(57)【要約】本発明は、例えば機械的な構造部分を操作するための圧電アクチュエータであって、多層構造の圧電層（２）と、これらの圧電層（２）間に配置された内側電極（３，４）とを有する形式のものに関する。内側電極（３，４）と外側電極（５，６）との相互の接続部が設けられていて、この場合、外側電極（５，６）間の領域に適当な絶縁部（７，８）が設けられている。前記絶縁部が、帯材有利には接着テープ（７，８）より成っており、この接着テープが、外側電極（５，６）間の所定の領域を被覆している。テープ（７，８）は、規格化された正確な材料より成っていて、気泡を含有させることなしに、被着、ローラ圧延、溶融、加硫又は焼結される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータであって、多層構造の圧電層（２）と、これらの圧電層（２）間に配置された内側電極（３，４）とを有しており、また内側電極（３，４）と外側電極（５，６）との相互の接続部が設けられていて、外側電極（５，６）間の領域に適当な絶縁部（７，８）が設けられている形式のものにおいて、
前記絶縁部が、粘着性のテープ（７，８）の層であって、該層が外側電極（５，６）間の所定の領域を被覆していることを特徴とする、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記粘着性のテープが接着テープ（７，８）である、請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
テープ又は接着テープ（７，８）が規格化された正確な材料より成っている、請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載の圧電アクチュエータを製造するための方法において、
テープ（７，８）を、気泡を含有させることなしに接着又はローラ圧延することを特徴とする、圧電アクチュエータを製造するための方法。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか１項記載の圧電アクチュエータを製造するための方法において、
テープ（７，８）を、気泡を含有させることなしに溶融、加硫又は焼結することを特徴とする、圧電アクチュエータを製造するための方法。
【請求項６】
テープ（７，８）を局所的に又は全面的に加熱及び／又は圧着又はローラ圧延によって被着する、請求項４又は５記載の方法。
【請求項７】
特に圧電アクチュエータ（１）のコーナー部又は縁部（９，１０，１１，１２）を、このコーナー部又は縁部（９，１０，１１，１２）の、公差を含む形状に成形する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記テープ（７，８）を、ローラを用いてストリップ状に供給し、圧電アクチュエータ（１）に被着する前に又は被着する際に切断する、請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した、例えば弁又はこれと類似の機械構成部分を操作するための圧電アクチュエータに関する。
【０００２】
いわゆる圧電効果を利用して、一部がセラミック製の材料より成る圧電素子に適当な結晶構造を構成することは一般的に公知である。外部から電圧を供給すると、圧電素子が機械的に反応する。この機械的な反応は、結晶構造及び電圧供給範囲に基づいて、所定方向の押圧又は引張として現れる。
【０００３】
このような圧電アクチュエータの構造は、従来ではいわゆる多層圧電アクチュエータとして多層で構成されており、この場合、電圧を供給する内側電極は、それぞれ各層間に配置される。このために、内側電極としてのプリントされた電極面を備えた、相互に積層された圧電薄膜若しくは圧電フォイル（Piezofolie）が製造される。この場合、薄膜はその接続部をそれぞれ一方の接続側だけに有していて、他方の接続側には、電極なしの縁部を絶縁間隔を保って残しておく必要がある。次いで外部から前記２つの接続側が外側電極によって接続される。これによって公知の形式で、多数の電極を有するコンデンサと同様の圧電アクチュエータが形成される。
【０００４】
このような多層圧電アクチュエータは、外側電極のポテンシャル間で外側の圧電セラミック上の開放した沿面距離を絶縁する必要がある電界強さによって駆動される。良好な接着力及び破壊放電値及び絶縁値を有する適当な塗膜又は絶縁材料が、例えば公知の形式で、外周面全体に確実な方法でスプレー又は浸漬によって被着される。
【０００５】
このような圧電アクチュエータはドイツ連邦共和国特許第１９９２８１９０号明細書により公知である。この公知の圧電アクチュエータにおいては、外側電極がコルゲートフォイル（Wellenfolie）又は格子等の補強材料で補強され、内側電極を接続するための接続部を備えている。
【０００６】
大量生産における確実な製造プロセスのためには、外側電極を接続するための接触領域が例えば溶接又ははんだ付けによって汚れないようにする必要があるが、前記塗膜を塗布することによって接続プロセスの工具が場合によっては汚れることがある。汚れのない接触箇所は、困難な形式で塗膜及び塗膜の残りを取り除くことによってのみ製造される。
【０００７】
さらにまたドイツ連邦共和国特許第１９９２８１８０号明細書によれば、溝を形成するために、外側電極の接触部間の領域において、圧電層が内側に向かって所定の程度だけ切欠かれている。これらの溝は、圧電アクチュエータの表面を処理する際、及び外側電極を設ける際に、外側電極間で電極材料が汚されるのを阻止するようになっており、従って圧電アクチュエータの破壊強度が著しく改善されている。
【０００８】
発明の利点
冒頭に述べた形式の、例えば機械的な構成部材を操作するために使用される圧電アクチュエータは、複数の圧電層と、これらの圧電層間に配置された複数の内側電極とを備えている。内側電極と外側電極とが相互に接触されており、この場合、外側電極間の領域に適当な絶縁部が備えられている。本発明によれば有利な形式で、前記絶縁部が、良好な粘着性を有する帯材若しくはテープ有利には接着テープより成る層であって、この層が、外側電極の間の所定の領域を覆っていて、付着又は接着層が同時に絶縁層を成している。
【０００９】
帯材又はいわゆるテープは、例えば規格化された正確な材料より成っていて、特に有利な製造方法によれば、気泡を含有することなしに接着又は圧延（例えばローラによる）によって被着されるか、又は気泡を含有することなしに溶融、加硫又は焼結される。これによって簡単な形式で、絶縁しようとする領域を簡単に製造することができ、外側接点のための接触ゾーンをまず絶縁しないようにすることができる。
【００１０】
本発明によって得られた特別な利点は、縁部において一般的な塗膜が設けられ著しく薄い層に対して、縁部においても一様な層圧が得られる、という点にある。さらにまた、絶縁時の作業ステップが少なくて済む。何故ならば端面及び接点領域のマスキング及び外側電極のための接触ゾーンの洗浄を省くことができるからである。これによって、プロセス時間は、著しく短縮される。何故ならば、一般的な塗膜作業、また乾燥及び硬化も省かれるからである。接着テープを、本発明に従って乾燥させて被着することによって、正確、かつ規格化可能で、押圧箇所なしで、直ちに次の処理を実施することができる圧電アクチュエータが形成される。
【００１１】
良好な接着強さ及び適当な絶縁特性を有するテープ又は帯材は、前述のように、気泡を含有することなしに接着、圧延、溶融又は焼結され、この場合、前記複数の可能性の組み合わせも同様に実施することができる。
【００１２】
場合によっては適切な熱及び圧着又はローラ圧延を伴って、例えば面特に縁部をローラで転動することによって、気泡をなくすことによって、完全な被覆が形成され、次のステップで、正確に、かつ薄膜に応力を生ぜしめることなしに縁部を被覆するようにするために、可能な形式で鋭い縁部の、公差を含む層の成形を実施することができる。これは、有利な形式で場合によっては接着テープを適当に局所的に加熱することによって実施されるので、持続的で、良好な、気泡を含有しない接着、並びに圧電アクチュエータの沿面痕跡を阻止する被覆が得られる。
【００１３】
接着テープは、簡単な形式でローラによってストリップとして供給することができ、次いで圧電アクチュエータに被着する前又は被着時に切断することができる。
【００１４】
図面
本発明による圧電アクチュエータの実施例が図面に示されていて、以下に詳しく説明されている。
【００１５】
図１は、従来技術による、圧電セラミックと電極とから成る、多層構造による層を有する圧電アクチュエータの断面図、
図２は、絶縁層としての接着テープを備えた、図１に示した内側電極の層構造の平面図である。
【００１６】
実施例の説明
図１には、従来技術の原理に従って構成された圧電アクチュエータ１が示されており、この圧電アクチュエータ１は公知の形式で、適当な結晶構造を備えた石英材料の圧電薄膜２より構成されているので、外部の電圧が接点面若しくは外側電極５，６を介して内側電極３，４に供給されると、いわゆる圧電効果を利用して、圧電アクチュエータ１が機械的に反応する。
【００１７】
図２には、内側電極３及び、破線で示された内側電極４が示されており、この場合、内側電極３が左側で外側電極５に接続されていて、内側電極４が右側で外側電極６に接続されている。本発明によれば、圧電アクチュエータ１の一方側に接着テープ７が被着されていて、他方側に接着テープ８が被着されている。
【００１８】
接着テープ７及び８は、気泡を含有することなしに圧延（ローラを用いて）によって圧電アクチュエータ１の側面に被着され、特に縁部９，１０，１１，１２に、場合によっては適切に熱及び圧着によって又は圧延によって被着することができる。これによって、外側電極５及び６を備えていない、圧電アクチュエータ１の領域を完全に被覆することができるので、接着テープ７及び８は、正確にかつ応力なしに縁部９〜１２を被覆するようになっている。これは、縁部９〜１２において各接着テープ７又は８を適切に局所的に加熱することによっても促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術による圧電アクチュエータの概略図である。
【図２】本発明による圧電アクチュエータの概略的な平面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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