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    Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit mindestens einem elektrischen Bauelement und mindestens einem elektrisch leitfähigen Draht, wobei der Draht und das Bauelement mit Hilfe eines Verbindungsmittels kraftschlüssig und elektrisch leitend miteinander verbunden ist. Das elektrische Bauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Draht derart ausgestaltet ist, dass eine während eines dynamischen Betriebs des Bauteils im Draht auftretende mechanische Spannung homogen über den Draht verteilt ist. Das elektrische Bauteil ist insbesondere ein piezoelektrischer Aktor mit einem monolithischen Aktorkörper in Vielschichtbauweise. Das elektrische Bauelement ist eine Elektrodenschicht des Aktorkörpers. Durch die homogene Verteilung werden mechanische Spannungsspitzen im Draht abgebaut. Die Drähte zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten des Aktorkörpers zeichnen sich durch eine hohe Stabilität aus. Durch den effizienten Abbau der Spannungsspitzen können relativ kurze Drähte zur Kontaktierung verwendet werden. Ein Platzbedarf des elektrischen Bauteils wird reduziert. Vorzugsweise wird das elektrische Bauteil in Form des piezoelektrischen Aktors zum Ansteuern eines Einspritzventils eines Motors eines Kraftfahrzeuges eingesetzt.The invention relates to an electrical component having at least one electrical component and at least one electrically conductive wire, wherein the wire and the component by means of a connecting means is non-positively connected and electrically conductive with each other. The electrical component is characterized in that the wire is designed such that a mechanical stress occurring in the wire during dynamic operation of the component is distributed homogeneously over the wire. The electrical component is in particular a piezoelectric actuator with a monolithic actuator body in multilayer construction. The electrical component is an electrode layer of the actuator body. The homogeneous distribution reduces mechanical stress peaks in the wire. The wires for electrical contacting of the electrode layers of the actuator body are characterized by a high stability. Due to the efficient reduction of the voltage peaks relatively short wires can be used for contacting. A space requirement of the electrical component is reduced. Preferably, the electrical component is used in the form of the piezoelectric actuator for driving an injection valve of an engine of a motor vehicle.
    公开号:DE102004005943A1
    申请号:DE200410005943
    申请日:2004-02-06
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Carsten Dr. Schuh
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:F02M63-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit mindestens einemelektrischen Bauelement und mindestens einem elektrisch leitfähigen Draht,wobei der Draht und das Bauelement mit Hilfe eines Verbindungsmittelskraftschlüssigund elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Daneben wirdeine Verwendung des Bauteils angegeben.TheThe invention relates to an electrical component having at least oneelectrical component and at least one electrically conductive wire,wherein the wire and the device by means of a connecting meansforce fitand electrically conductively connected to each other. Next to it will bea use of the component specified.
    [0002] Daselektrische Bauteil ist beispielsweise ein piezoelektrischer Aktor(Piezoaktor). Der piezoelektrische Aktor besteht beispielsweiseaus einer Vielzahl von übereinandergestapelten Piezoelementen. Ein Piezoelement besteht aus mindestenszwei übereinanderangeordneten Elektrodenschichten und mindestens einer zwischen denElektrodenschichten angeordneten piezoelektrischen Schicht.Theelectrical component is for example a piezoelectric actuator(Piezoelectric actuator). The piezoelectric actuator is for examplefrom a variety of superimposedstacked piezoelectric elements. A piezo element consists of at leasttwo on top of each otherarranged electrode layers and at least one between theElectrode layers arranged piezoelectric layer.
    [0003] Diepiezoelektrische Schicht und die Elektrodenschichten des Piezoelementssind derart miteinander verbunden, dass durch eine elektrische Ansteuerungder Elektrodenschichten ein elektrisches Feld in die piezoelektrischeSchicht eingekoppelt wird. Aufgrund des eingekoppelten elektrischenFeldes kommt es zur Auslenkung der piezoelektrischen Schicht unddamit zur Auslenkung des Piezoelementes.Thepiezoelectric layer and the electrode layers of the piezoelectric elementare interconnected in such a way that by an electric drivethe electrode layers an electric field in the piezoelectricLayer is coupled. Due to the coupled-in electricalFeldes it comes to the deflection of the piezoelectric layer andthus for the deflection of the piezoelectric element.
    [0004] Einderartiger piezoelektrischer Aktor ist beispielsweise aus der DE 100 26 635 A1 bekannt.Bei dem piezoelektrischen Aktor sind die Piezoelemente in einerStapelrichtung übereinanderzu einem monolithischen Aktorkörperangeordnet. Dabei sind eine Vielzahl von Elektrodenschichten, dieals Innenelektroden bezeichnet werden, und eine Vielzahl von piezoelektrischenSchichten aus einer Piezokeramik (Piezokeramikschichten) abwechselnd übereinander gestapeltund gemeinsam zu dem monolithischen Aktorkörper gesintert.Such a piezoelectric actuator is for example from the DE 100 26 635 A1 known. In the piezoelectric actuator, the piezoelectric elements are arranged one above the other in a stacking direction to form a monolithic actuator body. Here, a plurality of electrode layers, which are referred to as internal electrodes, and a plurality of piezoelectric layers of a piezoceramic (piezoceramic layers) are alternately stacked and sintered together to form the monolithic actuator body.
    [0005] Zurelektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten sind in Stapelrichtungbenachbarte Elektrodenschichten abwechselnd an zwei elektrisch voneinanderisolierte, seitliche Oberflächenabschnittedes Aktorkörpersgeführt.An diesen Oberflächenabschnittenweist der Aktorkörperjeweils eine streifenförmigeMetallisierung auf.toelectrical contacting of the electrode layers are in the stacking directionadjacent electrode layers alternately on two electrically from each otherisolated, lateral surface sectionsof the actuator bodyguided.At these surface sectionshas the actuator bodyeach a strip-shapedMetallization on.
    [0006] ImBereich der beschriebenen Oberflächenabschnitteist jedes der Piezoelemente piezoelektrisch inaktiv. Aufgrund derabwechselnden Führung derElektrodenschichten an die Oberflächenabschnitte wird in einempiezoelektrisch inaktiven Bereich der piezoelektrischen Schichtein elektrisches Feld eingekoppelt, das sich deutlich von dem elektrischen Feldunterscheidet, das in einem piezoelektrisch aktiven Bereich derPiezokeramikschicht eingekoppelt wird. Der piezoelektrisch aktiveBereich der Piezokeramikschicht befindet sich direkt zwischen denElektrodenschichten des Piezoelements. Bei der elektrischen Ansteuerungder Elektrodenschichten, also beim Polarisieren und/oder im Betriebdes Piezoaktors, kommt es aufgrund der unterschiedlichen elektrischenFelder zu unterschiedlichen Auslenkungen der Piezokeramikschichtim piezoelektrisch aktiven Bereich und im piezoelektrisch inaktivenBereich. Als Folge davon treten mechanische Spannungen im Piezoelementauf, die zu einem sogenannten Polungsriss quer zur Stapelrichtungführenkönnen.Dieser Polungsriss kann sich in die an dem Oberflächenabschnittdes Aktorkörpersangebrachte Metallisierung fortsetzen. Dies führt zu einer Unterbrechungder elektrischen Kontaktierung zumindest eines Teils der Elektrodenschichtendes Aktorkörpers.in theArea of the described surface sectionseach of the piezoelectric elements is piezoelectrically inactive. Due to thealternating leadership ofElectrode layers to the surface portions is in onepiezoelectrically inactive region of the piezoelectric layerAn electric field coupled in, clearly different from the electric fielddiffers in a piezoelectrically active region ofPiezoceramic layer is coupled. The piezoelectrically activeArea of the piezoceramic layer is located directly between theElectrode layers of the piezoelectric element. In the electrical controlthe electrode layers, so when polarizing and / or during operationthe piezoelectric actuator, it comes because of the different electricalFields for different deflections of the piezoceramic layerin the piezoelectrically active region and in the piezoelectrically inactive regionArea. As a result, mechanical stresses occur in the piezoelectric elementon, leading to a so-called poling crack transverse to the stacking directionto leadcan.This Polungsriss may be in the on the surface portionof the actuator bodycontinue the attached metallization. This leads to an interruptionthe electrical contacting of at least a portion of the electrode layersof the actuator body.
    [0007] Damitein vorhandener Polungsriss im Aktorkörper nicht zu einem Ausfalldes Piezoaktors führt, istbei dem bekannten Piezoaktor an den Metallisierungen jeweils eineflexible elektrische Außenkontaktierungangebracht. Die Außenkontaktierungbesteht jeweils aus einem starren elektrischen Anschlussstift undeiner Vielzahl von elektrisch leitfähigen Drähten, die an einer Verbindungsfläche des Anschlussstiftes mitdem Anschlussstift verlötetsind. Entlang der Stapelrichtung des Aktorkörpers sind die Drähte an der jeweiligenMetallisierung und dem jeweiligen Anschlussstift derart angelötet, dasssich die Drähte zwischender jeweiligen Metallisierung und dem jeweiligen Anschlussstiftbefinden und der Anschlussstift entlang der Stapelrichtung des Aktorkörpers ausgerichtetist. Der Anschlussstift sorgt fürdie elektrische Kontaktierung der Drähte. Die Drähte sorgen für die elektrischeKontaktierung der Elektrodenschichten des Aktorkörpers (mittelbar über diejeweilige Metallisierung). Die Kontaktierung ist auch dann gewährleistet,wenn es durch die Auslenkung des Aktorkörpers (Expansion und Kontraktionentlang der Stapelrichtung) zu einem Polungsriss kommt.In order toan existing poling crack in the actuator body does not lead to a failureof the piezoelectric actuator leads isin the known piezoelectric actuator at the metallizations one eachflexible electrical external contactingappropriate. The external contactconsists of a rigid electrical pin anda plurality of electrically conductive wires connected to a connecting surface of the terminal pinsoldered to the terminal pinare. Along the stacking direction of the actuator body are the wires to the respectiveMetallization and the respective pin so soldered thatthe wires betweenthe respective metallization and the respective pinare located and aligned the pin along the stacking direction of the actuator bodyis. The pin provides forthe electrical contacting of the wires. The wires provide the electricalContacting of the electrode layers of the actuator body (indirectly via therespective metallization). The contact is guaranteed even thenif it is due to the deflection of the actuator body (expansion and contractionalong the stacking direction) comes to a Polungsriss.
    [0008] Derbekannte Piezoaktor wird beispielsweise zur Ansteuerung eines Einspritzventilseines Motors eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Für diesen Einsatz wird von derAutomobilindustrie eine Zyklenzahl von über 109 gefordert.Innerhalb eines Zyklusses kommt es durch die Ansteuerung der Elektrodenschichten zurExpansion und Kontraktion des Aktorkörpers.The known piezoelectric actuator is used for example for controlling an injection valve of an engine of a motor vehicle. The automotive industry requires a cycle number of more than 10 9 for this application. Within a cycle, the activation of the electrode layers leads to expansion and contraction of the actuator body.
    [0009] Alsproblematisch erweist sich beim beschriebenen Einsatz des bekanntenPiezoaktors, dass im Betrieb des Piezoaktors, also bei der Auslenkungdes Aktorkörpers,in einem Draht eine sehr hohe mechanische Spannung auftreten kann.Die mechanische Spannung ist beispielsweise eine Zugspannung. DieZugspannung wird dadurch verursacht, dass der dynamische Aktorkörper mitdem starren Anschlussstift verbunden ist. Eine besonders hohe Zugspannungtritt in den Drähtenauf, die mit einem Bereich des Aktorkörpers verbunden sind, der sichdurch eine relativ großeAuslenkung auszeichnet. Dieser Bereich ist beispielsweise ein nichtfixierter, also frei beweglicher Teil des Aktorkörpers. Eine besonders große Auslenkungtritt auch im Bereich eines Polungsrisses auf. Aufgrund der hohenmechanischen Spannung kann es zu einem Bruch des Drahts kommen.Wenn viele Drähtedavon betroffen sind, kann dies zu einem Ausfall des piezoelektrischenAktors führen.A problem in the described use of the known piezoelectric actuator proves that in the operation of the piezoelectric actuator, ie in the deflection of the actuator body, a very high mechanical stress can occur in a wire. The mechanical stress is for example a tensile stress. The tensile stress is caused by the fact that the dynamic actuator body is connected to the rigid pin. A particularly high tensile stress occurs in the wires, which with ei Are connected to a region of the actuator body, which is characterized by a relatively large deflection. This area is, for example, a non-fixed, ie freely movable part of the actuator body. A particularly large deflection also occurs in the region of a poling crack. Due to the high mechanical tension, the wire may break. If many wires are affected, this can lead to failure of the piezoelectric actuator.
    [0010] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Bauteil anzugeben,das mit Hilfe von Drähtenelektrisch kontaktiert ist und das im dynamischen Betrieb des Bauteilseine hohe Zuverlässigkeit aufweist.taskthe present invention is to provide an electrical component,that with the help of wiresis electrically contacted and that in the dynamic operation of the componenthas a high reliability.
    [0011] ZurLösungder Aufgabe wird ein elektrisches Bauteil mit mindestens einem elektrischenBauelement und mindestens einem elektrisch leitfähigen Draht angegeben, wobeider Draht und das Bauelement mit Hilfe eines Verbindungsmittelskraftschlüssigund elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das elektrischeBauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Draht derart ausgestaltetist, dass eine währendeines dynamischen Betriebs des Bauteils im Draht auftretende mechanischeSpannung homogen überden Draht verteilt ist. In der mechanischen Spannung kommt einemechanische Belastung des Drahts zum Ausdruck, die durch ihre Größe und ihreWirkungsrichtung festgelegt ist. Die mechanische Belastung ist beispielsweiseeine Zug- oder Druckbelastung. Ebenso kann die Belastung eine Biege-,Scher- oder Torsionsbelastung sein. Der Draht ist so ausgelegt,dass es aufgrund der mechanischen Belastung nicht zu solchen Spannungsspitzenim Draht kommt, die zu einem Bruch des Drahts führen können. Die Spannungsspitzenwerden durch die Ausgestaltung des Drahts effizient abgebaut. Die imDraht überdie Längedes Drahts auftretenden Spannungen werden einander angeglichen.tosolutionThe object is an electrical component with at least one electricalComponent and at least one electrically conductive wire specified, whereinthe wire and the device by means of a connecting meansforce fitand electrically conductively connected to each other. The electricComponent is characterized in that the wire designed in such a wayis that one duringa dynamic operation of the component occurring in the wire mechanicalVoltage is homogeneous overthe wire is distributed. In the mechanical tension comes onemechanical stress of the wire expressed by their size and theirThe direction of action is fixed. The mechanical load is for examplea tensile or compressive load. Likewise, the load can be a bending,Shear or torsional load. The wire is designedthat it does not cause such voltage peaks due to the mechanical stresscomes in the wire, which can lead to a breakage of the wire. The spikesare efficiently degraded by the design of the wire. The imWire overthe lengthof the wire occurring voltages are equalized.
    [0012] DasAngleichen der im Draht auftretenden Spannungen erfolgt beispielsweisedadurch, dass verschiedene Spannungen beziehungsweise Spannungsartenineinander überführt werden.Durch die Form des Drahtes kann beispielsweise eine Zugspannungin eine Scherspannung überführt werden. Dadurchgelingt es, Spannungsspitzen bezüglichder Zugspannung abzubauen. Im Ergebnis tritt eine homogenere, annähernd gleicheZugspannung entlang des Drahts auf. Denkbar ist auch das Abbauenvon Spannungsspitzen durch Maßnahmen,die nicht zu einer Überführung derSpannungsarten ineinander führen,sondern zu einer Dämpfungder Spannung. Die Spannung wird effizient abgebaut. So kann beispielsweiseder Draht an den Stellen, an denen die Belastung des Drahts im Betriebsehr hoch ist, anders ausgestaltet sein, als an solchen Stellen,an denen die Belastung des Drahts niedriger ist. Es wird für einengewissen Ausgleich der im Draht auftretenden Spannungen gesorgt.TheAdjusting the voltages occurring in the wire, for examplein that different voltages or voltagesbe converted into each other.By the shape of the wire, for example, a tensile stressbe transferred to a shear stress. Therebymanages to surge peaks with respectto reduce the tension. The result is a more homogeneous, nearly the sameTensile stress along the wire. It is also conceivable dismantlingof spikes by measures,which does not lead to a transfer of theInterconnect types of tension,but to a dampingthe tension. The voltage is dissipated efficiently. So, for examplethe wire in the places where the load of the wire in operationis very high, differently shaped, than in such places,where the load on the wire is lower. It will be for onecertain compensation of the voltages occurring in the wire provided.
    [0013] ImFolgenden werden Maßnahmenvorgestellt, die einzeln oder in Kombination miteinander zu einerannäherndhomogenen Verteilung der mechanischen Spannung über die Länge des Drahts führen: Ineiner besonderen Ausgestaltung weist der Draht entlang einer Länge desDrahts einen Gradienten mindestens einer Drahteigenschaft des Drahtsauf, so dass die währenddes dynamischen Betriebs des Bauteils im Draht auftretende mechanischeSpannung homogen überden Draht verteilt ist. Die Drahteigenschaft betrifft insbesondereeine Drahtform und/oder ein Drahtmaterial des Drahts. Drahtform undDrahtmaterial beeinflussen eine Elastizität des Drahts. Es resultiertein Gradient der Elastizitätdes Drahts. Der Gradient der Elastizität führt zu einer homogenen Verteilungder mechanischen Spannung überdie Längedes Drahts.In the following, measures are presented which, individually or in combination with one another, lead to an approximately homogeneous distribution of the mechanical stress over the length of the wire: In a particular embodiment, the wire has a gradient of at least one wire characteristic of the wire along a length of the wire, so that the mechanical stress occurring in the wire during dynamic operation of the component is distributed homogeneously over the wire. The wire property relates in particular to a wire form and / or a wire material of the wire. Wire form and wire material affect elasticity of the wire. This results in a gradient of the elasticity of the wire. The gradient of elasticity results in a homogeneous distribution of the stress over the length of the wire.
    [0014] Umzu einer homogen verteilten Spannung zu kommen, kann beispielsweiseein Drahtquerschnitt des Drahts an die mechanische Belastung desDrahts angepasst werden. Die Anpassung betrifft insbesondere eineForm und/oder eine Größe des Querschnitts.Beides spiegelt sich im Durchmesser des Drahts wider (quer zur Längsrichtungdes Drahts). Die Anpassung des Querschnitts kann gezielt an bestimmtenStellen des Drahts erfolgen. Die Anpassung kann aber auch gradierterfolgen. In einer besonderen Ausgestaltung ist daher die Drahteigenschaftdes Drahts, die den Gradienten aufweist, ein Durchmesser des Drahts.Der Drahtquerschnitt wird entlang der Länge des Drahts mit einem Gradienten verändert.AroundFor example, to come to a homogeneously distributed voltagea wire cross section of the wire to the mechanical load ofWir be adjusted. The adjustment concerns in particular oneShape and / or size of the cross section.Both are reflected in the diameter of the wire (transverse to the longitudinal directionof the wire). The adaptation of the cross section can be targeted to certainMake the wire. The adaptation can also be gradedrespectively. In a particular embodiment, therefore, the wire propertyof the wire having the gradient, a diameter of the wire.The wire cross section is varied along the length of the wire with a gradient.
    [0015] Einehomogen verteilte Spannung kann auch durch eine Anpassung einesDrahtmaterials des Drahts beziehungsweise einer Materialzusammensetzungdes Drahts an die mechanische Belastung des Drahts erreicht werden.Das Drahtmaterial betrifft den Draht selbst oder ein Beschichtungsmaterialeiner Beschichtung des Drahts beziehungsweise ein Umhüllungsmaterialeiner Umhüllungdes Drahts. Das Drahtmaterial kann punktuell an bestimmten Stellenunterschiedlich sein. Beispielsweise wird der Draht an den Stellen,an denen die Belastung des Drahts relativ hoch ist, mit einem Drahtmaterialausgestaltet, das übereine relativ hohe Elastizitätverfügt.An den Stellen, an denen die Belastung des Drahts niedriger ist,wird der Draht mit einem Drahtmaterial ausgestaltet, das wenigerelastisch ist. Es resultiert ein Draht, der an verschiedenen Stellenunterschiedlich mechanisch belastbar ist. Aufgrund der unterschiedlichenBelastbarkeit kommt es bezüglich derSpannungen im Draht zu Ausgleichsvorgängen. Es resultiert eine imWesentlichen homogen verteilte Spannung im Draht. Insbesondere kannauch das Drahtmaterial gradiert verändert werden. In einer besonderenAusgestaltung ist daher die Drahteigenschaft des Drahts, die denGradienten aufweist, ein Drahtmaterial des Drahts.A homogeneously distributed stress can also be achieved by adapting a wire material of the wire or a material composition of the wire to the mechanical loading of the wire. The wire material refers to the wire itself or a coating material of a coating of the wire or a cladding material of a cladding of the wire. The wire material may be punctually different at certain points. For example, at the points where the load of the wire is relatively high, the wire is made with a wire material having a relatively high elasticity. At the points where the load on the wire is lower, the wire is made with a wire material that is less elastic. The result is a wire that is different mechanical loads at different locations. Due to the different load capacity, it comes with respect to the stresses in the wire to balance operations. This results in a substantially homogeneously distributed Tension in the wire. In particular, the wire material can be changed graded. In a particular embodiment, therefore, the wire property of the wire having the gradient is a wire material of the wire.
    [0016] DasAnpassen der mechanischen Spannungen kann auch über eine Beschichtung des Drahts erfolgen.Das Beschichtungsmaterial der Beschichtung kann dabei elektrischleitfähigoder elektrisch isolierend sein. Die Beschichtung des Drahts wird beispielsweisederart ausgestaltet, dass der Draht an den Stellen hoher Belastungverstärktwird. Dazu weist die Beschichtung beispielsweise unterschiedlicheSchichtdicken auf. Unterschiedliche Beschichtungsmaterialien anverschiedenen Stellen des Drahts sind ebenfalls denkbar. Genausokönnen mehrschichtigeBeschichtung aus mehreren Beschichtungen eingesetzt werden. Auchdie Beschichtung kann gradiert vorliegen. In einer besonderen Ausgestaltungist daher die Drahteigenschaft des Drahts, die den Gradienten aufweist,mindestens eine Beschichtung des Drahts.TheAdjustment of the mechanical stresses can also take place via a coating of the wire.The coating material of the coating can be electricallyconductiveor be electrically insulating. The coating of the wire becomes, for exampledesigned such that the wire in the places of high loadreinforcedbecomes. For this purpose, the coating has different, for exampleLayer thicknesses on. Different coating materials onVarious locations of the wire are also conceivable. Just like thatcan be multilayeredCoating of several coatings can be used. Alsothe coating can be graded. In a particular embodimentis therefore the wire property of the wire that has the gradientat least one coating of the wire.
    [0017] Gemäß einerbesonderen Ausgestaltung weist der Draht eine Verformung auf. MitHilfe einer Verformung lassen sich Spannungsspitzen abbauen. Einederartige Verformung kann irreversibel sein. Die irreversible Verformungist eine plastische Verformung, die nach Wegfall einer verformendenKraft bleibt. Denkbar ist insbesondere auch eine reversible Verformung.Die reversible Verformung ist eine elastische Verformung, die nachWegfall der verformenden Kraft zurückgebildet wird. Es wird wiederdie ursprünglicheDrahtgeometrie erhalten.According to oneparticular embodiment, the wire has a deformation. WithHelping a deformation can reduce voltage spikes. Asuch deformation can be irreversible. The irreversible deformationis a plastic deformation which, after elimination of a deformingPower remains. In particular, a reversible deformation is also conceivable.The reversible deformation is an elastic deformation afterElimination of the deforming force is regressed. It is going to be alrightthe originalWire geometry obtained.
    [0018] DieVerformung führtdazu, dass verschiedene Spannungsarten im Draht ineinander überführt werden.So kann beispielsweise eine Zugspannung in eine Scherspannung oderteilweise in die Scherspannung überführt werden.Die Verformung des Drahts führtzu einer Umverteilung der Spannung. Infolge davon treten kleinereSpannungsspitzen auf. Die Verformung des Drahts ist beispielsweiseein Knick oder eine Umbiegung des Drahts. Ebenso kann der Drahtzu einer Spirale geformt sein. Die Verformung ist besonderes für den Fallvorteilhaft, dass fürdas Bauteil mit elektrischen Bauelement und Draht nur ein geringerPlatz zur Verfügungsteht. Mit der Verformung des Drahts können Spannungsspitzen über einerelativ kleine Drahtlängeeffizient abgebaut werden.TheDeformation leadsTo make different types of voltage in the wire into each other.For example, a tensile stress in a shear stress orpartially transferred to the shear stress.The deformation of the wire leadsto a redistribution of tension. As a result, smaller ones occurVoltage peaks. The deformation of the wire is for examplea kink or a bend in the wire. Likewise, the wire canbe formed into a spiral. The deformation is special for the caseadvantageous for thatthe component with electrical component and wire only a smallSpace availablestands. With the deformation of the wire voltage spikes over arelatively small wire lengthbe efficiently degraded.
    [0019] Ineiner weiteren Ausgestaltung weist der Draht eine mechanische Vorspannungauf. Die Vorspannung ist beispielsweise eine Zugspannung. Die Zugspannungwird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Draht mit einer Zugbelastungbeaufschlagt wird. Der Draht wird mit einer mechanischen Belastungbeaufschlagt, die der im Betrieb des elektrischen Bauteils auftretendenmechanischen Spannung entgegenwirkt. In Folge davon treten kleinere Spannungsspitzenauf. Es kommt zu einer Homogenisierung der im Draht auftretendenmechanischen Spannung.InIn a further embodiment, the wire has a mechanical biason. The bias voltage is, for example, a tensile stress. The tensionis achieved for example by the wire with a tensile loadis charged. The wire comes with a mechanical loadacted upon, the occurring during operation of the electrical componentcounteracts mechanical tension. As a result, smaller voltage spikes occuron. It comes to a homogenization of the occurring in the wiremechanical tension.
    [0020] Ineiner besonderen Ausgestaltung ist eine Vielzahl von Drähten vorhandenund jeder der Drähte istderart ausgestaltet, dass die währenddes dynamischen Betriebs des Bauteils im Draht auftretende mechanischeSpannung homogen überden Draht verteilt ist. Im Beispiel des oben beschriebenen piezoelektrischenAktors bedeutet dies, dass zur elektrischen Kontaktierung der Innenelektrodendes Aktorkörperseine Vielzahl von Drähtenverwenden werden. Jeder der Drähteist dabei so ausgestaltet, dass innerhalb der Drähte mechanische Spitzenspannungenabgebaut werden. Die mechanischen Spannungen werden jeweils möglichsthomogen entlang der Längedes jeweiligen Drahts verteilt.InIn a particular embodiment, a plurality of wires is presentand each of the wires isdesigned in such a way that duringthe dynamic operation of the component occurring in the wire mechanicalVoltage is homogeneous overthe wire is distributed. In the example of the piezoelectric described aboveActuator, this means that for the electrical contacting of the internal electrodesof the actuator bodya variety of wireswill be used. Each of the wiresis designed so that within the wires mechanical peak voltagesbe reduced. The mechanical stresses are each possiblehomogeneous along the lengthof the respective wire distributed.
    [0021] Wieeingangs beschrieben, könnendie mechanischen Spannungen sehr verschieden sein, die in den einzelnenDrähtenim Betrieb des elektrischen Bauteils, beispielsweise des Aktors,auftreten. In einem Draht, der mit einem Bereich des Aktorkörpers verbundenist, der im Betrieb des Aktors nahezu ruht oder kaum ausgelenktwird, treten relativ kleine mechanische Spannungen auf. Ein derartigerBereich ist beispielsweise ein mit einer Bodenplatte fixierter Bereichdes Aktorkörpers.Dagegen sind in einem Draht, der mit einem Bereich des Aktorkörpers verbundenist, der im Betrieb des Aktors große Auslenkungen erfährt, relativgroßemechanische Spannungen zu erwarten.Asdescribed in the beginning, canthe mechanical stresses are very different in the individualwiresduring operation of the electrical component, for example of the actuator,occur. In a wire connected to an area of the actuator bodyis that rests in the operation of the actuator almost or hardly deflectedis relatively small mechanical stresses occur. Such aArea is, for example, a fixed area with a bottom plate areaof the actuator body.By contrast, in a wire connected to a portion of the actuator bodyis relatively large in the operation of the actuator experiences large deflectionssizeto expect mechanical stresses.
    [0022] Sowohlfür denFall großermechanischer Spannung als auch fürden Fall kleiner mechanischer Spannung wird dafür gesorgt, dass die Spannungen jeweilsmöglichsthomogen überden jeweiligen Draht verteilt sind. Neben den oben beschriebenenMaßnahmenkann es fürden Fall hoher mechanischer Spannungen vorteilhaft sein, zusätzlich dieLänge desDrahts zu erhöhen.Eitherfor theCase bigmechanical stress as wellThe case of small mechanical stress will ensure that the voltages respectivelypreferablyhomogeneous overthe respective wire are distributed. In addition to the aboveactivitiescan it forthe case of high mechanical stresses, in addition to theLength of theWire up.
    [0023] Diesführt zueiner Homogenisierung der im Draht auftretenden mechanischen Spannungen.Gemäß einerweiteren Ausgestaltung weisen daher einzelne Drähte der Vielzahl von Drähten unterschiedlicheDrahtlängenauf. Im Bereich großerAuslenkung könnennun die Drähteeine relativ großeLänge aufweisen.In den Bereichen kleiner Auslenkung genügt es, Drähte mit kleinerer Länge zu verwenden.Thisleads toa homogenization of the mechanical stresses occurring in the wire.According to onefurther embodiment, therefore, individual wires of the plurality of wires have differentwire lengthson. In the area bigDeflection cannow the wiresa relatively large oneHave length.In the areas of small deflection, it is sufficient to use wires with a smaller length.
    [0024] DieVielzahl von Drähtenkann zueinander parallel ausgerichtet sein. Denkbar ist aber insbesondere,dass die Vielzahl von Drähtendivergent angeordnet ist. Die Vielzahl von Drähten ist nicht parallel, alsovielmehr auseinanderstrebend beziehungsweise fächerförmig angeordnet. Denkbar istauch, dass die Drähteeinander kreuzen. Mit dieser Maßnahme istes beispielsweise möglich,trotz unterschiedlicher mechanischer Belastungen aufgrund unterschiedlicherAuslenkungen des Aktorkörpersin den einzelnen Drähtenannäherndgleiche mechanische Spannungen zu erzielen. Weitere Maßnahmen,die zur homogenen Verteilung der Spannungen in den einzelnen Drähten führen, können dannfür alleDrähte gleichsein.The plurality of wires may be aligned parallel to each other. It is conceivable, however, in particular that the plurality of wires is arranged divergently. The plurality of wires is not parallel, so rather arranged diverging or fan-shaped. It is also conceivable that the wires cross each other. With this measure, it is for example possible to achieve approximately the same mechanical stresses despite different mechanical loads due to different deflections of the actuator body in the individual wires. Further measures, which lead to the homogeneous distribution of the stresses in the individual wires, can then be the same for all wires.
    [0025] Ineiner besonderen Ausgestaltung ist der Draht und ein starres elektrischesAnschlusselement zur elektrischen Kontaktierung des Drahts elektrisch leitendmiteinander verbunden. Das starre elektrische Anschlusselement istbeispielsweise ein elektrisch leitendes Blech. Insbesondere istdieses Anschlusselement ein Anschlussstift. Das starre elektrischeAnschlusselement kann dabei mit dem Draht lose verbunden sein. Beispielsweiseist der Draht um einen Anschlussstift gewickelt. Es resultiert einloser elektrischer Kontakt. Zudem weist der Draht eine Verformungauf, die zur Homogenisierung der Spannungen im Draht beiträgt.Ina particular embodiment is the wire and a rigid electricalConnection element for electrical contacting of the wire electrically conductiveconnected with each other. The rigid electrical connection element isfor example, an electrically conductive sheet. In particularthis connection element is a connection pin. The rigid electricConnection element can be loosely connected to the wire. For examplethe wire is wound around a pin. It resultsloose electrical contact. In addition, the wire has a deformationon, which contributes to the homogenization of the stresses in the wire.
    [0026] Ineiner weiteren Ausgestaltung sind der Draht und das starre elektrischeAnschlusselement mit Hilfe eines weiteren Verbindungsmittels kraftschlüssig miteinanderverbunden. Der Draht und das starre Anschlusselement sind fest miteinanderverbunden. Dieses weitere Verbindungsmittel und das Verbindungsmittel,mit dessen Hilfe der Draht und das elektrische Bauelement des elektrischenBauteils kraftschlüssigund elektrisch leitend verbunden sind, können jeweils eine Klemme sein.Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittelzumindest ein aus der Gruppe Leitklebstoff und/oder Lot ausgewähltes elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel.Der Draht und das Anschlusselement oder der Draht und das elektrische Bauelementkönnenmiteinander verlötetoder verklebt sein. Das Lot ist beispielsweise ein Weichlot mit einerArbeitstemperatur von unter 450° C.Ein Hartlot mit einer Arbeitstemperatur von über 450° C ist aber auch denkbar. ZumVerlöteneignen sich Drähteaus einem Metall (Metalldrähte).Ein Drahtdurchmesser der Drähtebeträgtbeispielsweise weniger als 500 μm.Das Metall ist beispielsweise aus der Gruppe Aluminium, Beryllium,Kobalt, Eisen, Kupfer, Nickel, Titan oder Zinn ausgewählt. EineLegierung der genannten Metalle, beispielsweise Messing oder eine Kupfer-Bronze,ist ebenfalls denkbar. Drähteaus nichtmetallischen Werkstoffen, beispielsweise Drähte ausKohlenstofffasern, eigenen sich zur Kontaktierung mit Hilfe einesLeitklebstoffs. Der Leitklebstoff weist neben einem Klebstoff einelektrisch leitendes Material auf. Das elektrisch leitende Materialliegt beispielsweise in Form von Kügelchen vor. Größe und Dichteder Kügelchensind so gewählt,dass eine elektrische Kontaktierung mit einer notwendigen Stromtragfähigkeitgewährleistetist.InIn another embodiment, the wire and the rigid electricalConnecting element by means of another connecting means frictionally with each otherconnected. The wire and the rigid connection element are fixed togetherconnected. This further connecting means and the connecting means,with the help of the wire and the electrical component of the electricalComponent frictionallyand electrically connected, may each be a terminal.Preferably, the connecting means and / or the further connecting meansat least one selected from the group conductive adhesive and / or solder electrically conductive connecting means.The wire and the connection element or the wire and the electrical componentcansoldered togetheror glued. The solder is for example a soft solder with aWorking temperature of less than 450 ° C.A brazing alloy with a working temperature of over 450 ° C is also conceivable. To theSolderare suitable wiresfrom a metal (metal wires).A wire diameter of the wiresisfor example, less than 500 microns.The metal is for example from the group aluminum, beryllium,Cobalt, iron, copper, nickel, titanium or tin selected. AAlloy of said metals, for example brass or a copper bronze,is also possible. wiresmade of non-metallic materials, such as wiresCarbon fibers are suitable for contacting with the help of aConductive adhesive. The conductive adhesive has an adhesive next to itelectrically conductive material. The electrically conductive materialis for example in the form of beads. Size and densitythe beadsare chosenthat an electrical contact with a necessary current carrying capacityguaranteedis.
    [0027] Alselektrische Bauteil ist insbesondere ein piezoelektrisches Bauteildenkbar. Das piezoelektrische Bauteil ist beispielsweise ein piezoelektrischer Biegewandleroder ein piezoelektrischer Aktor. In einem derartigen Bauteil kannes im Betrieb aufgrund dynamischer Prozesse zu einer besonderenmechanischen Beanspruchung der Drähte kommen.Whenelectrical component is in particular a piezoelectric componentconceivable. The piezoelectric component is, for example, a piezoelectric bending transduceror a piezoelectric actuator. In such a component canIt becomes a special one during operation due to dynamic processesmechanical stress of the wires come.
    [0028] Aufgrunddes effizienten Abbaus von Spannungsspitzen sind die Drähte gemäß vorliegender Erfindungzur elektrischen Kontaktierung eines piezoelektrischen Bauteilsgeeignet. In einer besonderen Ausgestaltung wird daher ein elektrischesBauteil angegeben, mit mindestens einem Piezoelement mit mindestenszwei übereinanderangeordneten Elektrodenschichten mit mindestens einer zwischen den Elektrodenschichtenangeordneten piezoelektrischen Schicht, wobei mindestens eine derElektrodenschichten des Piezoelements das elektrische Bauelementdes Bauteils aufweist, diese Elektrodenschicht an einem seitlichenOberflächenabschnittdes Piezoelements geführtist und dort mit dem Draht mit Hilfe des Verbindungsmittels verbundenist.by virtue ofThe efficient removal of voltage spikes are the wires of the present inventionfor electrically contacting a piezoelectric componentsuitable. In a particular embodiment, therefore, an electricSpecified component, with at least one piezo element with at leasttwo on top of each otherarranged electrode layers with at least one between the electrode layersarranged piezoelectric layer, wherein at least one ofElectrode layers of the piezoelectric element, the electrical componentof the component, this electrode layer on a lateralsurface sectionled the piezoelectric elementis and there connected to the wire by means of the connecting meansis.
    [0029] Vorzugsweiseist eine Vielzahl von Piezoelementen zu einem stapelförmigen Aktorkörper miteiner Stapelrichtung angeordnet. Der Aktorkörper kann aus miteinander verklebtenPiezoelementen bestehen. Dabei bestehen die piezoelektrischen Schichten derPiezoelemente beispielsweise aus einem piezoelektrischen Kunststoff.Vorzugsweise ist der Aktorkörperin monolithischer Vielschichtbauweise hergestellt. Dabei bestehendie piezoelektrischen Schichten aus einer Piezokeramik. Die Piezokeramikist beispielsweise ein Bleizirkonattitanat (PZT). Ein Elektrodenmaterialder Elektrodenschichten ist beispielsweise eine Silber-Palladium-Legierung. Zum Herstellen diesesAktorkörperswerden keramische Grünfolien mitder Piezokeramik und Elektrodenschichten aus dem elektrisch leitendenMaterial abwechselnd übereinandergestapelt und gemeinsam gesintert. Denkbar ist auch das Stapelnvon mit Elektrodenmaterial flächigbedruckten keramischen Grünfolienund anschließendesgemeinsames Sintern.Preferablyis a variety of piezoelectric elements to a stack-shaped actuator body witharranged a stacking direction. The actuator body can be glued togetherPiezo elements exist. In this case, the piezoelectric layers of thePiezo elements, for example, of a piezoelectric plastic.Preferably, the actuator bodyproduced in monolithic multilayer construction. Existthe piezoelectric layers of a piezoceramic. The piezoceramicis, for example, a lead zirconate titanate (PZT). An electrode materialof the electrode layers is, for example, a silver-palladium alloy. To make thisactuator bodyare ceramic green films withthe piezoceramic and electrode layers of the electrically conductiveMaterial alternately on top of each otherstacked and sintered together. It is also conceivable stackingof flat with electrode materialprinted ceramic green sheetsand subsequentcommon sintering.
    [0030] Ineiner besonderen Ausgestaltung sind die Piezoelemente derart zudem stapelförmigenAktorkörperangeordnet, dass benachbarte Piezoelemente eine gemeinsame Elektrodenschichtaufweisen, die Elektrodenschichten der Piezoelemente in Stapelrichtungdes Aktorkörpersabwechselnd an mindestens zwei voneinander elektrisch isolierte,seitliche Oberflächenabschnittedes Aktorkörpersgeführt sindund mindestens eine der Oberflächenabschnitte desAktorkörpersund der Draht mit Hilfe des Verbindungsmittels verbunden sind.InIn a particular embodiment, the piezoelectric elements are so toothe stacked oneactuator bodyarranged that adjacent piezoelectric elements have a common electrode layerhave, the electrode layers of the piezoelectric elements in the stacking directionof the actuator bodyalternating at least two electrically isolated from each other,lateral surface sectionsof the actuator bodyare guidedand at least one of the surface portions ofactuator bodyand the wire are connected by means of the connection means.
    [0031] Daselektrische Bauteil in Form des piezoelektrischen Aktors kann überall dorteingesetzt werden, wo eine relativ große Auslenkung bei einer gleichzeitiggroßen übertragbarenKraft notwendig ist. Vorzugsweise wird der piezoelektrische Aktor zumAnsteuern eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine eingesetzt.Die Brennkraftmaschine ist insbesondere ein Motors eines Kraftfahrzeugs.The electrical component in the form of the piezoelectric actuator can be used wherever a relatively large deflection in a at the same time large transferable force is necessary. Preferably, the piezoelectric actuator is used for driving an injection valve of an internal combustion engine. The internal combustion engine is in particular an engine of a motor vehicle.
    [0032] Zusammenfassendergibt sich mit der Erfindung folgender wesentlicher Vorteil: – Durchgeeignete strukturelle und materielle Maßnahmen gelingt es, mechanischeSpannungsspitzen in einem Draht, die durch den dynamischen Betriebeines elektrischen Bauteils hervorgerufen werden können, effizientumzuverteilen und homogen entlang des Drahts zu verteilen. – Aufgrundder homogenen Verteilung der mechanischen Spannungen resultierteine geringe Wahrscheinlichkeit für einen Bruch des Drahts. Es liegteine zuverlässigeelektrische Kontaktierung des Bauelements des elektrischen Bauteilsvor. – Dereffiziente Abbau von Spannungsspitzen ist auch bei geringem, für den Drahtals Kontaktierung des elektrischen Bauelements des Bauteils zurVerfügungstehenden Platz möglich.Es resultiert ein elektrisches Bauteil mit einem relativ geringemPlatzbedarf. In summary, the invention provides the following essential advantage: - Through appropriate structural and material measures, it is possible to efficiently redistribute mechanical stress peaks in a wire, which can be caused by the dynamic operation of an electrical component and distributed homogeneously along the wire. - Due to the homogeneous distribution of mechanical stresses results in a low probability of breakage of the wire. There is a reliable electrical contacting of the component of the electrical component. - The efficient removal of voltage spikes is possible even at low, available for the wire as contacting the electrical component of the component space. The result is an electrical component with a relatively small footprint.
    [0033] Anhandeiniger Ausführungsbeispieleund der dazugehörigenFiguren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Die Figurensind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungendar.Basedsome embodimentsand the associatedFigures, the invention is described in more detail below. The figuresare schematic and do not represent true to scale illustrationsrepresents.
    [0034] 1 zeigtein elektrisches Bauteil in Form eines Piezoaktors mit einem Aktorkörper inmonolithischer Vielschichtbauweise und elektrischer Kontaktierungder Elektrodenschichten des Aktorkörpers von der Seite. 1 shows an electrical component in the form of a piezoelectric actuator with an actuator body in a monolithic multilayer construction and electrical contacting of the electrode layers of the actuator body from the side.
    [0035] 2 zeigtein Piezoelement des Aktorkörpersaus 1 im seitlichen Querschnitt. 2 shows a piezoelectric element of the actuator body 1 in lateral cross-section.
    [0036] 3A bis 3H zeigenjeweils im Querschnitt verschiedene Ausgestaltungen der Kontaktierungder Elektrodenschichten des Aktorkörpers über elektrisch leitende Drähte. 3A to 3H show in each case in cross-section different embodiments of the contacting of the electrode layers of the actuator body via electrically conductive wires.
    [0037] 4 zeigteinen Draht mit sich änderndem Drahtdurchmesserin einem Längsschnitt. 4 shows a wire with changing wire diameter in a longitudinal section.
    [0038] 5 zeigteinen Draht mit einer Beschichtung in einem Querschnitt. 5 shows a wire with a coating in a cross section.
    [0039] Daselektrische Bauteil 1 ist ein piezoelektrischer Aktor miteinem Aktorkörper 20 inmonolithischer Vielschichtbauweise mit einer quadratischen Grundfläche (1).Bei diesem Aktorkörper 20 ist eineVielzahl von Piezoelementen 10 entlang der Stapelrichtung 21 übereinandergestapelt und fest verbunden. Ein Piezoelement 10 bestehtaus einer piezoelektrischen Schicht 13 aus einer Piezokeramik ( 2).Die Piezokeramik ist ein Bleizirkonattitanat. Die piezoelektrischeSchicht 13 befindet sich zwischen einer Elektrodenschicht 11 undeiner weiteren Elektrodenschicht 12 des Piezoelements 10.Das Elektrodenmaterial der Elektrodenschichten 11 und 12 isteine Silber-Palladium- Legierung.Die Elektrodenschichten 11 und 12 sind derartan den Hauptflächender piezoelektrischen Schicht 13 angeordnet, dass durchdie elektrische Ansteuerung der Elektrodenschichten 11 und 12 einelektrisches Feld in der piezoelektrischen Schicht 13 erzeugtwird, so dass es zur Auslenkung der piezoelektrischen Schicht 13 und damitzur Auslenkung des Piezoelements 10 kommt.The electrical component 1 is a piezoelectric actuator with an actuator body 20 in monolithic multilayer construction with a square base ( 1 ). In this actuator body 20 is a variety of piezo elements 10 along the stacking direction 21 stacked and firmly connected. A piezo element 10 consists of a piezoelectric layer 13 from a piezoceramic ( 2 ). The piezoceramic is a lead zirconate titanate. The piezoelectric layer 13 is located between an electrode layer 11 and another electrode layer 12 of the piezoelectric element 10 , The electrode material of the electrode layers 11 and 12 is a silver-palladium alloy. The electrode layers 11 and 12 are so on the major surfaces of the piezoelectric layer 13 arranged that by the electrical control of the electrode layers 11 and 12 an electric field in the piezoelectric layer 13 is generated, so that it is for the deflection of the piezoelectric layer 13 and thus for the deflection of the piezoelectric element 10 comes.
    [0040] Zurelektrischen Kontaktierung sind die Elektrodenschichten 11 und 12 anzwei elektrisch voneinander isolierte Oberflächenabschnitte 14 und 15 geführt. Andiesen Oberflächenabschnittensind die beiden Elektrodenschichten 11 und 12 jeweilsmit (in 2 nicht dargestellten) elektrischleitenden Drähten 30 verbunden.Durch die Führungder Elektroden 11 und 12 an unterschiedliche Oberflächenabschnitte 14 und 15 verfügt jedesPiezoelement 10 übereinen piezoelektrisch aktiven Bereich 16 und mindestens zweipiezoelektrisch inaktive Bereiche 17.For electrical contacting are the electrode layers 11 and 12 to two electrically isolated surface sections 14 and 15 guided. At these surface sections are the two electrode layers 11 and 12 each with (in 2 not shown) electrically conductive wires 30 connected. By guiding the electrodes 11 and 12 to different surface sections 14 and 15 has every piezo element 10 over a piezoelectrically active area 16 and at least two piezoelectrically inactive regions 17 ,
    [0041] BenachbartePiezoelemente 10 des Aktorkörpers 20 weisen jeweilseine gemeinsame Elektrodenschicht auf, so dass im Aktorkörper 20 Elektrodenschichten 22, 23 undpiezoelektrische Schichten 24 abwechselnd übereinanderangeordnet sind. Zum Herstellen des Aktorkörpers 20 werden keramische Grünfolien,die mit Elektrodenmaterial bedruckt sind, übereinander gestapelt und gemeinsamgesintert. Dabei entsteht der Aktorkörper 20 in monolithischer Vielschichtbauweise.Dabei sind mehrere hundert Einzelschichten übereinander gestapelt.Adjacent piezo elements 10 of the actuator body 20 each have a common electrode layer, so that in the actuator body 20 electrode layers 22 . 23 and piezoelectric layers 24 are arranged alternately one above the other. For producing the actuator body 20 ceramic green sheets printed with electrode material are stacked on top of each other and sintered together. This creates the actuator body 20 in monolithic multilayer construction. Several hundred individual layers are stacked on top of each other.
    [0042] DieElektrodenschichten 22 und 23 des resultierendenAktorkörpers 20 sindan zwei elektrisch voneinander isolierte, seitliche Oberflächenabschnitte 25 und 26 geführt. Anden beiden Oberflächenabschnitten 25 und 26 istjeweils eine Metallisierung 27 und 28 angebracht,so dass die Elektrodenschichten 23 und 24 abwechselndelektrisch kontaktiert sind. Die Metallisierungen 27 und 28 sind Einbrennmetallisierungenaus einer silberhaltigen Paste. Sie erstrecken sich über eineHöhe desAktorkörpers 20,die sich aus den zu kontaktierenden Elektrodenschichten 22 und 23 ergibt.An den Metallisierungen 27 und 28 des Aktorkörpers 20 sinddie Drähte 30 zurelektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten 22 und 23 mitHilfe des elektrisch leitenden Verbindungsmittels 29 befestigt.Die Drähtesind kraftschlüssigund elektrisch leitend am Aktorkörperangebracht. Gemäß einerersten Ausführungsformist das Verbindungsmittel 29 ein Weichlot, mit dem die Drähte 30 anden Metallisierungen 27, 28 angelötet sind.In einer alternativen Ausführungsformist das Verbindungsmittel 29 ein Leitklebstoff.The electrode layers 22 and 23 of the resulting actuator body 20 are on two electrically isolated, lateral surface sections 25 and 26 guided. At the two surface sections 25 and 26 each is a metallization 27 and 28 attached so that the electrode layers 23 and 24 alternately electrically contacted. The metallizations 27 and 28 are Einbrennmetallisierungen from a silver-containing paste. They extend over a height of the actuator body 20 arising from the electrode layers to be contacted 22 and 23 results. At the metallizations 27 and 28 of the actuator body 20 are the wires 30 for electrical contacting of the electrode layers 22 and 23 with the aid of the electrically conductive connection means 29 attached. The wires are frictionally and electrically conductive mounted on the actuator body. According to a first embodiment, the connecting means 29 a soft solder, with which the wires 30 at the metallizations 27 . 28 soldered are. In an alternative embodiment, the connecting means 29 a conductive adhesive.
    [0043] Zurelektrischen Ansteuerung der Elektrodenschichten 22 und 23 sindzwei starre elektrische Anschlussstifte 32 und 33 vorhanden.Jeder der starren elektrischen Anschlussstifte 32 und 33 ist über Drähte 30 entwedermit den Elektrodenschichten 22 oder mit den Elektrodenschichten 23 elektrischleitend verbunden. Die Anschlussstifte 32 und 33 sind jeweilsmit einem weiteren elektrisch leitenden Verbindungsmittel 31 mitden Drähtenelektrisch leitend und kraftschlüssigverbunden. Die Anschlussstifte 32 und 33 sindaus einer Kupfer-Bronze. Das weitere Verbindungsmittel 31 istin einer ersten Ausführungsformein Weichlot. In einer weiteren Ausführungsform ist das weitereVerbindungsmittel 31 ein Leitklebstoff.For electrical control of the electrode layers 22 and 23 are two rigid electrical connection pins 32 and 33 available. Each of the rigid electrical connection pins 32 and 33 is over wires 30 either with the electrode layers 22 or with the electrode layers 23 electrically connected. The pins 32 and 33 are each with a further electrically conductive connection means 31 connected to the wires electrically conductive and non-positively. The pins 32 and 33 are made of a copper bronze. The other connecting means 31 is a soft solder in a first embodiment. In a further embodiment, the further connecting means 31 a conductive adhesive.
    [0044] DieDrähte 30 sindaus Messing. In den 3A bis 3H istangedeutet, wie die Drähte 30 zugestalten sind, dass eine mechanische Spannung in einem Draht, diedurch den dynamischen Betrieb (Expansion und Kontraktion entlangder Stapelrichtung 21) des Aktorkörper 20 hervorgerufenwird, effizient umverteilt und somit homogen entlang des Drahts 30 verteiltwird.The wires 30 are made of brass. In the 3A to 3H is hinted how the wires 30 To design that are a mechanical tension in a wire caused by the dynamic operation (expansion and contraction along the stacking direction 21 ) of the actuator body 20 is efficiently redistributed and thus homogeneous along the wire 30 is distributed.
    [0045] Ineiner ersten Ausführungsformstehen die Drähte 30 unterZugspannung. Auf die Drähte 30 wirkteine Zugbelastung 34 in Richtung des jeweiligen starrenelektrischen Anschlussstifts 32 und 33. Dabeiverfügendie Drähte 30 über jeweilsgleiche Drahtlängen.Die Drähte 30 sindannäherndparallel zu einander ausgerichtet.In a first embodiment, the wires stand 30 under tension. On the wires 30 acts a tensile load 34 in the direction of the respective rigid electrical connection pin 32 and 33 , This includes the wires 30 each with the same wire length. The wires 30 are aligned approximately parallel to each other.
    [0046] Gemäß 3B bis 3F sinddie Drahtlängender Drähte 30 vonDraht 30 zu Draht 30 unterschiedlich. Diesen Ausführungsformengemeinsam ist eine relativ großeDrahtlängefür dieDrähte 30,die in einem auslenkenden Bereich 35 des Aktorkörper 20 mitden Elektrodenschichten 22 und 23 verbunden sind.Dagegen sind die Drähte 30 relativkurz, die in einem ruhenden Bereich 36 des Aktorkörpers 20 mit denElektrodenschichten 22 und 23 verbunden sind.According to 3B to 3F are the wire lengths of the wires 30 of wire 30 to wire 30 differently. Common to these embodiments is a relatively large wire length for the wires 30 who are in a distracting area 35 of the actuator body 20 with the electrode layers 22 and 23 are connected. The wires are against it 30 relatively short, in a dormant area 36 of the actuator body 20 with the electrode layers 22 and 23 are connected.
    [0047] Gemäß der 3B werdenunterschiedliche Längeder Drähte 30 durcheinen gebogenes Anschlussstift 32 oder 33 erreicht.Die Drähte 30 sind annähernd parallelzu einander ausgerichtet.According to the 3B be different length of the wires 30 through a curved connecting pin 32 or 33 reached. The wires 30 are aligned approximately parallel to each other.
    [0048] Die 3C bis 3F zeigenweitere Ausführungsformen,bei denen die Drähte 30 divergent, alsonicht parallel zueinander angeordnet sind. Die Drähte sindfächerförmig angeordnet.Es resultieren Drähte 30 mitunterschiedlichen Drahtlängen.The 3C to 3F show further embodiments in which the wires 30 divergent, so are not arranged parallel to each other. The wires are fan-shaped. This results in wires 30 with different wire lengths.
    [0049] Gemäß 3G und 3H weisendie Drähte 30 unterschiedlicheUmbiegungen auf. Die Umbiegungen sind Verformungen der Drähte 30,die dazu führen,dass verschiedene Spannungsarten ineinander überführt werden.According to 3G and 3H assign the wires 30 different bends on. The bends are deformations of the wires 30 which cause different types of voltage to be converted into each other.
    [0050] In 4 istein Draht 30 mit einer gradierten Drahteigenschaft dargestellt.Die gradierte Drahteigenschaft ist ein sich entlang einer Längsausrichtung 37 desDrahts 30 ändernderDrahtdurchmesser 38.In 4 is a wire 30 shown with a graded wire property. The graded wire property is one along a longitudinal orientation 37 of the wire 30 changing wire diameter 38 ,
    [0051] 5 zeigteinen Draht 30 in einem Querschnitt quer zur Längsausrichtung 37 desDrahts 30 mit einer Beschichtung 39. Die Beschichtung 39 ist einerersten Ausführungsformbezüglicheiner Schichtdicke konstant, also nicht gradiert. In einer dazualternativen Ausführungsformist die Schichtdicke der Beschichtung 39 gradiert. DieSchichtdicke ändertsich entlang der Längsausrichtung 37 des Drahts 30. 5 shows a wire 30 in a cross section transverse to the longitudinal orientation 37 of the wire 30 with a coating 39 , The coating 39 is a first embodiment with respect to a layer thickness constant, so not graded. In an alternative embodiment, the layer thickness of the coating 39 graded. The layer thickness changes along the longitudinal orientation 37 of the wire 30 ,
    权利要求:
    Claims (17)
    [1]
    Elektrisches Bauteil (1) mit – mindestenseinem elektrischen Bauelement (11, 12, 22, 23)und – mindestenseinem elektrisch leitfähigenDraht (30), wobei – der Draht (30) unddas Bauelement (11, 12, 22, 23) mitHilfe eines Verbindungsmittels (29) kraftschlüssig undelektrisch leitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,dass – derDraht (30) derart ausgestaltet ist, dass eine während einesdynamischen Betriebs des Bauteils (1) im Draht (30)auftretende mechanische Spannung homogen über den Draht (30)verteilt ist.Electrical component ( 1 ) with - at least one electrical component ( 11 . 12 . 22 . 23 ) and - at least one electrically conductive wire ( 30 ), where - the wire ( 30 ) and the component ( 11 . 12 . 22 . 23 ) by means of a lanyard ( 29 ) are non-positively connected and electrically conductive, characterized in that - the wire ( 30 ) is configured such that during a dynamic operation of the component ( 1 ) in the wire ( 30 ) occurring mechanical stress homogeneously over the wire ( 30 ) is distributed.
    [2]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei der Draht(30) entlang einer Länge(37) des Drahts (30) einen Gradierten mindestenseiner Drahteigenschaft des Drahts (30) aufweist.An electrical component according to claim 1, wherein the wire ( 30 ) along a length ( 37 ) of the wire ( 30 ) a graded at least one wire property of the wire ( 30 ) having.
    [3]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 2, wobei die Drahteigenschaftdes Drahts (30) ein Durchmesser (38) des Drahts(30) ist.An electrical component according to claim 2, wherein the wire property of the wire ( 30 ) a diameter ( 38 ) of the wire ( 30 ).
    [4]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, wobeidie Drahteigenschaft des Drahts (30) ein Drahtmaterialdes Drahts (30) ist.An electrical component according to claim 2 or 3, wherein the wire property of the wire ( 30 ) a wire material of the wire ( 30 ).
    [5]
    Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis3, wobei die Drahteigenschaft des Drahts (30) mindestenseine Beschichtung (39) des Drahts (30) ist.Electrical component according to one of claims 2 to 3, wherein the wire property of the wire ( 30 ) at least one coating ( 39 ) of the wire ( 30 ).
    [6]
    Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis5, wobei der Draht (30) eine Verformung aufweist.Electrical component according to one of claims 1 to 5, wherein the wire ( 30 ) has a deformation.
    [7]
    Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis6, wobei der Draht (30) eine mechanische Vorspannung aufweist.Electrical component according to one of claims 1 to 6, wherein the wire ( 30 ) has a mechanical bias.
    [8]
    Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis7, wobei eine Vielzahl von Drähten(30) vorhanden ist und jeder der Drähte (30) derart ausgestaltetist, dass die währenddes dynamischen Betriebs des Bauteils (1) im Draht (30)auftretende mechanische Spannung homogen über den Draht verteilt ist.Electrical component according to one of the claims che 1 to 7, wherein a plurality of wires ( 30 ) is present and each of the wires ( 30 ) is designed such that during the dynamic operation of the component ( 1 ) in the wire ( 30 ) occurring stress is distributed homogeneously over the wire.
    [9]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 8, wobei einzelneDrähteder Vielzahl von Drähtenunterschiedliche Drahtlängenaufweisen.An electrical component according to claim 8, wherein individual oneswiresthe variety of wiresdifferent wire lengthsexhibit.
    [10]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 8 oder 9, wobeidie Vielzahl von Drähtendivergent angeordnet ist.An electrical component according to claim 8 or 9, whereinthe variety of wiresdivergent is arranged.
    [11]
    Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis10, wobei der Draht und ein starres elektrisches Anschlusselement(32, 33) zur elektrischen Kontaktierung des Drahtselektrisch leitend miteinander verbunden sind.Electrical component according to one of claims 1 to 10, wherein the wire and a rigid electrical connection element ( 32 . 33 ) are electrically connected to each other for making electrical contact with the wire.
    [12]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 11, wobei derDraht (30) und das starre elektrische Anschlusselement(32, 33) mit Hilfe eines weiteren Verbindungsmittels(31) kraftschlüssigmiteinander verbunden sind.Electrical component according to claim 11, wherein the wire ( 30 ) and the rigid electrical connection element ( 32 . 33 ) with the aid of another connection means ( 31 ) are positively connected with each other.
    [13]
    Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis12, wobei das Verbindungsmittel (29) und/oder das weitereVerbindungsmittel (31) zumindest ein aus der Gruppe Leitklebstoffund/oder Lot ausgewählteselektrisch leitfähigesVerbindungsmittel ist.Electrical component according to one of claims 1 to 12, wherein the connecting means ( 29 ) and / or the further connecting means ( 31 ) is at least one of the group of conductive adhesive and / or solder selected electrically conductive connecting means.
    [14]
    Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis13, mit – mindestenseinem Piezoelement mit mindestens zwei übereinander angeordneten Elektrodenschichtenund mindestens einer zwischen den Elektrodenschichten angeordnetenpiezoelektrischen Schicht, wobei – eine der Elektrodenschichtendes Piezoelements das elektrische Bauelement des elektrischen Bauteilsaufweist, – dieseElektrodenschicht an einen seitlichen Oberflächenabschnitt des Piezoelementsgeführtist und – dortmit dem Draht mit Hilfe des Verbindungsmittels verbunden ist.Electrical component according to one of claims 1 to13, with- at leasta piezoelectric element with at least two electrode layers arranged one above the otherand at least one disposed between the electrode layerspiezoelectric layer, wherein- One of the electrode layersof the piezoelectric element, the electrical component of the electrical componenthaving,- theseElectrode layer to a side surface portion of the piezoelectric elementguidedis and- thereis connected to the wire by means of the connecting means.
    [15]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 14, bei dem eineVielzahl von Piezoelementen (10) zu einem stapelförmigen Aktorkörper (20)mit einer Stapelrichtung (21) angeordnet ist.An electrical component according to claim 14, wherein a plurality of piezo elements ( 10 ) to a stack-shaped actuator body ( 20 ) with a stacking direction ( 21 ) is arranged.
    [16]
    Elektrisches Bauteil nach Anspruch 15, wobei diePiezoelemente (10) derart zu dem stapelförmigen Aktorkörper (20)angeordnet sind, dass – benachbartePiezoelemente (10) eine gemeinsame Elektrodenschicht aufweisen, – die Elektrodenschichten(11, 12, 22, 23) der Piezoelemente(10) in Stapelrichtung (21) des Aktorkörpers (20)abwechselnd an mindestens zwei voneinander elektrisch isolierte,seitliche Oberflächenabschnitte(25, 26) des Aktorkörpers (20) geführt sind und – mindestenseiner der Oberflächenabschnitte(25, 26) des Aktorkörpers (20) und derDraht (30, 31) mit Hilfe des Verbindungsmittels(29) verbunden sind.Electrical component according to claim 15, wherein the piezo elements ( 10 ) in such a way to the stack-shaped actuator body ( 20 ) are arranged, that - adjacent piezo elements ( 10 ) have a common electrode layer, - the electrode layers ( 11 . 12 . 22 . 23 ) of the piezo elements ( 10 ) in the stacking direction ( 21 ) of the actuator body ( 20 ) alternately on at least two mutually electrically isolated, lateral surface sections ( 25 . 26 ) of the actuator body ( 20 ) and - at least one of the surface sections ( 25 . 26 ) of the actuator body ( 20 ) and the wire ( 30 . 31 ) with the aid of the bonding agent ( 29 ) are connected.
    [17]
    Verwendung des Elektrischen Bauteils zum Ansteuerneines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine.Use of the electrical component for drivingan injection valve of an internal combustion engine.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004005943B4|2009-09-10|
    引用文献:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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