[发明专利]压电陶瓷执行元件及其制造方法

说明书

现有技术

本发明涉及一种压电陶瓷执行元件，主要由一个烧结的压电陶瓷薄膜片整体堆垛与安置在膜片之间的内电极组成，所述内电极在形成至少两个相互电气分离的电极组的情况下在堆垛的外侧面上与所述至少两个组的交替顺序排列的内电极相互电连接。

这种执行元件是普遍公知的。

压电陶瓷具有这样的特性，在施加机械力时，即特别是在机械压力或拉力作用下，其可被充电。另一方面，一个作用在压电陶瓷材料上的电场使材料机械张紧，特别是膨胀或压缩。

后面的效应被利用在执行元件中，以进行调节运动。

通过用一个压电陶瓷膜片堆垛与相应多的内电极构成执行元件，可以在有限的工作电压下也在压电陶瓷膜片内达到一个高的电场强度，因为在有两个电极组的情况下分别在两个相邻的内电极之间作用该工作电压。

在实践中，内电极的触点接通会有困难。在传统的执行元件中，相互分开的堆垛侧面区域这样涂有金属层，使得一个涂层与一个组的内电极电连接，另一个涂层与另一个组的内电极电连接。

在执行元件工作时，当执行元件相应于各个工作电压膨胀或压缩时，这些金属涂层承受明显的机械应力。这里，当工作电压频繁地接通和切断或其极性变化时，会出现高的交变应力。

金属涂层中的这种机械应力会导致涂层中产生裂纹，其后果是，或多或少数量的内电极不再能够与工作电压源连接，相邻的压电陶瓷膜片不再或实际上不再能对执行元件的工作起作用。

因此，在DE 19648545 A1中规定，前述金属涂层被另一个机械挠性的导电层覆盖，以使前述在DE 19648545 A1中也被称为基本金属涂层的金属层碎片始终保持相互导电连接。该附加层可以例如具有金属丝针织物或金属丝编织物的形状，或者也可以具有金属泡沫或波纹板的形状。

本发明优点

本发明涉及这样的总思想，这些内电极分别至少在堆垛外侧面的一个区域上由板条式或突起式的金属元件接续，这些金属元件可以按优选方式通过电解沉积的金属形成。由此，这些内电极可以与压电陶瓷膜片的侧边缘隔开一定距离相互导电连接，例如通过可能制成波纹状的金属膜片、金属编织物或类似物，或者有导电能力的塑料膜片、例如硅树脂膜片，其中嵌入了导电颗粒，这样，这些膜片形成一个连续的平面导电带。

因为内电极在压电陶瓷堆垛外部形成接续的板条或突起，也就是说一个不连贯地构造的条带状基本金属层，其中这些板条或突起在执行元件工作时由于相邻压电陶瓷膜片的机械运动至多只承受低的应力。通过此时将这些板条或突起机械挠性地相互电连接，可以达到一种特别稳固的执行元件。

附图

借助附图来解释本发明的一个特别有利的实施形式。

在此，唯一的附图示出一个本发明执行元件的剖面图。

根据附图，一个本发明压电陶瓷执行元件1主要由一个烧结压电陶瓷膜片2的堆垛与安置在其间的金属内电极3组成，内电极3交替地伸展到所示执行元件1的右侧面或左侧面，即可以在相邻压电陶瓷膜片2之间从外部接触到。在分别相对的边缘区域上，每个内电极被相邻的压电陶瓷膜片2覆盖，从而在那里相应内电极3的边缘不能够从外部接触到。

通过下面进一步描述的电解金属沉积，在内电极3的从外部可达到的、附图中的右边缘区域或左边缘区域上成形上板条式的接续部4，这些接续部4例如分别由一个直接连接在内电极3上的镍层4′和一个从外面覆盖在其上的金层4″组成。

板条式接续部4的自由边缘通过导电的膜片5′或5″相互电连接，膜片5′或5″例如由塑料、如硅树脂或异分子共聚物与填充在其中的导电碳颗粒或金属颗粒组成，其中这些颗粒为了达到所希望的导电能力而被包得非常密实，塑料材料主要用于保证颗粒的机械连接。

板条式接续部4和膜片5′或5″可以例如通过热压相互导电连接。

两个膜片5′和5″本身与连接导线6′和6″电连接，通过这些连接导线，膜片5′和5″以及电连接在其上的内电极3可以这样与一个工作电压源连接，使得与膜片5′电连接的一组内电极3与梳状插入前述内电极3之间、与膜片5″电连接的内电极3分别具有相反的电极性，并且，每个处于其间的压电陶瓷膜片2被施加一个相应的电场。

根据工作电压的极性，执行元件1的上端部和下端部相应于双箭头P进行相互的相对运动。

由于膜片5′和5″与压电陶瓷膜片2的边缘在空间上分开，并且由于膜片5′和5″此外具有一定弹性，执行元件1的运动丝毫不会引起对膜片5′和5″的破坏。