(57)【要約】本発明による圧電積層アクチュエータ（１００）は、互いに順次積層させて配置した圧電層と、これら圧電層間に交互に順次積層させて配置した第１電極層（２）及び第２電極層（３）とで構成したスタック（１）を備え、第１及び第２の電極層（２，３）は、スタック（１）の第１側面４及び第２側面５からスタック１内に延在させ、スタック（１）内で互いにオーバーラップする。スタック（１）の第１側面（４）では、第１接点素子（６）を第１電極層２に電気的に接触するよう配置し、スタック（１）の第２側面（５）では、第２接点素子（７）を第２電極層（３）に電気的に接触するよう配置する。各接点素子（６，７）はワイヤメッシュを有し、これらワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、綾織り状に形成する。【選択図】図１
2013535829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電積層アクチュエータ（１００）であって、
互いに積層させて配置した圧電層と、該圧電層間に配置した第１電極層（２）及び第２電極層（３）とで構成したスタック（１）を備え、
前記第１電極層（２）は、前記スタック（１）における積層の第１側面（４）から前記スタック（１）内に延在させ、前記第２電極層（３）は、前記スタック（１）における積層の第２側面（５）から前記スタック（１）内に延在させ、
前記第１電極層（２）及び前記第２電極層（３）は、前記スタック（１）内で互いにオーバーラップするものとし、
前記第１側面（４）では、第１接点素子（６）を前記第１電極層（２）に電気的に接触するよう配置し、また前記第２側面（５）では、第２接点素子（７）を前記第２電極層（３）に電気的に接触するよう配置し、
前記第１及び前記第２接点素子（６，７）それぞれは、ワイヤメッシュを有するものとし、
前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方のワイヤメッシュは綾織り状に形成した
圧電積層アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、３８０Ｎ／ｍｍ２以上の弾性限界を有する材料で構成した圧電積層アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、５００Ｎ／ｍｍ２以上の引張り強度を有する材料で構成した圧電積層アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、２０％以上の破断伸びを有する材料で構成した圧電積層アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、１.１×１０−５以上の熱膨張係数を有する材料で構成した圧電積層アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュの少なくとも一方は、約２０００００ＭＰａの弾性率を有する材料で構成した圧電積層アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュの少なくとも一方は、０.１ｍｍ以上かつ０.３ｍｍ以下の大きさの網目寸法を有する構成とした圧電積層アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、０.０３ｍｍ以上かつ０.３ｍｍ以下のワイヤ径を有する材料で構成した圧電積層アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、網目寸法に対するワイヤ径の比率が０.３〜０.４５の範囲とした圧電積層アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、前記網目寸法が、互いに直接隣接する前記第１電極層（２）相互間の間隔又は互いに直接隣接する前記第２電極層（３）相互間の間隔に対して、２.５〜３.５の範囲の網目寸法比率を有するものとした圧電積層アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、オーステナイト系ステンレス鋼又はニッケル・クロム合金を含有する構成とした圧電積層アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、クロムに対するニッケルの比率を８０：２０とした前記ニッケル・クロム合金で構成した圧電積層アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、前記第１及び前記第２の側面（４，５）に電気的接点層を配置し、前記第１及び前記第２の接点素子（６，７）を、前記電気的接点層にはんだ付けする構成とした圧電積層アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、端子としての接点棒を、前記ワイヤメッシュのうち少なくとも一方に一体的に設ける構成とした圧電積層アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の圧電積層アクチュエータにおいて、端子としての接点ピンを少なくとも１個の前記ワイヤメッシュに一体的に設ける構成とした圧電積層アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電層及びこれら圧電層相互間に配置した電極層で構成したスタック（積層体）を備える圧電積層アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（独国特許出願公開第１０２００６０２６６４３号）には、圧電アクチュエータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００６０２６６４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
少なくとも１つの実施形態における本発明の課題は、可能な限り信頼性が高くかつ低コストで電気的接触を可能にする、接点素子を備える圧電積層アクチュエータを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、独立請求項に記載した特徴を有する本発明によって解決することができる。さらに、本発明の有利な実施形態及び改良は、以下の説明及び図面により明らかになるであろう。
【０００６】
少なくとも１つの実施形態による本発明の圧電積層アクチュエータは、特に、互いに順次積層させて配置した圧電層と、これら圧電層間に交互に積層させて配置した第１電極層及び第２電極層とで構成したスタックを備え、これら第１及び第２の電極層は、スタックにおける積層の第１側面及び第２側面からスタック内に延在させ、スタック内で互いにオーバーラップする。さらに、スタックの第１側面では、第１接点素子を第１電極層に電気的に接触するよう配置し、スタック１の第２側面では、第２接点素子を第２電極層に電気的に接触するよう配置する。
【０００７】
内部電極として構成した圧電積層アクチュエータにおける電極層と電気的制御装置との間における信頼性の高い電気的接点を実現する上での技術的問題は、特に、第１接点及び第２接点の形式として構成した接点が、圧電積層アクチュエータの繰り返される変位により、すなわち圧電積層アクチュエータをモータの噴射システムに使用した場合、一般的に１０９ 回以上の変位により、損傷を被らず、また接点が圧電積層アクチュエータの動きに対する影響をできるだけ少なくすることにある。信頼性の高い接点を実現する上での問題は、特に、圧電積層アクチュエータに生ずる亀裂近傍領域の大きな伸び（膨張）によって一層顕著となる。これに加え、用途に応じて、接点には、温度安定性、圧電積層アクチュエータに接点を設けることによる圧電積層アクチュエータの汚染及び予損傷の回避、並びに材料及び製造におけるコストをより少なくすることに関して、高い要求が課されることがある。多くの用途においてはさらに、接点をスリムで省スペースとなる構造にすることが必要又は有利である。
【０００８】
積層アクチュエータにおける外部接点に関しては、多数の異なる技術的コンセプトが存在する。代表的なコンセプトとしては、例えばいわゆるハープ状ワイヤをはんだ付けによって外部メタライジング層に固定するものがある。しかし、この接点形式は、広いスペースを必要とするだけでなく、フラックスによる汚染を伴う欠点がある。さらに、はんだによる接点が既知であり、これら接点は、材料、構造（例えばハープ状ワイヤ、シーブ（篩）メッシュ又はシートに設けるピン）、ジオメトリ等に関して、極めて特殊な設計条件を満たすものでなければならない。これに加え、例えば溶接による接点も既知である。
【０００９】
本明細書に記載の圧電積層アクチュエータにおける特に好適な一実施形態によれば、各接点素子は、ワイヤメッシュを有する。以下、ワイヤメッシュは、シーブメッシュとも称する。
【００１０】
他の一実施形態によれば、第１及び第２の接点素子は、それぞれワイヤメッシュにより、第１及び第２の電極層用の可撓性構造とした接点を有する。
圧電層を有するスタックに対する第１及び第２の接点素子の配置は、例えばはんだ付けで行うことができる。例えば、スタックにおける第１及び第２の側面に電気的接点層を配置し、第１及び第２接点素子は、例えばはんだ付けにより、それぞれの接点層上に固定することができる。ベースメタライズ層とも称するこのような電気的接点層の塗布は、例えば金属ペーストを第１及び第２の側面に印刷し、乾燥させた後に焼き付ける。接点素子を接点層にはんだ付けする際、はんだ、例えば銅・すず合金製のはんだを使用することができる。
【００１１】
他の実施形態によれば、端子としての接点棒をワイヤメッシュの少なくとも一方又は双方に一体的に設ける。このような接点棒は、例えば編組（リッツ）ワイヤ、ピン又はエキスパンドメタルにより形成することもでき、例えばはんだ付け又は溶接により、ワイヤメッシュに機械的かつ電気的に接合する。好適には、第１又は第２の接点素子、及びこれら接点素子のワイヤメッシュに一体的に設けた接点棒は、共通のはんだ付け工程において、圧電層及びこれら圧電層間に配置した電極層で構成したスタックに取り付ける。
【００１２】
他の一実施形態によれば、各接点素子は、織成若しくは編成した金属バンド、又は織成若しくは編成した金属ワイヤを有することができる。
【００１３】
本発明者らが見出したところによれば、接点素子の材料特性、すなわち対応するワイヤメッシュの特性は、圧電積層アクチュエータの欠陥様式及び寿命を左右する。このワイヤメッシュの特性は、特に、高い伸び（膨張）を必要とする圧電積層アクチュエータの用途に重要である。さらに、熱膨張係数及び／又はＥ率とも称する弾性率は、圧電層を有するスタックであって、例えば適切な圧電セラミック材料を有する、対応するスタックの特性に有利に適合させることができる。
【００１４】
これに加え、第１及び第２の接点素子の特性、例えば引張り強度、破断伸び及び弾性限界がパラメータとして重要である。さらに、圧電積層アクチュエータの寿命は、既知の接点方式における従来のワイヤ構成に比べて、網目結合の様式を変えるだけでも、有利に高めることができる。
【００１５】
一実施形態によれば、第１及び第２の接点素子におけるワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、リネン織り又は平織り結合とも称するリネン結合とする。
【００１６】
他の特に好適な一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、綾織りとする。網目結合を粗目のものを選択する、例えば平織りの代わりに綾織りを選択する場合、ワイヤメッシュ製造中及び用途における使用領域での伸張の際に、ワイヤに対する負荷を軽減することができる。
【００１７】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、２０００００ＭＰａの弾性率を有する構成とする。
【００１８】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、５００Ｎ／ｍｍ２以上の引張り強度を有する構成とする。この場合及び以下の説明において、それぞれの数値範囲における限界値は含まれるものとする。圧電積層アクチュエータの使用上の信頼性に関する種々の試験において、本発明者らが見出したところによれば、特に引張り強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上のワイヤメッシュを使用することにより、圧電積層アクチュエータの寿命は、引張り強度がより低いワイヤメッシュで構成する接点素子を有する圧電積層アクチュエータに比べて、大幅に高めることができる。
【００１９】
好適には、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、５００Ｎ／ｍｍ２以上かつ８５０Ｎ／ｍｍ２以下の引張り強度を有する構成とする。
【００２０】
他の一実施形態において、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、５００Ｎ／ｍｍ２以上かつ７００Ｎ／ｍｍ２以下の引張り強度を有する構成とする。他の一実施形態において、接点素子のワイヤメッシュは、６５０Ｎ／ｍｍ２以上かつ８５０Ｎ／ｍｍ２以下の引張り強度を有する構成とする。
【００２１】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、３８０Ｎ／ｍｍ２以上の弾性限界（降伏点）を有する構成とする。他の一実施形態において、ワイヤメッシュの少なくとも一方は、３８０Ｎ／ｍｍ２以上かつ５５０Ｎ／ｍｍ２以下の弾性限界を有する構成とする。
【００２２】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、２０％以上の破断伸びを示す構成とする。圧電積層アクチュエータの接点により大きな機械的応力が生じた場合の信頼性に関する種々の試験において、２０％以上の破断伸びを有するワイヤメッシュで構成した接点素子は、特に良好な結果を示した。
【００２３】
他の一実施形態において、ワイヤメッシュの少なくとも一方は、３０〜３５％の範囲の破断伸びを有する構成とする。
【００２４】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュの少なくとも一方は、１.１×１０−５以上の熱膨張係数を有する構成とする。本発明者らが見出したところによれば、特に１.１×１０−５以上の熱膨張係数を有するワイヤメッシュの使用により、圧電積層アクチュエータにおける接点の不具合発生率を大幅に低下することができる。
【００２５】
他の一実施形態において、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、１.１×１０−５以上かつ１.６０×１０−５以下の熱膨張係数を有する構成とする。
【００２６】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、０.１ｍｍ以上かつ０.３ｍｍ以下の網目寸法を有する。網目寸法を０.１５ｍｍ以上かつ０.２ｍｍ以下、例えば０.１８ｍｍとすると特に有利な場合がある。
【００２７】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、０.０３ｍｍ以上かつ０.３ｍｍ以下、好適には、０.０２ｍｍ以上かつ０.１ｍｍ以下のワイヤ径を有する。ワイヤ径を例えば０.０５６ｍｍ又は０.０８０ｍｍとすると特に有利な場合がある。
【００２８】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方における網目寸法に対するワイヤ径の比率を、０.３〜０.４５の範囲とする。本発明において明らかになった点によれば、網目寸法に対するワイヤ径の比率が上述の範囲内にあるワイヤメッシュは、圧電積層アクチュエータの使用に際して、ワイヤの負荷が特に小さい。
【００２９】
好適には、圧電積層アクチュエータのスタック内において、互いに直接隣接する２つの第１圧電層相互間又は互いに直接隣接する２つの第２圧電層相互間の間隔は、６０〜６５μｍとし、特に好適には６２μｍとする。
【００３０】
他の一実施形態によれば、互いに直接隣接する２つの第１圧電層相互間の間隔又は互いに直接隣接する２つの第２圧電層相互間の間隔に対する網目寸法サイズの比率は、２.５〜３.５の範囲内とする。これにより、一方で接点素子を可撓性の構成にし、他方で圧電積層アクチュエータに信頼性高く接触することができるようになる。
【００３１】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、オーステナイト系ステンレス鋼を含有する構成とする。
【００３２】
他の一実施形態によれば、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、ニッケル・クロム合金を含有する構成とする。この場合、ワイヤメッシュのうち少なくとも一方は、特に好適には、クロムに対するニッケルの比率を８０：２０としたニッケル・クロム合金を含有する構成とする。
【００３３】
他の一実施形態によれば、第１及び第２の接点素子のワイヤメッシュは、上述した実施形態に記載した同一特徴及び／又は同一特徴による組み合わせを有する。好適には、第１及び第２の接点素子は、同一に構成する。
【００３４】
本明細書に記載した圧電積層アクチュエータは、有利にも特別なまた可撓性の構造を圧電積層アクチュエータ用接点にもたらし、この圧電積層アクチュエータは、相対運動、例えば局所的な相対運動を、圧電積層アクチュエータと端子構成部分との間で可能にする。これにより、大きな機械的応力が接点に生ずるという問題は、ワイヤの材料特性、例えば弾性限界及び／又は引張り強度を増大し、並びに網目結合を代替的又は付加的に粗目にして、圧電積層アクチュエータにおける軸線方向への大きな伸びを可能にすることにより、効果的かつ技術的に簡単に実現可能に解決することができるようになる。
【００３５】
本発明による圧電積層アクチュエータのさらなる利点及び有利な実施形態は、図１〜図４につき説明する以下の実施形態により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一実施形態による圧電積層アクチュエータの略図である。
【図２】異なるワイヤメッシュにおける力−伸びグラフである。
【図３】圧電層及びこれら圧電層相互間に配置した電極層で構成したスタックの説明図である。
【図４】圧電層及びこれら圧電層の間に配置した電極層で構成したスタックの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、一実施形態による圧電積層アクチュエータ１００を示し、この圧電積層アクチュエータ１００は、互いに重ねて配置した圧電層、及びこれら圧電層の間に交互に重ねて配置した第１電極層２並びに第２電極層３で構成したスタック１を備える。第１及び第２の電極層２,３は、スタック１の第１側面４及び第２側面５からスタック１内に延在させ、スタック１内で互いにオーバーラップする。スタック１の第１側面４では、第１接点素子６を第１電極層２に電気的に接触するよう配置し、スタック１の第２側面５では、第２接点素子７を第２電極層３に電気的に接触するよう配置する。各接点素子６,７は、ワイヤメッシュを有する。
【００３８】
各接点素子６,７は、第１及び第２の側面４,５に印刷する接点層（図示せず）上に固定することができる。これら接点層は、例えば金属ペーストとしてスタック２の側面４,５に塗布し、乾燥させた後に焼き付ける。接点層に対する接点素子６,７の固定は、はんだ付けによって実現するのが好適である。
【００３９】
さらに、端子としての接点棒（図示せず）を２個のワイヤメッシュの少なくとも一方、特に好適には、双方のワイヤメッシュに一体的に設けることができる。このような接点棒は、接点ピン又は編組（リッツ）ワイヤで構成でき、例えばはんだ付け又は溶接により、ワイヤメッシュに機械的かつ電気的に接合する。
【００４０】
接点素子６,７におけるワイヤメッシュの少なくとも一方は、綾織り状に織成又は編成する。綾織りの利点は、例えば平織りよりも網目結合部の個数が少ないことにある。すなわち、綾織りにおいては、織成の際にワイヤに対する負荷が少ない。
【００４１】
図２は、シーブ（篩）メッシュとも称することのできるワイヤメッシュに関して、平織り状、又はリネン織り結合で形成したワイヤメッシュと綾織り状に形成したワイヤメッシュとの間における違いを力−伸びグラフとしてさらに示す。この場合、伸張量Ｌを水平軸においてｍｍ単位で、また作用力Ｆを垂直軸においてＮ単位で示す。平織り状に形成したワイヤメッシュの応力−伸び曲線は参照符号１１及び１２で、また綾織り状に形成したワイヤメッシュの応力−伸び曲線は参照符号１３及び１４でそれぞれ表す。図２から明らかなように、５ｍｍの伸び量における作用力は、綾織りにおいては平織りの約１／１０小さい。すなわち、より粗い網目結合では、より大きな弾性を示す。
【００４２】
図示の実施形態において、特に有利には、双方のワイヤメッシュを綾織り状に形成する。
【００４３】
さらに、特に有利には、２個のワイヤメッシュの少なくとも一方又は双方は、以下の特徴の少なくとも１つ又は複数有する構成とする：
・２０００００ＭＰａの弾性率
・５００Ｎ／ｍｍ２以上かつ８５０Ｎ／ｍｍ２以下の引張り強度
・３８０Ｎ／ｍｍ２以上かつ５５０Ｎ／ｍｍ２以下の弾性限界（降伏点）
・３０％以上かつ３５％以下の破断伸び
・１.３６×１０−５以上かつ１.６０×１０−５以下の熱膨張係数
・０.０３ｍｍ以上かつ０.３ｍｍ以下のワイヤ径
・０.１ｍｍ以上かつ０.３ｍｍ以下の網目寸法
・０.３〜０.４５の範囲とした、網目寸法に対するワイヤ径の比率
【００４４】
さらに、それぞれ互いに直接隣接する第１電極層２相互間の間隔又は互いに直接隣接する第２電極層３相互間の間隔は、好適には６０〜６５μｍの範囲とし、特に好適には約６２μｍとする。
【００４５】
これに加え、有利には、少なくとも一方のワイヤメッシュにおける網目寸法の、互いに直接隣接する第１電極層２相互間の間隔又は互いに直接隣接する第２電極層３相互間の間隔に対する比率は、２.５〜３.５の範囲とする。
【００４６】
特に有利には、ワイヤメッシュの少なくとも一方又は双方に上述した特徴の組み合わせを適用することもできる。とりわけ、第１接点素子６及び第２接点素子７双方に、以下に実施形態Ａと称する組み合わせ特徴を適用すると有利であることが判明した。この場合に接点素子６，７の双方は、オーステナイト系ステンレス鋼で構成した綾織り状のワイヤメッシュを有した構成とする。さらに、ワイヤメッシュは、２０００００ＭＰａの弾性率、５００Ｎ／ｍｍ２以上かつ７００Ｎ／ｍｍ２以下の引張り強度、並びに３８０Ｎ／ｍｍ２の弾性限界を有したものとする。接点素子６，７におけるワイヤメッシュの破断伸びは、３０％以上かつ３５％以下とし、また熱膨張係数は１.６０×１０−５とする。さらに、ワイヤメッシュの網目寸法は０.１８ｍｍとし、またワイヤ径は０.０５６ｍｍとする。
【００４７】
特に有利であり、以下に実施形態Ｂと称する他の実施形態によれば、接点素子６，７のワイヤメッシュはニッケル・クロム合金を有し、この場合にクロムに対するニッケルの比率は８０：２０とする。接点素子６，７のワイヤメッシュは、２０００００ＭＰａの弾性率、６５０Ｎ／ｍｍ２以上かつ８５０Ｎ／ｍｍ２以下の引張り強度、及び５５０Ｎ／ｍｍ２の弾性限界を有する。接点素子６，７におけるワイヤメッシュの破断伸びは３０％とし、また熱膨張係数は１.３６×１０−５とする。接点素子６，７におけるワイヤメッシュの網目寸法は０.１８ｍｍとし、またワイヤ径は０.０８０ｍｍとする。
【００４８】
圧電積層アクチュエータにおける使用上の信頼性の検証には、種々のエネルギ制御試験が必要である。過負荷試験は通常、周波数８３Ｈｚ、温度８０℃及び２.４％までの伸びで実施する。
【００４９】
本発明者らが見出したところによれば、標準的なワイヤ材であって、実施形態Ａ及びＢにおけるワイヤ材よりも引張り強度が低く、かつ破断伸びが小さいワイヤ材は、２×１０８ 回以上のサイクルで圧電層の破断をもたらす。このような破断は、いわゆるアイソ・ゾーンに位置する２つの所定破断箇所間における圧電層の長手方向亀裂によって生じ、アイソ・ゾーンとは、スタック１内において、互いに対面する第１及び第２の電極層２，３がオーバーラップしない領域のことを指す。
【００５０】
図３及び図４は、損傷による圧電層における上述したような破断を示す。このような破断は、キャパシタンス又は変位量の低下として顕在化し、なぜならこの場合、スタックセグメントが短絡するからである。
【００５１】
制御下での温度変化試験において、圧電層で構成したスタックであって、実施形態Ａ及びＢのワイヤ材に比べて引張り強度がより小さく、かつ破断強度がより小さいワイヤ材で構成した標準的なワイヤメッシュを介して電気的に接触すると共に、交互に−４０℃及び＋１７０℃の温度で１.５％以上の伸びで作動させる、該スタックの場合、一般的には数回の温度サイクル後に早くも不具合原因としてのシーブメッシュにおける亀裂を生ずる。
【００５２】
スタック１を備える圧電積層アクチュエータであって、実施形態Ａによる、接触に基づく金属接合で構成したワイヤメッシュを設けた第１及び第２の接点素子６，７有する、該圧電アクチュエータの信頼性測定試験では、５×１０８までのサイクル範囲においてはセラミックにおける欠陥は生じなかった。このように、引張り強度及び破断伸びを高めることにより、スタックにおける圧電層への損傷を有利に回避することができるようになる。
【００５３】
ここで、主として過負荷領域において２.０％以上の確率で発生する不具合率は、基本的にはシーブメッシュに生ずる亀裂によるものである。
【００５４】
実施形態Ｂによるワイヤメッシュとの電気的接触は、特にその弾性限界及び引張り強度の増大に基づき、耐久性に関して特に有利であることが判明した。この場合、実施形態Ｂによるワイヤ材料で構成したワイヤメッシュは、有利には、実施形態Ａによるワイヤメッシュの好適な特性を含むものとする。
【００５５】
試験において特に判明したことは、本明細書に記載の圧電積層アクチュエータにおいては、亀裂による圧電層の損傷を回避できることであり、このことは特に、高めた破断伸び及び高めた引張り強度によるものである。
【００５６】
さらに判明したことは、ワイヤ材料が応力作用に可逆的に反応する伸び領域を拡大することにより、シーブメッシュに生ずる亀裂を回避することができる。
【００５７】
本発明は、上述した実施形態の記載に限定されるものではなく、新規な特徴及び特徴による組み合わせを含み、特に、特許請求の範囲に記載した特徴による任意の組み合わせをも含むものである。このことは、仮にこれら特徴又は組み合わせが特許請求の範囲若しくは実施形態に明示されていなくても適用されるものとする。
【図１】
2013535829.tif 000003
【図２】
2013535829.tif 000004
【図３】
2013535829.tif 000005
【図４】
2013535829.tif 000006
【国際調査報告】
2013535829.tif 000007
2013535829.tif 000008
2013535829.tif 000009
2013535829.tif 000010