具有合適的晶體結構的一種石英材料制成的壓電膜片2構成，從而，利用所謂的壓電效應，在通過外部的觸點接通的外電極7和8向內電極3和4以及5和6等上施加一個外部電壓時，實現壓電執行元件1的一種機械反應。

此外，從圖1中還可以看出，外電極被作為波紋形電極7和8實施，它們在接觸面9和10上分別與兩個具有相同極性的內電極觸點接通。分別具有相同極性的內電極3、5或4、6中的每個第二內電極一直貫通到壓電執行元件1的另一端部上，并且在此通過相應的不進行觸點接通的外電極7和8的一個波紋11與外電極7和8絕緣。