[发明专利]压电多层器件

说明书

技术领域

本发明说明一种压电多层器件、尤其是具有可被有意地部分脱层的压电陶瓷层的压电多层器件。

背景技术

在压电多层器件的许多设计中，电极层仅仅被涂敷在压电陶瓷层的一部分上。因此，压电陶瓷层上的其余区域是电绝缘的，以便避免外部触头与极性相反的电极层之间的短路。不含电极层的该区域可以被称为非活性区。

由于极性相反的电极层之间的工作电压仅仅被施加在中间区域、即多层器件的活性区中，因此仅仅该中间区域由于逆压电效应而伸展。在此，被布置在极性相同的电极层之间的压电陶瓷层扩张较小，使得可能导致多层器件的非活性区与活性区之间的机械夹紧。该夹紧效应减小多层器件的总伸展，这对于多层器件的应用而言是一个缺点。

从WO 2006/087871-A1中公知一种压电多层器件，该压电多层器件具有安装在侧面的诱导裂缝(rissinduzierend)的导电层。

发明内容

要解决的任务在于，说明一种具有改进的偏移路程的压电多层器件。另一要解决的任务在于，说明一种压电多层器件，该压电多层器件具有改善了的偏移路程并且在较长时期内保持高效能。

说明有一种压电多层器件，该压电多层器件具有彼此相叠布置的压电陶瓷层和电极层的叠层，其中至少一个压电陶瓷层在压电非活性区中被印刷有根据预先给定的图案被结构化的层。

该结构化层具有至少一个连接元件，其中在叠层方向上相邻的压电陶瓷层通过所述连接元件以第一坚固性彼此机械连接。

结构化层除了所述连接元件以外还具有间隙，这些间隙被填充有相邻压电陶瓷层的压电陶瓷材料。所述间隙可以完全或仅部分地(即具有剩下的空隙)被填充有压电陶瓷材料。在此，在相邻压电陶瓷层之间在所述连接元件旁边的间隙中或者间隙的区域中的机械连接具有第二坚固性，该第二坚固性低于上述第一坚固性。相邻压电陶瓷层之间的机械连接的第二坚固性尤其是低于相邻压电陶瓷层之间的在多层器件的活性区中的机械连接的坚固性。

由于结构化层的连接元件旁边的间隙被填充有压电陶瓷材料，使得相邻压电陶瓷层由此彼此机械连接，因此也可以认为所述结构化层是连续的、即无空隙的或者至少几乎无空隙的层。在此，所述结构化层具有如下区域：这些区域比所述结构化层的其它区域机械上更坚固地与相邻压电陶瓷层相连接。

另外，结构化层的连接元件还负责：叠层方向上相邻的两个压电陶瓷层在其相应的边缘区域上形成彼此之间的机械接触，尤其是由此所述多层器件在其制造期间在挤压叠层以前不被折断或损坏。

结构化层至少位于多层器件的受到所述夹紧效应的非活性区域中。但是所述结构化层可以到达多层器件的更里面的活性区中。因此，连接元件及其旁边的空间可以到达直到多层器件的活性区中。

由于相邻压电陶瓷层在非活性区中用减小的坚固性彼此相连的这些区域，压电陶瓷层可能在将工作电压施加到多层器件上时部分地脱层。所述压电陶瓷层被多层器件在中间区域或其活性区中的伸展以减小的阻力一起拉伸。由此可以避免或至少减小多层器件的活性区与非活性区之间的夹紧效应。因此可以提高压电多层器件尤其是在叠层的轴向中心区域中的总伸展路程。除此之外，压电陶瓷层在非活性区中的可部分脱层性由于那里较弱的机械连接而获得如下有利影响：多层器件在那里针对拉应力和夹紧应力而被机械去负荷，使得不会导致在叠层内、尤其是在两个极性相反的电极层之间不受控制地形成裂缝。因此还可以延长压电多层器件的高效能的持续时间。

根据一个实施方案，结构化层包括圆柱形的连接元件，所述圆柱形的连接元件可以具有圆形或多边形的轮廓。可替代地，所述至少一个连接元件是栅格状的，其中由被压印在压电陶瓷层上的材料构成的多条线交叉并且在此包围间隙，所述间隙被填充有相邻压电陶瓷层的材料。

附加地或可替代地，结构化层的连接元件可以是环形的。

根据该多层器件的一个实施方案，结构化层的多个环形连接元件同心地被并排布置在压电陶瓷层上并且将叠层中的相邻压电陶瓷层彼此连接。在环形连接元件旁边或环形连接元件之间存在被填充有相邻压电陶瓷层的材料的间隙。

无论所述实施方案如何，所述连接元件及其旁边被填充有压电陶瓷材料的区域都可以被任意成形。所述结构化层优选地具有多个均匀分布在压电陶瓷层上的连接元件。在此，所述连接元件可以被布置得基本上均匀或彼此等距。

叠层的电极层优选地含有以下材料或合金之一：银、钯、镍、铜。

所述压电陶瓷层优选地含有基于锆钛酸铅(PZT)的陶瓷。