DE102005030836A1

DE102005030836A1 - Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element, insbesondere Multilayer-Piezostack

Info

Publication number: DE102005030836A1
Application number: DE102005030836A
Authority: DE
Inventors: Harald Johannes Kastl; Andreas Dr. Lenk; Martin Dr. Oppermann; Andreas Dr. Schönecker; Thomas Dr. Zerna
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2025-07-02
Also published as: DE102005030836B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches oder elektrostriktives Element, insbesondere einen Piezoaktor, mit einer Metallisierung (20), deren unmittelbare elektrische Kontaktierung (42) mittels einer Elektrode (40) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (40) wenigstens bei einem Teil der im Betrieb des Elements (10) auftretenden Temperaturen kein einzelner kristalliner Metallfestkörper ist.
Ferner betrifft die Erfindung einen Multilayer-Piezostack, insbesondere einen monolithischen Multilayer-Piezostack für einen Kraftstoffinjektor, mit einer Mehrzahl von Piezokeramikschichten (50) und jeweils einer zwischen zwei zueinander direkt benachbarten Piezokeramikschichten (50) angeordneten Innenmetallisierung (20), dadurch gekennzeichnet, dass in den Multilayer-Piezostack (10) wenigstens eine Innenelektrode (40) wenigstens teilweise hineinragt, wobei die Innenelektrode (40) Innenmetallisierungen (20) des Multilayer-Piezostacks (10) innerhalb des Multilayer-Piezostacks (10) elektrisch kontaktiert (42).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktierung einer Elektrode eines piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements. Insbesondere betrifft die Erfindung die elektrische Kontaktierung von Innenmetallisierungen eines Multilayer-Piezostacks im Kraftfahrzeugbereich.

Piezoelektrische oder elektrostriktive Elemente haben seit Jahren vielfältige Anwendungen in Sensoren und als Aktoren in Tintenstrahldruckern, Ultraschallwandern, Kraftstoffinjektoren, etc. Insbesondere bei Piezoaktoren kommen u. a. die Vorteile minimaler Stellwege im Nanometerbereich, eines schnellen Ansprechverhaltens und die Effektivität der Wandler zum Tragen. Es besteht jedoch zunehmend Bedarf an Piezoaktoren mit relativ langen Stellwegen im Bereich von einem μm bis über einige zehn μm. Dies gelingt durch den Einsatz von Piezoaktoren, die mehr als 300 einzelne Piezokeramikschichten aufweisen können. Jeweils zwei direkt zueinander benachbarte Piezokeramikschichten schließen jeweils eine Innenelektrode bzw. eine Innenmetallisierung zwischen sich ein. Durch eine Vielzahl von Innenmetallisierungen im Multilayer-Piezostack werden im Betrieb des Piezoaktors eine Vielzahl von elektrischen Feldern ausgebildet, die für eine Längung des Piezostacks verantwortlich sind. Solche Multilayer-Piezostacks bzw. Multilayer-Aktoren werden heutzutage bei Dieselinjektoren eingesetzt und bestehen aus einem Stapel einzelner Piezokeramikschichten mit einer Dicke von ca. 80 μm, die elektrisch parallel angesteuert werden, wodurch die zur Erzeugung der elektrischen Feldstärke notwendige Spannung erheblich reduziert werden kann. Die Auslenkungen der einzelnen Elemente addiert sich zur Gesamtauslenkung des Multilayer-Piezostacks.

Ein wesentliches Problem bei der Herstellung von Multilayer-Piezostacks für Dieselinjektoren ist die Konfektionierung des Stacks, bei welcher der Multilayer-Piezostack mit einer Schutzhülle und elektrischen Außenkontakten versehen wird, die einer Ansteuerung des Multilayer-Piezostacks dienen. Bei der Herstellung der elektrischen Kontaktierung der Innenmetallisierungen mit den elektrischen Außenkontakten des Multilayer-Piezostacks muss die hin- und hergehende Bewegung des Piezostacks im Betrieb des Injektors zuverlässig und dauerhaft überbrückt werden. Bei Multilayer-Piezostacks für Dieselinjektoren wird diese elektrische Verbindung mit mehr als 10⁹ Bewegungszyklen belastet. Darüber hinaus kommt erschwerend hinzu, dass eine elektrische Kontaktierung der Innenmetallisierungen gegenüber Rissen tolerant sein muss, die bei einer Polarisierung des Multilayer-Piezostacks und auch in dessen späterem Betrieb auftauchen. Diese so genannten Polungsrisse sind eine Folge des Stackdesigns.

Um die nur wenige μm dicken Innenmetallisierungen zwischen den Piezokeramikschichten elektrisch zu kontaktieren, werden auf der Außenseite des Piezostacks zwei streifenförmige Außenmetallisierungen aufgebracht. Damit aber nur jeweils jede zweite Innenmetallisierung mit je einem Pol der Betriebsspannung verbunden wird, sind die Innenmetallisierungen in der Kontaktzone jeweils wechselseitig ausgespart. Dadurch entstehen Bereiche im Multilayer-Piezostack, die so genannten inaktiven Bereiche, die beim Betrieb des Piezostacks von einer reduzierten Feldstärke durchsetzt werden und somit weniger auslenken. Dadurch entstehen mechanische Spannungen, die zu den Polungsrissen in den inaktiven und auch in den dehnungsaktiven Bereichen führen. Solche Polungsrisse können dazu führen, dass eine Außenmetallisierung über ihre vollständige Breite aufreißt und somit nicht mehr alle Innenmetallisierungen des Piezostacks mit Strom versorgt werden.

Bisher ist nur eine serientaugliche Technologie bekannt, die einer dauerhaften elektrischen Kontaktierung der Innenmetallisierungen des Multilayer-Piezostacks genügt. Diese Technologie gemäß dem Stand der Technik basiert auf einem Verlöten einer größeren Anzahl von hochfesten Drähten zwischen den Außenmetallisierungen des Piezostacks und jeweils einem Pin, der den Piezostack mit Strom versorgt. Das Einhausen des Multilayer-Piezostacks erfolgt durch einen Verguss mit Silikon, wobei der Piezostack und die mit ihm verbundenen Außenkontakte in einer Hülse positioniert und dann vollständig blasenfrei vergossen werden, damit es im Betrieb des Multilayer-Piezostacks nicht zu elektrischen Durchschlägen kommt. Hierbei muss das Vergussmaterial eine Relativbewegung zwischen dem Multilayer-Piezostack und der Umgebung kompensieren.

Durch die verlöteten Drähte außen am Multilayer-Piezostack nimmt der Multilayer-Piezostack unnötig viel Volumen und insbesondere unnötig viel Querschnittsfläche in Anspruch, was einerseits bei den beengten Verhältnissen in einem Motorraum/Zylinderkopf problematisch ist, und andererseits den Multilayer-Piezostack durch das aufwändige Verlöten teuer macht. Ferner ist für eine neue Generation von Kraftstoffinjektoren eine einfache Übernahme der Technologie zum elektrischen Kontaktieren des Multilayer-Piezostacks nicht möglich, da ein zukünftiger Multilayer-Piezostack, insbesondere dessen verfügbarer Querschnitt innerhalb des Kraftstoffinjektors, wesentlich kleiner ist als bei derzeitigen Kraftstoffinjektoren.

Im Stand der Technik werden ferner als Alternativen zur elektrischen Kontaktierung der Außenmetallisierungen mittels hochfesten Drähten und auch zur elektrischen Kontaktierung der Innenmetallisierungen außen am Piezostack angeordnete Drahtgeflechte, dünne Bleche oder Folienverbünde vorgeschlagen.

Darüber hinaus tauchen insbesondere bei hochdynamisch angesteuerten piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elementen, z. B. bei der Transformation elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen oder umgekehrt (Ultraschallwandler), Probleme bei der elektrischen Kontaktierung des piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements auf. Durch eine ständige Hin- und Herbewegung der elektrischen Kontaktierung des Elements kann es zu Brüchen, insbesondere Dauerbrüchen, an der elektrischen Kontaktierung kommen, wodurch das Element unbrauchbar wird.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes piezoelektrisches oder elektrostriktives Element zur Verfügung zu stellen, das insbesondere bei hochdynamischer Dauerbeanspruchung eine hohe Lebensdauer aufweist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Multilayer-Piezostack zur Verfügung zu stellen, der geringe Abmessungen, insbesondere eine geringe Querschnittsfläche, aufweist und gleichzeitig eine dauerhaltbare elektrische Kontaktierung von Innenmetallisierungen realisiert.

Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements, insbesondere eines piezoelektrischen Aktorelements gelöst, wobei eine elektrische Kontaktierung einer Metallisierung des Elements mittels einer Elektrode hergestellt ist, die kein Metallfestkörper ist, sondern bevorzugt flüssig, gekörnt oder pulverförmig ist. Ferner eignen sich für die erfindungsgemäße Elektrode Kunststoffe.

Bei der erfindungsgemäßen Art der Kontaktierung der Metallisierung mit Hilfe flüssiger oder pulverförmiger elektrischer Leiter kann sich die Elektrode Kontur- oder Geometrieänderungen des Elements anpassen; ähnliches gilt für eine Polymerelektrode, die über weite Bereiche hinweg ein elastisches Formänderungsverhalten aufweist. Hierdurch ist eine dauerhafte elektrische Kontaktierung der Metallisierungen sichergestellt.

Eine elektrische Kontaktierung einer erfindungsgemäßen flüssigen oder pulverförmigen Elektrode kann z. B. formschlüssig durch Eintauchen eines Kontaktelements in die flüssige Elektrode oder das elektrisch leitfähige Pulver erfolgen. Hierdurch ist eine gegenseitige Verschiebbarkeit des Kontaktelements gegenüber der Elektrode dauerhaft und elektrisch leitend gesichert, sodass in diesem Bereich keine Materialbrüche auftreten können. Hierbei ist das Kontaktelement in der Elektrode gleitgelagert, wodurch keine oder nur vernachlässigbar geringe mechanische Belastungen auf die Kontaktierung einwirken.

Im Fall einer erfindungsgemäßen Polymerelektrode lässt sich eine elektrische Kontaktierung über eine stoff- oder kraftschlüssige Verbindung, z. B. mittels eines Kontaktpins, herstellen, wobei die elektrische Kontaktierung bevorzugt in einem Bereich am Polymer stattfindet, in welchem dieser nicht oder nur gering mechanisch belastet ist. Bei einer solchen Ausführungsform findet keine Relativbewegung zwischen der elektrischen Kontaktierung und der Polymerelektrode statt.

Weitere Angaben zu den erfindungsgemäßen Materialien für die Elektroden des piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements finden sich weiter unten bei den Ausführungen zu einem Multilayer-Piezostack. Diese sollen ebenfalls für das piezoelektrische oder elektrostriktive Element gelten.

Ferner wird die Erfindung mittels eines Multilayer-Piezostacks mit einer Vielzahl von Piezokeramikschichten gelöst, wobei zwischen zwei zueinander direkt benachbarten Piezokeramikschichten jeweils eine Annenmetallisierung vorgesehen ist, und Innenmetallisierungen des Multilayer-Piezostacks von wenigstens einer Innenelektrode innerhalb des Multilayer-Piezostacks elektrisch kontaktiert werden. Bevorzugt befinden sich im erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostack zwei Hohlräume, wobei sich in jedem der Hohlräume ein elektrisch leitfähiges Innenelektrodenmaterial befindet, das die entsprechenden Innenmetallisierungen mit Strom versorgt und so in den Piezokeramikschichten ein elektrisches Dehnfeld erzeugt, wodurch der Multilayer-Piezostack gelängt und wieder kontraktiert werden kann.

Erfindungsgemäß werden die Außenmetallisierungen und die daran verlöteten hochfesten Drähte des Stands der Technik, durch eine Innenelektrode innerhalb des Multilayer-Piezostacks ersetzt. Hierdurch ist es möglich, Multilayer-Piezostacks mit minimalen Querschnittsflächen zu erhalten, was den beengten Gegebenheiten in einem Motorraum/Zylinderkopf entgegenkommt. Darüber hinaus entfällt das im Stand der Technik notwendige Verlöten einer größeren Anzahl von hochfesten Drähten zwischen der Außenmetallisierung und einem elektrischen Anschluss des Multilayer-Piezostacks, was den Multilayer-Piezostack in seiner Herstellung rationeller und kostengünstiger macht.

Erfindungsgemäß ist die Innenelektrode, die die Innenmetallisierungen des Multilayer-Piezostacks unmittelbar elektrisch kontaktiert, nicht aus einem einzelnen Metallfestkörper (z. B. der Außenmetallisierung) aufgebaut, sondern wenigstens bei einem Teil der im Betrieb des Multilayer-Piezostacks auftretenden Temperaturen bevorzugt flüssig, lose gekörnt oder pulverförmig. Ferner kann die Innenelektrode einen Kunststoff aufweisen. Hierdurch ist der erfindungsgemäße Multilayer-Piezostack haltbarer als im Stand der Technik, da eine flexible und dauerhafte elektrische Kontaktierung der Innenmetallisierungen gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß findet bei einer flüssigen oder pulverförmigen Innenelektrode eine Relativbewegung zwischen der Innenelektrode und dem sich längenden und kontraktierenden Multilayer-Piezostack statt. Dadurch können sich die Innenelektroden Kontur- und Geometrieänderungen innerhalb des Multilayer-Piezostacks anpassen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Hohlräume des Multilayer-Piezostacks an den Hohlraumwänden anhaftende Polymer-Innenelektroden auf, die aufgrund ihrer Elastizität die Bewegungen die Multilayer-Piezostacks mitmachen und so ebenfalls eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der Innenmetallisierungen ermöglichen. Dadurch kann auf die problematische Außenmetallisierung mit den daran verlöteten Drähten vollständig verzichtet werden.

Darüber hinaus ist es jedoch erfindungsgemäß auch möglich, in den Hohlräumen des Multilayer-Piezostacks herkömmliche metallische Elektroden als Innenelektroden zu verwenden. Bevorzugt sind hierbei einstückige metallische Festkörper, die eine ausreichende Elastizität aufweisen, damit sie die Bewegungen des Multilayer-Piezostacks mitmachen, ohne diesen zu stark in seiner Bewegung zu hemmen. Hierfür eignen sich z. B. weiche Metalllegierungen mit Schmelzpunkten über den Maximalbetriebstemperaturen des Multilayer-Piezostacks oder Weichmetalle, wie z. B. Thallium. Solche Metallinnenelektroden können z. B. mittels eines Leitklebeverfahrens in den Hohlräumen des Multilayer-Piezostacks vorgesehen sein.

Eine elektrische Kontaktierung der Innenelektroden erfolgt bevorzugt an denjenigen Stellen der Innenelektroden, an wel chen die Innenelektroden im Betrieb des Multilayer-Piezostacks mechanisch nicht oder nur geringfügig belastet sind bzw. keine oder nur eine geringfügige Relativbewegung mit den Hohlraumwänden aufweisen.

Bevorzugt findet eine elektrische Kontaktierung einer flüssigen bzw. pulverförmigen Innenelektrode durch ein wenigstens teilweise in die Innenelektrode eingetauchtes oder eingestecktes Kontaktelement statt. Hierbei ist das Kontaktelement innerhalb der Innenelektrode formschlüssig aufgenommen. Bevorzugt ist das Kontaktelement als ein Kontaktstab ausgebildet, der in den Hohlraum und somit auch in die Innenelektrode im Wesentlichen vollständig hineinragt oder durch diese durchragt. Hierdurch ist wieder eine gegenseitige Verschiebbarkeit des Kontaktstabs gegenüber der Innenelektrode dauerhaft und elektrisch leitend gesichert. Der Kontaktstab ist in der Innenelektrode losgelagert, wodurch keine oder nur vernachlässigbar geringe mechanische Belastungen auf den Kontaktstab einwirken und so eine dauerhafte Durchkontaktierung (Kontaktelement => Innenelektrode => Innenmetallisierungen) auch im hochdynamischen Betrieb gewährleistet ist.

Eine elektrische Kontaktierung einer festen Innenelektrode (Polymer- oder Metallinnenelektrode) erfolgt durch ein stoff- oder kraftschlüssig an der Innenelektrode vorgesehenes Kontaktelement, das bevorzugt als Kontaktpin ausgebildet ist. Hierdurch ist ebenfalls eine dauerhafte elektrische Durchkontaktierung (Kontaktelement => Innenelektrode => Innenmetallisierungen) gewährleistet, da sich die Innenelektrode relativ zum Multilayer-Piezostack nicht bewegt und das Kontaktelement an einer Position an/in der Innenelektrode vorgesehen ist, an welcher diese nicht oder nur geringfügig mechanisch belastet ist.

Die Kontaktelemente (z. B. der Kontaktstab oder der Kontaktpin) sind entweder direkt mit einer Ansteuerelektronik des Multilayer-Piezostacks, oder über eine zusätzliche elektrische Verbindung, z. B. einem Draht, mit der Ansteuerelektronik verbunden.

Für das erfindungsgemäße piezoelektrische oder elektrostriktive Element bzw. den erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostack kommen als Materialien für die Elektroden bzw. die Innenelektroden Metalle oder Metalllegierungen mit niedrigem Schmelzpunkten in Frage. Ferner eignen sich hierfür elektrisch leitfähige Flüssigkeiten. Durch die Verwendung von Flüssigkeiten oder Metallen/Metalllegierungen, die wenigstens bei einem Teil der Betriebstemperaturen flüssig sind, ist eine dauerhafte elektrische Kontaktierung der jeweiligen Metallisierungen (und der Kontaktelemente) sichergestellt, da diese sich sehr gut an veränderte Umgebungsbedingungen anpassen und keine Hohlräume innerhalb der Elektroden bzw. der Innenelektroden bilden können. Bevorzugt ist hierbei, dass das Material der jeweiligen flüssigen Elektrode bzw. Innenelektrode eine hohe Oberflächenspannung aufweist, damit das Elektrodenmaterial nicht allzu flüchtig ist und z. B. in Polungsrisse des Multilayer-Piezostacks hineinläuft.

Dieselben Vorteile erreicht man mittels eines elektrisch leitfähigen Pulvers oder einer elektrisch leitfähigen, feinkörnigen Schüttung, wobei darauf zu achten ist, dass die Korngrößen nicht zu klein sind und in Polungsrisse des Multilayer-Piezostacks derart eindringen können, dass es zu Kurzschlüssen kommt, die den gesamten Multilayer-Piezostack unbrauchbar machen würden.

Ferner eignen sich erfindungsgemäß für die Elektroden bzw. die Innenelektroden sämtliche nicht monolithische bzw. nicht einstückige Metallfestkörper. Darüber hinaus eignen sich e lektrisch leitfähigen Gläser, Kolloide, Gele, Sole, Öle, Flüssigkristalle, Salze, Pasten etc. Voraussetzung hierbei ist nur, dass das entsprechende Elektrodenmaterial bei den entsprechenden Betriebstemperaturen stabil und elektrisch leitfähig ist. Ferner sollte eine Siedetemperatur des verwendeten Elektrodenmaterials wenigstens 30 bis 50K über einer maximalen Betriebstemperatur des piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements bzw. des Multilayer-Piezostacks liegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich bevorzugt außerhalb dehnungsaktiver Bereiche des piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements bzw. außerhalb des Multilayer-Piezostacks ein Reservoir für die Elektrode bzw. die Innenelektrode, sodass ein Materialschwund der betreffenden Elektrode kompensierbar ist, wodurch z. B. beim Multilayer-Piezostack sichergestellt ist, dass nach wie vor alle Piezokeramikschichten an der Auslenkung des Multilayer-Piezostacks teilhaben können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird insbesondere die flüssige Elektrode bzw. die flüssige Innenelektrode zur Kühlung des piezoelektrischen oder elektrostriktiven Elements bzw. des Multilayer-Piezostacks eingesetzt. Die Kühlung kann durch freie oder erzwungene Flüssigkeitskonvektion erfolgen. Hierbei ist das erfindungsgemäße Element bzw. der erfindungsgemäße Multilayer-Piezostack derart eingerichtet, dass wenigstens ein Teil des Elektroden- bzw. Innenelektrodenmaterials durch das Element bzw. den Multilayer-Piezostack hindurchtreten kann. Ferner ist hierbei das Elektroden- bzw. das Innenelektrodenmaterial mit einem kühleren Abschnitt verbunden, wodurch das Element bzw. der Multilayer-Piezostack über die Elektrode bzw. die Innenelektroden gekühlt werden können.

Ferner betrifft die Erfindung einen Injektor mit einem erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostack, ein Einspritzsystem mit einem erfindungsgemäßen Injektor und einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Einspritzsystem.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostacks;
2 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostacks;
3 eine geschnittene Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostack aus 1 entlang der Linie A-A;
4 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostacks; und
5 eine geschnittene Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostack 10, der aus einander in Längsrichtung L abwechselnden Piezokeramikschichten 50 und Innenmetallisierungen 20 aufgebaut ist. Hierbei schließen jeweils zwei direkt zueinander benachbarte Piezokeramikschichten 50 eine einzelne Innenmetallisierung 20 zwischen sich ein; ebenso schließen jeweils zwei direkt zueinander benachbarte Innenmetallisierungen 20 eine einzelne Piezokeramikschicht 50 zwischen sich ein. Diese alternierende Anordnung von Piezokeramikschichten 50 und Innenmetallisierungen 20 lässt einen sich in Längsrichtung L erstreckenden Stapelaufbau mit bevorzugt kreisrunder oder quadratischer Grundfläche (s. 3) entstehen. Andere Grundflächen des Multilayer-Piezostacks 10 sind jedoch möglich, wie z. B. Ellipsen oder Rechteckformen. Die Piezokeramikschichten 50 bestehen aus einer Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik (PZT) und die Innenmetallisierungen 20 bestehen bevorzugt aus einer Silber-Palladium-Legierung.
Im Betrieb des Multilayer-Piezostacks 10 werden an zwei zueinander direkt benachbarte Innenmetallisierungen 20 jeweils unterschiedliche elektrische Potentiale angelegt, sodass sich zwischen diesen Innenmetallisierungen 20 ein elektrisches Feld innerhalb der Piezokeramikschicht 50 ausbildet, welches für eine Dehnung der Piezokeramikschicht 50 verantwortlich ist. Die einzelnen Dehnungen der Piezokeramikschichten 50 addieren sich zu einer Gesamtdehnung des Multilayer-Piezostacks 10.
Eine elektrische Kontaktierung der jeweiligen Innenmetallisierungen 20 findet über erfindungsgemäße Innenelektroden 40 statt. Damit jeweils zwei direkt zueinander benachbarte Innenmetallisierungen 20 über die Innenelektroden 40 mit einem unterschiedlichen elektrischen Potential beaufschlagt werden können, sind die direkt zueinander benachbarten Innenmetallisierungen 40 jeweils mit einer anderen Innenelektrode 20 in elektrischem Kontakt. Die betreffende nicht zu kontaktierende Innenmetallisierung 20 ist im Bereich der jeweiligen anderen Innenelektrode 40 ausgenommen.
Durch diese Ausnehmungen in den Innenmetallisierungen 20 entstehen im Multilayer-Piezostack 10 hohlzylinderförmige, inaktive Kontaktierungszonen 30, die von keiner oder nur von einer reduzierten elektrischen Feldstärke durchsetzt werden und daher beim Betrieb des Multilayer-Piezostacks nicht bzw. weniger auslenken. Hierdurch entstehen bei einer Polarisierung und auch im späteren Betrieb mechanische Spannungen, die zu unerwünschten Polungsrissen in den inaktiven Kontaktierungszonen 30 und auch den dehnungsaktiven Zonen der Piezokeramikschichten 50 führen.
Im Stand der Technik sind diese Polungsrisse für eine Kontaktierung der Innenmetallisierungen 20 durch Außenmetallisierungen problematisch, da die Außenmetallisierungen bei einem Vorliegen von Polungsrissen aufreißen können, und so eine Versorgung der Innenmetallisierungen 20 mit elektrischen Strom gestört oder unterbrochen ist. Erfindungsgemäß werden die Außenmetallisierungen durch die Innenelektroden 40 ersetzt, wodurch der Multilayer-Piezostack 10 eine höhere Lebensdauer aufweist und in seinem Volumen und insbesondere in seiner Querschnittsfläche kleiner als ein herkömmlicher Multilayer-Piezostack ist. Durch eine geeignete Wahl des Materials der Innenelektrode 40 (s. u.) ist eine dauerhafte und eine sichere elektrische Kontaktierung 42 der Innenmetallisierungen 20 trotz des Vorliegens von Polungsrissen gewährleistet.
Die erfindungsgemäßen Innenelektroden 40 sind in Hohlräumen 70 des Multilayer-Piezostacks 10 aufgenommen. Diese Hohlräume 70 sind bevorzugt kreiszylindrisch ausgebildet, können jedoch auch andere Formen besitzen, wie z. B. die eines Prismas oder eines allgemeinen Zylinders.
Eine Elektrode (Außenmetallisierung) gemäß dem Stand der Technik besteht aus einem metallisch kristallinen, einstückigen (integralen) Festkörper. Erfindungsgemäß ist die Innenelektrode 40 bei wenigstens einem Teil der im Betrieb des Multilayer-Piezostacks 10 auftretenden Temperaturen kein einstückiger (integraler) kristalliner Metallfestkörper. D. h., die jeweilige, im Hohlraum 70 vorliegende, gesamte Innenelektrode 40 hat keine feste bzw. metallisch kristalline Konsistenz. So kann erfindungsgemäß die Innenelektrode 40 z. B. glasartig, pastös, gelartig, dickflüssig, zähflüssig, flüssig, lose gekörnt oder pulverförmig sein. Hierfür eignen sich elektrisch leitende Gläser, Pasten, Gele und Flüssigkeiten, sowie Metalle bzw. Metalllegierungen mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Insbesondere sollte der Schmelzpunkt des Metalls bzw. der Metalllegierung für die Innenelektrode 40 unterhalb der Maximaltemperatur des Multilayer-Piezostacks 10 liegen. Bevorzugt liegen die flüssig-metallischen Innenelektroden 40 über einen weiten Temperaturbereich des Betriebs des Multilayer-Piezostacks 10 flüssig vor. Ferner eignen sich als Materialien für die Innenelektroden 40 elektrisch leitende Kolloide, Öle, Flüssigkristalle oder auch Salze. Darüber hinaus eignen sich erfindungsgemäß für die Innenelektroden 40 elektrisch leitfähige Pulver bzw. Schüttungen mit geringem Korndurchmesser, und auch Polymere (s. 2). Bei den Materialien der Innenelektrode 40 ist darauf zu achten, dass diese nicht zu stark in Polungsrisse im Multilayer-Piezostack 10 eindringen und so einen Kurzschluss verursachen können.
Bei der Ausführungsform nach 1 findet eine elektrische Kontaktierung 44 der Innenelektrode 40 mittels eines Kontaktelements 60 statt, das bevorzugt als Kontaktstab 62 ausgebildet ist. Hierbei ist das Kontaktelement 60 in die Innenelektrode 40 eingetaucht oder eingesteckt, wobei das Kontaktelement 60 bevorzugt vollständig in den entsprechenden Hohlraum 70 des Multilayer-Piezostacks 10 hineinragt. Hierbei ist das Kontaktelement 60 formschlüssig in der flüssigen Innenelektrode 40 oder dem leitfähigen Pulver aufgenommen. Ein elektrischer Anschluss des Kontaktelements 60 mit einer Ansteuerelektronik des Multilayer-Piezostacks 10 kann entweder direkt oder über Anschlusselemente, bevorzugt hochfeste elektrisch leitfähige Drähte, erfolgen.
Erfindungsgemäß wird eine elektrisch leitfähige Los- bzw. Gleitlagerung zwischen der Innenelektrode 40 und dem Kontaktelement 60, sowie zwischen der Innenelektrode 40 und Innenmetallisierungen 20 zur Verfügung gestellt, was die problematische Kontaktierung der Außenmetallisierungen im Stand der Technik umgeht. Die elektrische Kontaktierung 44 der Innenelektrode 40 durch das Kontaktelement 60, und die elektrische Kontaktierung 42 von Innenmetallisierungen 20 durch die Innenelektrode 40 ist mechanisch nahezu frei von Belastungen, wodurch diese beiden Kontaktierungen 42, 44 dauerhaft viel haltbarer sind, als entsprechende Kontaktierungen im Stand der Technik.
Die Kontaktelemente 60 können zusätzlich bevorzugt außerhalb des Multilayer-Piezostacks 10 gehaltert sein, sodass sich eine Bewegung der Innenelektrode 40 nicht auf das jeweilige Kontaktelement 60 überträgt. Das Kontaktelement 60 ist mittels einer kraft- oder stoffschlüssigen elektrischen Verbindungstechnik, wie z. B. Löten, direkt oder über eine elektrische Leitung mit der Ansteuerelektronik verbunden.
Der Gesamtaufbau des Multilayer-Piezostacks 10 ist nach Vorsehen der Innenelektrode 40 und der Kontaktelemente 60 mittels eines elektrisch nicht leitenden elastischen Werkstoffs, durch eine Kapselung 80, z. B. aus Silikon, zu hermetisieren.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Multilayer-Piezostacks 10, wobei die Innenelektrode 40 aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bzw. Polymer besteht. Bevorzugt ist die Polymer-Innenelektrode 40 in den jeweiligen Hohlraum 70 mittels eines Leitklebeverfahrens über ihre gesamte Länge hinweg in den Multilayer-Piezostack 10 hineingeklebt. Hierdurch macht die Polymer-Innenelektrode 40 die hin- und hergehenden Bewegungen des Multilayer- Piezostacks 10 mit, wodurch eine dauerhafte und sichere elektrische Kontaktierung 42 der Innenmetallisierungen 20 gewährleistet ist.
Die elektrische Kontaktierung 44 der Polymer-Innenelektrode 40 geschieht über ein in das Polymer eingebrachtes Kontaktelement 60, welches bevorzugt als Kontaktpin 64 ausgebildet ist. Für eine solche Verbindung wird vorzugsweise eine kraftschlüssige Verbindung des Polymers mit dem Kontaktpin, z. B. mittels Löten, Bonden oder Leitkleben, hergestellt. Ferner ist es möglich, innerhalb der Polymer-Innenelektrode 40 einen Kontaktstab 62 innerhalb der Polymer-Innenelektrode 40 vorzusehen. Dies kann wie im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung geschehen, wobei der Kontaktstab 62 in die Polymer-Innenelektrode 40 teilweise oder auch ganz hineinragt. Auf eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen Kontaktstab 62 und Polymer-Innenelektrode 40 ist dabei zu achten.
3 zeigt einen Ausschnitt A-A des ersten Ausführungsbeispiels aus 1, welcher den Multilayer-Piezostack 10 geschnitten in einer Draufsicht darstellt. Hierbei ist in der rechten Hälfte der 3 die Innenmetallisierung 20 und in der linken Hälfte die Piezokeramikschicht 50 geschnitten dargestellt. Wie aus 3 zu sehen ist, ist der erfindungsgemäße Multilayer-Piezostack 10 in seiner Grundfläche bevorzugt kreisförmig bzw. quadratisch (in 3 gestrichelt dargestellt). Ferner sind auf einem einzelnen Durchmesser die Zentren der Hohlräume 70 vorgesehen. Andere Positionen dieser Zentren sind natürlich möglich. Ferner ist in 3 der im Vergleich mit dem Stand der Technik größere Kontaktierungsbereich 42 der Innenmetallisierung 20 mit der Innenelektrode 40 gut zu erkennen (durch einen Umlaufpfeil um den Hohlraum 70 dargestellt).
4 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform des Multilayer-Piezostacks 10, wobei die erfindungsgemäße Elektrode 40 nicht innerhalb des Multilayer-Piezostacks 10, sondern außen an den Piezokeramikschichten 50 vorgesehen ist. Hierfür ist das Design der Innenmetallisierungen 20 derart geändert, dass sich die jeweiligen Ausnehmungen der Innenmetallisierungen 20 an den äußeren Rändern befinden. Erfindungsgemäß ist die nicht aus einem einstückigen Metallfestkörper bestehende Elektrode 40 am Multilayer-Piezostack 10 sich seitlich in Längsrichtung L erstreckend vorgesehen. Hierfür ist ein (fluid)dichter Hohlraum seitlich am Multilayer-Piezostack 10 ausgebildet. Innerhalb dieses Hohlraums befindet sich das bereits oben beschriebene Material der Elektrode 40. Eine elektrische Kontaktierung der Elektrode 40 findet z. B. ebenfalls wie oben beschrieben mittels des Kontaktelements 60, welches als Kontaktstab 62 oder auch als Kontaktpin 64 ausgebildet sein kann, statt. Die erfindungsgemäße Elektrode 40 kann hierbei an einer Längsseite oder über eine Ecke des Multilayer-Piezostacks 10 hinweg vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es z. B. möglich, die erfindungsgemäße Elektrode 40 in einer in Längsrichtung L ausgenommenen Ecke des Multilayer-Piezostacks 10 vorzusehen.
Insbesondere bei einer hochdynamischen Ansteuerung entsteht innerhalb des Multilayer-Piezostacks 10 eine große Wärmemenge, die mittels der erfindungsgemäßen flüssigen Innenelektrode 40 abtransportierbar ist. Die folgenden Ausführungen sollen ebenfalls ein piezokeramisches oder elektrostriktives Element 10 (s. u.) umfassen. Erfindungsgemäß ist der Multilayer-Piezostack 10 zur Kühlung derart eingerichtet, dass die Innenelektroden 40 mit einem Wärmetauscher in Kontakt sind. Dies kann ein einfacher Stoffkontakt oder auch ein Stoffaustauschkontakt, z. B. über eine freie oder eine erzwungene Flüssigkeitskonvektion sein. Je mehr Wärme innerhalb des Multilayer-Piezostacks 10 entsteht, desto ratsamer ist ein Stoffaustausch der flüssigen Innenelektrode 40 mit dem Wärmetauscher, wobei z. B. die flüssige Innenelektrode 40 in einem Kreislauf durch den Hohlraum 70 und durch den Wärmetauscher hindurch pumpbar ist. Nach Passieren des Wärmetauschers kann die flüssige Innenelektrode 40 wieder zurück in den Hohlraum 70 gepumpt werden oder z. B. noch andere (Kühl-)Aufgaben übernehmen. Ferner kann die flüssige Innenelektrode 40 vor ihrem Eintritt in den Wärmetauscher noch andere (Kühl-)Aufgaben übernehmen. Ein solcher Kreislauf kann jedoch auch ohne Pumpe, nur durch freie Konvektion realisiert sein.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein piezokeramisches oder elektrostriktives Element 10 mittels der erfindungsgemäßen Elektrode 40 kontaktiert ist. Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine einzelne Piezokeramikschicht 50, die von zwei Metallisierungen 20 angesteuert wird (Aktor, dargestellt in 5), bzw. durch beide Metallisierungen 20 eine elektrische Spannung bei einer Verformung der Piezokeramikschicht 50 von außen abgenommen wird (Sensor, nicht dargestellt in 5). Hierbei ist eine elektrische Kontaktierung 42 der Metallisierung 20 über die erfindungsgemäße Elektrode 40 bzw. das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial hergestellt. Alternativ können beide Metallisierungen 20 mit der erfindungsgemäßen Elektrode 40 versehen sein.
Die auf der Metallisierung 20 vorgesehene Elektrode 40 ist hierbei bevorzugt durch eine Kapselung bzw. durch ein Gehäuse fest mit der Metallisierung 20 verbunden. Ein Kontaktelement 60 ragt in die Elektrode 40 hinein, wobei zwischen Elektrode 40 und Kontaktelement 60 ein gegeneinander verschieblicher elektrischer Kontakt besteht. Die Elektrode 40 ist hierbei ein Los- bzw. Gleitlager für das Kontaktelement 60, was insbesondere vorteilhaft für die elektrische Kontaktierung bei einer dynamischen Beanspruchung des piezokeramischen oder e lektrostriktiven Elements 10 ist (s. o.), da die elektrische Kontaktierung nur einer geringfügigen mechanischen Belastung unterworfen ist.
Ferner kann bei einer mechanischen Beanspruchung der flüssigen Elektrode 40, diese als ein Schmier- oder Gleitmittel, z. B. zwischen zwei Abschnitten eines piezoelektrisch betriebenen Motors, dienen.

Claims

Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element, insbesondere Piezoaktor, mit einer Metallisierung (20), deren unmittelbare elektrische Kontaktierung (42) mittels einer Elektrode (40) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (40) wenigstens bei einem Teil der im Betrieb des Elements (10) auftretenden Temperaturen kein einzelner kristalliner Metallfestkörper ist.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrode (40) glasartig, pastös, gelartig, dickflüssig, zähflüssig, flüssig, lose gekörnt oder pulverförmig ist.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 1 oder 2 wobei die Elektrode (40) aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, wie z. B. Quecksilber, Cäsium, Gallium, Rubidium, Kalium oder Natrium, besteht.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode (40) aus einer Metalllegierung mit niedrigem Schmelzpunkt besteht, die z. B. einen Indium-, Gallium-, Zinn-, Blei- oder Bismut-Anteil, insbesondere einen Indium-Gallium-Anteil, aufweist.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode (40) aus einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit besteht.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 5, wobei die elektrisch leitfähige Flüssigkeit wenigstens bei einem Teil der im Betrieb des Elements (10) auftretenden Temperaturen eine vergleichsweise hohe Oberflächenspannung aufweist.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode (40) aus einem elektrisch leitfähigen Glas, Kolloid, Gel, Sol, Öl, Flüssigkristall, Salz oder einer elektrisch leitfähigen Paste besteht.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode (40) aus einem elektrisch leitfähigen Pulver besteht.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 8, wobei eine kleinste oder eine mittlere Korngröße des elektrisch leitfähigen Pulvers gleich oder größer ist, als eine kleinste bzw. mittlere Dicke von Rissen oder Ausnehmungen im Element (10).
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode (40) aus einem elektrisch leitfähigen Polymer besteht.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine elektrische Kontaktierung (44) der Elektrode (40) formschlüssig durch ein in die Elektrode (40) eingetauchtes oder eingestecktes Kontaktelement (60, 62, 64) erfolgt.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die elektrische Kontaktierung (44) der Elektrode (40) stoff- und/oder kraftschlüssig durch ein an die Elektrode (40) elektrisch angeschlossenes Kontaktelement (60, 64) erfolgt.
Piezoelektrisches oder elektrostriktives Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die elektrische Kontaktierung (44) der Elektrode (40) an einer Stelle der Elektrode (40) erfolgt, an welcher die Elektrode (40) im Betrieb des Elements (10) mechanisch nicht oder nur gering belastet ist.
Multilayer-Piezostack, insbesondere monolithischer Multilayer-Piezostack für einen Kraftstoffinjektor, mit einer Mehrzahl von Piezokeramikschichten (50) und jeweils einer zwischen zwei zueinander direkt benachbarten Piezokeramikschichten (50) angeordneten Innenmetallisierung (20), dadurch gekennzeichnet, dass in den Multilayer-Piezostack (10) wenigstens eine Innenelektrode (40) wenigstens teilweise hineinragt, wobei die Innenelektrode (40) Innenmetallisierungen (20) des Multilayer-Piezostacks (10) innerhalb des Multilayer-Piezostacks (10) elektrisch kontaktiert (42).
Multilayer-Piezostack gemäß Anspruch 14, wobei der Multilayer-Piezostack (10) wenigstens zwei Hohlräume (70) für Innenelektroden (40) aufweist, und sich in den Hohlräumen (70) ein bei Betriebstemperaturen des Multilayer-Piezostacks (10) elektrisch leitfähiges Material befindet.
Multilayer-Piezostack gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die Piezokeramikschichten (50) und die Innenmetallisierungen (20) alternierend übereinander angeordnet sind, und im Betrieb des Multilayer-Piezostacks (10) zwei jeweils direkt zueinander benachbarte Innenmetallisierungen (20) ein unterschiedliches elektrisches Potential aufweisen.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei eine einzelne Innenmetallisierung (20) mit einer ersten Innenelektrode (40) in elektrischem Kontakt steht, und diese einzelne Innenmetallisierung (20) im Bereich einer zweiten Innenelektrode (40) ausgenommen ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei jeweils zwei zueinander direkt benachbarte Innenmetallisierungen (20) mit unterschiedlichen Innenelektroden (40) in elektrischem Kontakt sind.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Innenelektrode (40) wenigstens bei einem Teil der im Betrieb des Multilayer-Piezostacks (10) auftretenden Temperaturen glasartig, pastös, gelartig, dickflüssig, zähflüssig, flüssig, lose gekörnt oder pulverförmig ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Innenelektrode (40) aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, wie z. B. Quecksilber, Cäsium, Gallium, Rubidium, Kalium oder Natrium, besteht.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Innenelektrode (40) aus einer Metalllegierung mit niedrigem Schmelzpunkt besteht, die z. B. einen Indium-, Gallium-, Zinn-, Blei- oder Bismut-Anteil, insbesondere einen Indium-Gallium-Anteil, aufweist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Innenelektrode (40) aus einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit besteht.
Multilayer-Piezostack gemäß Anspruch 22, wobei die elektrisch leitfähige Flüssigkeit wenigstens bei einem Teil der im Betrieb des Multilayer-Piezostacks (10) auftretenden Temperaturen eine vergleichsweise hohe Oberflächenspannung aufweist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Innenelektrode (40) aus einem elektrisch leitfähigen Glas, Kolloid, Gel, Sol, Öl, Flüssigkristall, Salz oder einer elektrisch leitfähigen Paste besteht.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Innenelektrode (40) aus einem elektrisch leitfähigen Pulver besteht.
Multilayer-Piezostack gemäß Anspruch 25, wobei eine kleinste oder eine mittlere Korngröße des elektrisch leitfähigen Pulvers gleich oder größer ist, als eine kleinste bzw. mittlere Dicke von Polungsrissen im Multilayer-Piezostack (10).
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Innenelektrode (40) aus einem elektrisch leitfähigen Polymer besteht.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 27, wobei eine Siedetemperatur des verwendeten Materials der Innenelektrode (40) höher, bevorzugt wenigstens 30K höher, liegt, als eine maximale Betriebstemperatur des Multilayer-Piezostacks (10).
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 27, wobei die Innenelektrode (40) ein bei den Betriebs temperaturen des Multilayer-Piezostacks (10) festes, bevorzugt kristallines, Material ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 29, wobei eine elektrische Kontaktierung (44) der Innenelektrode (40) an einer Stelle der Innenelektrode (40) erfolgt, an welcher die Innenelektrode (40) im Betrieb des Multilayer-Piezostacks (10) mechanisch nicht oder nur gering belastet ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 30, wobei die elektrische Kontaktierung (44) der Innenelektrode (40) durch ein wenigstens teilweise in die Innenelektrode (40) eingetauchtes oder eingestecktes Kontaktelement (60, 62, 64) erfolgt.
Multilayer-Piezostack gemäß Anspruch 31, wobei das Kontaktelement (60, 62, 64) innerhalb der Innenelektrode (40) formschlüssig aufgenommen ist und als Kontaktstab (62) die Innenelektrode (40) im Wesentlichen vollständig hineinragt.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 30, wobei die elektrische Kontaktierung (44) der Innenelektrode (40) durch ein an die Innenelektrode (40) elektrisch angeschlossenes Kontaktelement (60, 64) erfolgt.
Multilayer-Piezostack gemäß Anspruch 32, wobei das Kontaktelement (60, 64) in/an der Innenelektrode (40) stoff- und/oder kraftschlüssig aufgenommen ist und bevorzugt als Kontaktpin (64) ausgebildet ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei das Kontaktelement (60, 62, 64) am der Innen elektrode (40) gegenüberliegenden freien Ende entweder direkt mit einer Ansteuerelektronik oder über eine zusätzliche elektrische Verbindung, bevorzugt einem hochfesten Draht, mit der Ansteuerelektronik elektrisch verbunden ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 30 bis 35, wobei das Kontaktelement (60, 64) durch ein Löt-, Bonding- oder Leitklebeverfahren an der Innenelektrode (40) befestigt ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 36, wobei für den Hohlraum (70) im Multilayer-Piezostack (10) ein Überschuss an Material für die Innenelektrode (40) bereitgehalten ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 37, wobei der Multilayer-Piezostack (10) zur Kühlung derart ausgerüstet ist, dass die Innenelektrode (40) mit einem Wärmetauschabschnitt in einem Stoffkontakt ist.
Multilayer-Piezostack gemäß einem der Ansprüche 14 bis 38, wobei der Multilayer-Piezostack (10) derart ausgerüstet ist, dass das Material einer bei den Betriebstemperaturen des Multilayer-Piezostacks (10) flüssigen Innenelektrode (40) wenigstens teilweise aus dem Hohlraum (70) herausfließen kann.
Multilayer-Piezostack Anspruch 38 oder 39, wobei der Multilayer-Piezostack (10) derart ausgerüstet ist, dass die flüssige Innenelektrode (40) durch den Wärmetauschabschnitt fließt oder durch den Wärmetauschabschnitt hindurchgepumpt wird.
Injektor, insbesondere Kraftstoffinjektor, mit einem Multilayer-Piezostack (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 40.
Einspritzsystem, insbesondere Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Injektor nach Anspruch 44.
Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor, mit einem Einspritzsystem nach Anspruch 42.