KR102590942B1 - 적층형 링형 압전체 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 전기적 신호에 의해 반경 방향으로 신호를 출력하는 능동 소자 및 능동 소자와 교대로 배열되어 링 형태를 형성하는 비능동 소자를 포함하는 복수의 링 트랜스듀서 및 상단 또는 하단에서 서로 적층된 상기 복수의 링 트랜스듀서를 비능동 소자의 내측에서 고정시키는 고정부를 포함하는 적층형 링형 압전체를 제안한다.

Description

적층형 링형 압전체 및 그의 제조 방법{Laminated ring piezoelectric and manufacturing method thereof}

본 발명은 적층형 링형 압전체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 링 트랜스듀서를 적층한 후, 고정부를 통해 고정하는 적층형 링형 압전체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

링 트랜스듀서는 링 형상의 수중 음향 센서로서, 링의 반경에 따라 공진이 발생하는 위치가 달라지기 때문에, 링의 반경을 조정하여 원하는 공진을 가지는 트랜스듀서로 제작될 수 있다. 링 트랜스듀서는 우레탄이나 에폭시로 몰딩한 형태의 센서로 제작될 수 있고, 또는 내부로 유체가 드나들게 하여 2개의 공진을 이용하는 무지향성의 트랜스듀서인 Free Flooded Ring(FFR)으로 제작될 수도 있다. 보편적으로 능동소자로 압전체를 사용하게 되며, 능동소자와 금속인 비능동소자를 혼합하여 구동자(링 트랜스듀서)를 제작한다.

압전 특성을 가진 재료는 특성 상 제작 가능한 크기의 한계가 존재한다. 저주파 고출력 링 트랜스듀서를 구현하기 위해서 직경과 높이가 늘어나게 되는데 단일 링으로의 제작은 압전체 제조의 한계로 인해 불가능할 경우가 발생한다. 그래서 복수의 동일한 링을 만들어 하나의 링처럼 구성하여 구동해야 한다. 이에, 종래에는 복수의 링을 제작하여 에폭시 접착 방식을 이용하여 적층하기도 하나, 이는 링 트랜스듀서의 능동소자가 파손이 될 경우 링을 전면 교체 또는 재 제작의 위험성이 존재하며, 두 링의 제조 공차로 인해 접착 시 원심도가 어긋날 수 있으며, 에폭시를 경화하는 과정에서 열 전도율의 차이로 인한 파손이 발생할 수도 있다.

본 발명의 실시예들은 비능동소자가 함께 구성되어 있는 링 트랜스듀서를 기구적으로 복수개 적층시켜 조립하여 구동시키는데 발명의 주된 목적이 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 본 발명은 적층형 링형 압전체에 있어서, 전기적 신호에 의해 반경 방향으로 신호를 출력하는 능동 소자 및 상기 능동 소자와 교대로 배열되어 링 형태를 형성하는 비능동 소자를 포함하는 복수의 링 트랜스듀서; 및 상단 또는 하단에서 서로 적층된 상기 복수의 링 트랜스듀서를 상기 비능동 소자의 내측에서 고정시키는 고정부를 포함하는 적층형 링형 압전체를 제공한다.

바람직하게는, 상기 고정부는, 상기 비능동 소자의 내경 부분에 형성된 적어도 하나의 탭 홀과 조립되도록 적어도 하나의 체결 홀을 포함하고, 상기 체결 홀과 상기 탭 홀은 고정 시 서로 같은 위치에 대응되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀을 통해 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시키도록 체결되는 체결부를 더 포함하고, 적어도 하나의 상기 체결 홀과 적어도 하나의 상기 탭 홀은 상기 복수의 링 트랜스듀서가 조립되는 방향으로 일정 간격 별로 형성되어 상기 체결부가 체결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정부는, 말굽형 형상으로 형성되며, 상기 복수의 링 트랜스듀서가 서로 조립된 상단 및 하단과 상기 비능동 소자의 내측을 따라 잇도록 구현되며, 상기 적층형 링형 압전체는 상기 체결부가 상기 체결 홀을 1차적으로 관통하도록 조립되고, 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 2차적으로 관통하여 조립되어, 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서가 고정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적층형 링형 압전체는, 상기 고정부에 형성되는 상기 체결 홀의 위치를 조정하여 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서들 간의 간격을 조절하며, 상기 고정부가 상기 말굽형 형상으로 형성됨에 따라 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서의 상단 또는 하단에 돌출된 부분이 별도의 장치의 홈에 고정되어 회전을 방지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비능동 소자는, 내측에 길이 방향으로 형성되는 핀 홈을 포함하고, 상기 고정부는 상기 핀 홈의 형상과 같은 핀 형상으로 형성되어 상기 비능동 소자의 핀 홈을 통해 조립되어 상기 비능동 소자에 고정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정부는, 상기 비능동 소자의 내경 부분에 형성된 적어도 하나의 탭 홀과 조립되도록 적어도 하나의 체결 홀을 포함하고, 상기 체결 홀과 상기 탭 홀은 고정 시 서로 같은 위치에 대응되도록 구비되며, 상기 적층형 링형 압전체는 상기 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀을 통해 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시키도록 체결되는 체결부를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 적층형 링형 압전체는, 상기 고정부가 상기 핀 홈에 조립된 후, 상기 체결부가 상기 체결 홀을 1차적으로 관통하도록 조립되고, 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 2차적으로 관통하여 상기 체결 홀과 상기 탭 홀에 상기 체결부가 체결되어, 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서가 고정되며, 상기 탭 홀은 상기 체결 홀이 형성되는 내경 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적층형 링형 압전체는, 상기 상단 또는 하단에서 서로 적층된 복수의 링 트랜스듀서 사이에 형성되는 간격판을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 적층형 링형 압전체는, 상기 고정부에 형성되는 상기 체결 홀의 위치를 조정하여 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서들 간의 간격을 조절하며, 상기 탭 홀 및 상기 체결 홀은 상기 비능동 소자의 내측 중심에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명은 능동 소자 및 비능동 소자를 포함하는 복수의 링 트랜스듀서를 적층하는 적층 방법에 있어서, 상기 복수의 링 트랜스듀서가 각각 상단 또는 하단에서 서로 맞닿도록 적층시키는 단계; 및 상기 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀과 상기 탭 홀과 조립되도록 상기 고정부에 형성되는 체결 홀을 서로 대응시켜, 상기 대응된 탭 홀과 체결 홀을 볼트를 통해 고정시키는 단계를 포함하는 적층 방법을 제안한다.

바람직하게는, 상기 고정시키는 단계는, 말굽형 형상으로 형성된 상기 고정부가 상기 복수의 링 트랜스듀서가 서로 조립된 상단 및 하단과 상기 비능동 소자의 내측을 따라 잇도록 조립되는 단계; 상기 볼트가 상기 체결 홀을 관통하는 단계; 및 상기 체결 홀을 관통한 볼트가 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 관통하여 조립되어 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서를 고정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 고정시키는 단계는, 체결 핀 형상으로 형성된 상기 고정부가 상기 복수의 링 트랜스듀서의 상기 비능동 소자의 내측에 길이 방향으로 형성되는 핀 홈에 조립되는 단계; 상기 볼트가 상기 체결 홀을 관통하는 단계; 및 상기 체결 홀을 관통한 볼트가 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 관통하여 조립되며, 상기 볼트에 너트를 적용하여 고정시킴에 따라 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서를 고정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 고정시키는 단계는, 상기 고정부에 형성되는 상기 체결 홀의 위치를 조정하여 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서들 간의 간격을 조절시키는 단계를 더 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 복수의 링 트랜스듀서 간의 물리적 적층을 통해 일체형 링을 제작하지 않더라도 두 개 이상의 링 트랜스듀서를 적층하고 조립할 수 있도록 하여, 동일한 크기의 일체형 링 트랜스듀서와 유사한 전기적/음향 특성을 나타낼 수 있으며, 언제든 분리가 가능하여 특성 열화 또는 파손 발생 시 교체 및 수리가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 말굽형을 이용하는 경우 돌출된 부분을 통해 링 트랜스듀서가 하우징 내에서 회전을 방지할 목적으로 이용되는 효과가 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 자세히 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 자세히 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 링형 압전체의 간격판을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 링형 압전체의 링간의 간격 별 송신 감도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 링 트랜스듀서를 적층하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 발명은 적층형 링형 압전체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

링 트랜스듀서는 링 형상의 수중 음향 센서이다. 수중 음향 센서는 전기 신호를 음향 신호, 음향 신호를 전기 신호로 변환하는 센서이다.

링 트랜스듀서는 링 형상의 수중 음향 센서로서, 링의 반경에 따라 공진이 발생하는 위치가 달라지기 때문에, 링의 반경을 조정하여 원하는 공진을 가지는 트랜스듀서로 제작될 수 있다. 링 트랜스듀서는 우레탄이나 에폭시로 몰딩한 형태의 센서로 제작될 수 있고, 또는 내부로 유체가 드나들게 하여 2개의 공진을 이용하는 무지향성의 트랜스듀서인 Free Flooded Ring(FFR)으로 제작될 수도 있다. 보편적으로 능동소자로 압전체를 사용하게 되며, 능동소자와 금속인 비능동소자를 혼합하여 구동자(링 트랜스듀서)를 제작한다.

압전 특성을 가진 재료는 특성 상 제작 가능한 크기의 한계가 존재한다. 저주파 고출력 링 트랜스듀서를 구현하기 위해서 직경과 높이가 늘어나게 되는데 단일 링으로의 제작은 압전체 제조의 한계로 인해 불가능할 경우가 발생한다. 그래서 복수의 동일한 링을 만들어 하나의 링처럼 구성하여 구동해야 한다. 이에, 종래에는 복수의 링을 제작하여 에폭시 접착 방식을 이용하여 적층하기도 하나, 이는 링 트랜스듀서의 능동소자가 파손이 될 경우 링을 전면 교체 또는 재 제작의 위험성이 존재하며, 두 링의 제조 공차로 인해 접착 시 원심도가 어긋날 수 있으며, 에폭시를 경화하는 과정에서 열 전도율의 차이로 인한 파손이 발생할 수도 있다

상술한 문제들을 극복하기 위해, 본 발명의 적층형 링형 압전체(10)는 능동 소자(110)와 비능동 소자(120)가 함께 구성되어 있는 링 트랜스듀서(100)를 기구적으로 조립하여 구동할 수 있도록 고정부(200)를 통해 복수의 링 트랜스듀서(100)를 적층하여 고정시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적층형 링형 압전체(10)는 링 트랜스듀서(100)가 저주파 대역에서 무지향성의 음향 송신이 가능하므로, 원거리 탐지 소나 적용이 필요한 수상함, 잠수함, 잠수정, 선박 등에 적용할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 적층형 링형 압전체(10)는 링 트랜스듀서(100), 고정부(200) 및 체결부(300)를 포함한다. 적층형 링형 압전체(10)은 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

링 트랜스듀서(100)는 전기적 신호에 의해 반경 방향으로 신호를 출력하는 능동 소자(110) 및 능동 소자(110)와 교대로 배열되어 링 형태를 형성하는 비능동 소자(120)를 포함할 수 있다.

비능동 소자(120)는 내경 부분에 형성된 적어도 하나의 탭 홀(122)을 포함할 수 있다. 탭 홀(122)은 체결부(300)가 조립되는 홀로서, 체결부(300)가 조립되도록 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

고정부(200)는 상단 또는 하단에서 서로 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)를 비능동 소자(120)의 내측에서 고정시킬 수 있다.

고정부(200)는 비능동 소자(120)의 내경 부분에 형성된 적어도 하나의 탭 홀(122)과 조립되도록 적어도 하나의 체결 홀(210)을 포함할 수 있다.

고정부(200)에 형성된 체결 홀(210)과 비능동 소자(120)에 형성된 탭 홀(122)은 고정 시 서로 같은 위치에 대응되도록 구비될 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 비능동 소자(120)의 내경 부분의 탭 홀(122)을 통해 고정부(200)를 비능동 소자(120)에 고정시키도록 체결되는 체결부(300)를 더 포함할 수 있다.

적어도 하나의 체결 홀(210)과 적어도 하나의 탭 홀(122)은 복수의 링 트랜스듀서(100)가 조립되는 방향으로 일정 간격 별로 형성되어 체결부(300)가 체결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정부(200)는 말굽형 형상으로 형성되며, 복수의 링 트랜스듀서(100)가 서로 조립된 상단 및 하단과 비능동 소자(120)의 내측을 따라 잇도록 구현될 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 체결부(300)가 체결 홀(210)을 1차적으로 관통하도록 조립되고, 체결 홀(210)과 대응되는 탭 홀(122)을 2차적으로 관통하여 조립되어, 고정부(200)를 비능동 소자(120)에 고정시켜 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)가 고정될 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 고정부(200)에 형성되는 체결 홀(210)의 위치를 조정하여 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)들 간의 간격을 조절하며, 고정부(200)가 말굽형 형상으로 형성됨에 따라 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)의 상단 또는 하단에 돌출된 부분이 별도의 장치의 홈에 고정되어 회전을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비능동 소자(120)는 내측에 길이 방향으로 형성되는 핀 홈을 더 포함할 수 있다. 고정부(200)는 핀 홈의 형상과 같은 체결 핀 형상으로 형성되어 비능동 소자(120)의 핀 홈을 통해 조립되어 비능동 소자(120)에 고정될 수 있다. 이때, 고정부(200)는 비능동 소자(120)의 핀 홈에 슬라이딩 방식으로 결합될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 고정부(200)는 비능동 소자(120)의 내경 부분에 형성된 적어도 하나의 탭 홀(122)과 조립되도록 적어도 하나의 체결 홀(210)을 포함하며, 고정부(200)에 형성된 체결 홀(210)과 비능동 소자(120)에 형성된 탭 홀(122)은 고정 시 서로 같은 위치에 대응되도록 구비될 수 있다. 또한, 적층형 링형 압전체(10)는 비능동 소자(120)의 내경 부분의 탭 홀(122)을 통해 고정부(200)를 비능동 소자(120)에 고정시키도록 체결되는 체결부(300)를 더 포함할 수 있다.

이에, 적층형 링형 압전체(10)는 고정부(200)가 비능동 소자(120)의 핀 홈에 조립된 후, 체결부(300)가 체결 홀(210)을 1차적으로 관통하도록 조립되고, 체결 홀(210)과 대응되는 탭 홀(122)을 2차적으로 관통하여 체결 홀(210)과 탭 홀(122)에 체결부가 체결되어, 고정부(200)를 비능동 소자(120)에 고정시켜 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)가 고정될 수 있다. 여기서, 탭 홀(122)은 체결 홀(210)이 형성되는 내경 부분에 형성될 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 상단 또는 하단에서 서로 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100) 사이에 형성되는 간격판(400)을 더 포함할 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 고정부(200)에 형성되는 체결 홀(210)의 위치를 조정하여 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)들 간의 간격을 조절할 수 있다. 탭 홀(122) 및 체결 홀(210)은 비능동 소자(120)의 내측 중심에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적층형 링형 압전체(10)는 복수의 링 트랜스듀서(100) 간 물리적 적층을 통해 일체형 링을 제작하지 않더라도 복수의 링 트랜스듀서(100)를 적층하고 조립할 수 있다. 이를 통해 적층형 링형 압전체(10)는 동일한 크기의 일체형 링과 유사한 전기적/음향 특성을 나타낼 수 있으며, 언제든 분리가 가능하기 때문에 특성 열화 또는 파손 발생 시 교체 및 수리가 용이하다.

또한, 적층형 링형 압전체(10)는 말굽형의 고정부(200)를 이용할 경우, 돌출된 부분을 통해 링 트랜스듀서(100)가 하우징 내에서 회전을 방지할 목적으로 이용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 나타내는 도면이다.

도 2를 참고하면, 적층형 링형 압전체(10)는 말굽형 지지 구조물 형상의 고정부(200)가 복수의 링 트랜스듀서(100)에 적용되어, 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)를 고정시킬 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 내경 부분에 탭 홀(122)이 가공된 비능동 소자(120)에 의해 링 트랜스듀서(100)를 조립할 수 있다.

구체적으로, 적층형 링형 압전체(10)는 말굽형 지지 구조물로 구현되는 고정부(200)에 체결 홀(210)이 가공되어 있어 비능동 소자(120)의 내경 부분의 탭 홀(122)에 체결부(300)를 적용시켜 조립될 수 있다. 여기서, 체결부(300)는 볼트로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 비능동 소자(120)에 형성되는 홀과 고정부(200)에 형성되는 홀을 각각 관통하여 비능동 소자(120)와 고정부(200)를 고정시키는 장치로 구현될 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 두 개 또는 복수의 링 트랜스듀서(100)를 말굽형 지지 구조물로 구현되는 고정부(200)를 통해 조립할 수 있도록 위치시키고, 위/아래의 링의 내경 부분의 탭 홀(122)을 이용하여 고정부(200)를 링 트랜스듀서(100)에 고정시킨다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 자세히 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 상단에서 본 형상을 나타내는 상면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 측면에서 본 형상을 나타내는 측면도이다.

도 3을 참고하면, 능동 소자(110)는 전계 인가를 통해 기계적 거동을 일으킬 수 있다. 비능동 소자(120)는 능동 소자(110)와 함께 하나의 링 트랜스듀서(100)에 구성되어 공진 주파수 및 품질 계수(Quality factor, Q)에 영향을 미칠 수 있다.

도 4를 참조하면, 말굽형 지지 구조물로 구현되는 고정부(200)를 적용하여 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b)를 적층하였으며, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 링 트랜스듀서를 적층하여 고정할 수 있다.

링 트랜스듀서(100)는 탭 홀(122)을 포함하는 비능동 소자(120)를 이용하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적층형 링형 압전체(10)는 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b)를 말굽형 지지 구조물로 구현되는 고정부(200)와 볼트로 구현되는 체결부(300)를 이용하여 고정될 수 있다.

적층된 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b)는 동일한 길이의 단일 링과 같은 음향 성능을 형성할 수 있으며, 고정부(200)의 체결 홀(210)의 위치를 조정하여 적층된 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b) 간의 간격을 자유롭게 조절할 수 있다. 이때, 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b) 간의 간격이 작을수록 음향 성능에 미치는 영향이 적으며, 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b)의 위로 돌출되는 고정부(200)의 부분을 이용하여 적층형 링형 압전체(10)가 별도의 장치에 조립되는 하우징 내의 홈 등을 이용하여 회전을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 나타내는 도면이다.

도 5를 참고하면, 적층형 링형 압전체(10)는 체결 핀 형상의 고정부(200)가 복수의 링 트랜스듀서(100)에 적용되어, 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)를 고정시킬 수 있다.

구체적으로, 적층형 링형 압전체(10)는 체결 핀 형상이 일부 가공된 비능동 소자(120)에 형성되는 핀 홈을 이용하여 링 트랜스듀서(100)를 조립할 수 있다. 예를 들어, 적층형 링형 압전체(10)는 체결 핀으로 구현되는 고정부(200)에 체결 홀(210)이 가공되어 있으며, 체결 핀 형상으로 가공된 비능동 소자(120)의 핀 홈에 고정부(200)가 체결되고, 체결 홀(210)과 탭 홀(122)에 체결부(300)를 적용시켜 조립될 수 있다.

여기서, 체결부(300)는 볼트로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 비능동 소자(120)에 형성되는 홀과 고정부(200)에 형성되는 홀을 각각 관통하여 비능동 소자(120)와 고정부(200)를 고정시키는 장치로 구현될 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 두 개 또는 복수의 링 트랜스듀서(100)를 적층시키고, 상부에 위치하는 링 트랜스듀서(100a)의 비능동 소자의 핀 홈으로부터 체결 핀 형상의 고정부(200)를 꽂아 넣어 적층된 복수의 링 트랜스듀서(100)를 고정시킬 수 있다. 이때, 적층형 링형 압전체(10)는 고정부(200)가 비능동 소자(120)의 핀 홈에 꽂아 체결된 후, 비능동 소자에 형성되는 탭 홀(122)과 고정부(200)의 체결 홀(210)을 이용하여 체결부(300)로 고정부(200)와 비능동 소자(120)를 고정시킬 수 있다. 여기서, 비능동 소자에 형성되는 탭 홀(122)과 고정부(200)의 체결 홀(210)은 비능동 소자(120)의 중앙에 위치하도록 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 자세히 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 상단에서 본 형상을 나타내는 상면도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 링형 압전체를 측면에서 본 형상을 나타내는 측면도이다.

고정부(200)는 핀 형상으로 형성되어, 복수의 링 트랜스듀서(100)를 적층할 수 있다. 예를 들어, 적층형 링형 압전체(10)는 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b)에 핀 형상으로 구현되는 고정부(200)를 적용하여 고정될 수 있으며, 또는 볼트로 구현되는 체결부(300)를 더 이용하여 고정될 수 있다.

제2 실시예에 따른 적층형 링형 압전체(10)는 제1 실시예에 따른 말굽형 지지 구조물로 구현되는 고정부(200)를 적용하였을 경우와 달리 비능동 소자(120)에 형성되는 핀 홈에 고정부(200)가 적용됨에 따라 구현될 수 있다.

구체적으로, 적층형 링형 압전체(10)는 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b)의 각각의 비능동 소자(120)에 형성되는 핀 홈을 따라, 핀 홈의 형상과 같은 형상으로 형성되는 핀 형상의 고정부(200)가 조립되어 고정될 수 있다.

적층된 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b)는 볼트(310)와 너트(320)를 포함하는 체결부(300)를 더 이용하여 고정부(200)에 의해 고정되며, 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b) 사이에 음향성능에 영향이 없는 재질을 이용한 간격판(400)이 적용될 수 있다.

체결부(300)가 체결되는 비능동 소자(120)의 탭 홀(122)과 고정부(200)의 체결 홀(210)의 간격에 따라 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b) 간의 간격을 자유롭게 조절할 수 있다.

고정부(200)가 핀 형상으로 구현될 경우, 링 트랜스듀서(100)의 위 또는 아래로 기구물이 돌출되지 않은 적층형 링형 압전체(10)를 얻을 수 있다. 또한, 적층형 링형 압전체(10)는 비능동 소자(120)의 중앙에 홀을 내어 체결부(300)를 통해 비능동 소자(120)와 고정부(200)가 고정될 수 있다.

이때, 체결부(300)는 체결 볼트(310) 및 너트(320)로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7을 참조하면, 체결부(300)는 볼트(310) 및 너트(320)로 구현될 수 있다.

적층형 링형 압전체(10)는 비능동 소자에 형성되는 탭 홀(122)과 고정부(200)의 체결 홀(210)에 볼트(310) 및 너트(320)를 적용하여 고정부(200)를 비능동 소자(120)에 고정시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 링형 압전체의 간격판을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 간격판(400)은 링 트랜스듀서의 단면 형상과 같은 형상으로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 간격판(400)은 링형으로 구현될 수 있다.

간격판(400)은 복수의 링 트랜스듀서(100) 사이의 빈 공간을 메우기 위한 용도로 사용될 수 있다.

간격판(400)은 음향 성능에 영향을 미치지 않도록 불코란 등의 연질 재료로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 간격판(400)은 말굽형 형상의 적층형 링형 압전체에도 적용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 링형 압전체의 링간의 간격 별 송신 감도를 나타내는 그래프이다.

도 9는 복수의 링 트랜스듀서(100) 간의 간격에 따른 송신 감도(TVR)을 나타내는 그래프로서, 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b) 간의 간격이 0 mm, 4 mm, 8 mm, 12 mm, 16 mm의 주파수에 따른 송신 감도를 나타낸다.

제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b) 간의 간격이 벌어짐에 따라, 음향 모드(Cavity mode)가 고 주파수로 이동하여 설계한 대로 링 구동이 이뤄지지 않는 문제가 있으며, 하나의 링으로 제작하지 못하는 경우, 간격을 최소화하여야 한다. 따라서, 제1 링 트랜스듀서(100a) 및 제2 링 트랜스듀서(100b) 간의 간격을 메우기 위해 간격판(400)을 더 사용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 링 트랜스듀서를 적층하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 링 트랜스듀서를 적층하는 방법은 링 트랜스듀서를 적층하여 하나로 고정시킴에 따라 적층형 링형 압전체를 생성하는 방법으로서, 상술한 도면과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

링 트랜스듀서를 적층하는 방법은 복수의 링 트랜스듀서가 각각 상단 또는 하단에서 서로 맞닿도록 적층시키는 단계(S1010) 및 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀과 탭 홀과 조립되도록 조립부에 형성되는 체결 홀을 서로 대응시켜, 상기 대응된 탭 홀과 체결 홀을 볼트를 통해 비능동 소자와 고정부를 고정시키는 단계(S1020)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀과 탭 홀과 조립되도록 조립부에 형성되는 체결 홀을 서로 대응시켜, 상기 대응된 탭 홀과 체결 홀을 볼트를 통해 비능동 소자와 고정부를 고정시키는 단계(S1020)는 말굽형 형상으로 형성된 고정부가 복수의 링 트랜스듀서가 서로 조립된 상단 및 하단과 비능동 소자의 내측을 따라 잇도록 조립되는 단계, 볼트가 체결 홀을 관통하는 단계 및 체결 홀을 관통한 볼트가 체결 홀과 대응되는 탭 홀을 관통하여 조립되어 고정부를 비능동 소자에 고정시켜 적층된 복수의 링 트랜스듀서를 고정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀과 탭 홀과 조립되도록 조립부에 형성되는 체결 홀을 서로 대응시켜, 상기 대응된 탭 홀과 체결 홀을 볼트를 통해 비능동 소자와 고정부를 고정시키는 단계(S1020)는 체결 핀 형상으로 형성된 고정부가 복수의 링 트랜스듀서의 상기 비능동 소자의 내측에 길이 방향으로 형성되는 핀 홈에 조립되는 단계, 볼트가 체결 홀을 관통하는 단계 및 체결 홀을 관통한 볼트가 체결 홀과 대응되는 탭 홀을 관통하여 조립되며, 볼트에 너트를 적용하여 고정시킴에 따라 고정부를 비능동 소자에 고정시켜 적층된 복수의 링 트랜스듀서를 고정하는 단계를 포함한다.

상술한, 일 실시예에 따른 고정시키는 단계(S1020) 및 또 다른 실시예에 따른 고정시키는 단계(S820)는 고정부에 형성되는 체결 홀의 위치를 조정하여 적층된 복수의 링 트랜스듀서들 간의 간격을 조절시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 10에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 개재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 10에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 적층형 링형 압전체
100: 링 트랜스듀서
200: 고정부
300: 체결부

Claims (14)

1. 적층형 링형 압전체에 있어서,
   전기적 신호에 의해 반경 방향으로 신호를 출력하는 능동 소자 및 상기 능동 소자와 교대로 배열되어 링 형태를 형성하는 비능동 소자를 포함하는 복수의 링 트랜스듀서; 및
   상단 또는 하단에서 서로 적층된 상기 복수의 링 트랜스듀서를 상기 비능동 소자의 내측에서 고정시키는 고정부;
   상기 고정부는,
   상기 비능동 소자의 내경 부분에 형성된 적어도 하나의 탭 홀과 조립되도록 적어도 하나의 체결 홀을 포함하고, 상기 체결 홀과 상기 탭 홀은 고정 시 서로 같은 위치에 대응되도록 구비되고, 상기 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀을 통해 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시키도록 체결되는 체결부를 더 포함하고, 적어도 하나의 상기 체결 홀과 적어도 하나의 상기 탭 홀은 상기 복수의 링 트랜스듀서가 조립되는 방향으로 일정 간격 별로 형성되어 상기 체결부가 체결되며,
   상기 고정부는,
   말굽형 형상으로 형성되며, 상기 복수의 링 트랜스듀서가 서로 조립된 상단 및 하단과 상기 비능동 소자의 내측을 따라 잇도록 구현되며,
   상기 적층형 링형 압전체는 상기 체결부가 상기 체결 홀을 1차적으로 관통하도록 조립되고, 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 2차적으로 관통하여 조립되어, 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서가 고정되고,
   상기 적층형 링형 압전체는,
   상기 고정부에 형성되는 상기 체결 홀의 위치를 조정하여 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서들 간의 간격을 조절하며,
   상기 고정부가 상기 말굽형 형상으로 형성됨에 따라 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서의 상단 또는 하단에 돌출된 부분이 별도의 장치의 홈에 고정되어 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 적층형 링형 압전체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 비능동 소자는,
   내측에 길이 방향으로 형성되는 핀 홈을 더 포함하고,
   상기 고정부는 상기 핀 홈의 형상과 같은 핀 형상으로 형성되어 상기 비능동 소자의 핀 홈을 통해 조립되어 상기 비능동 소자에 고정되는 것을 특징으로 하는 적층형 링형 압전체.
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정부는,
   상기 비능동 소자의 내경 부분에 형성된 적어도 하나의 탭 홀과 조립되도록 적어도 하나의 체결 홀을 포함하고, 상기 체결 홀과 상기 탭 홀은 고정 시 서로 같은 위치에 대응되도록 구비되며,
   상기 적층형 링형 압전체는 상기 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀을 통해 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시키도록 체결되는 체결부를 더 포함하는 적층형 링형 압전체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 적층형 링형 압전체는,
   상기 고정부가 상기 핀 홈에 조립된 후, 상기 체결부가 상기 체결 홀을 1차적으로 관통하도록 조립되고, 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 2차적으로 관통하여 상기 체결 홀과 상기 탭 홀에 상기 체결부가 체결되어, 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서가 고정되며,
   상기 탭 홀은 상기 체결 홀이 형성되는 내경 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 링형 압전체.
9. 제8항에 있어서,
   상기 적층형 링형 압전체는,
   상기 상단 또는 하단에서 서로 적층된 복수의 링 트랜스듀서 사이에 형성되는 간격판을 더 포함하는 적층형 링형 압전체.
10. 제7항에 있어서,
    상기 적층형 링형 압전체는,
    상기 고정부에 형성되는 상기 체결 홀의 위치를 조정하여 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서들 간의 간격을 조절하며,
    상기 탭 홀 및 상기 체결 홀은 상기 비능동 소자의 내측 중심에 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 링형 압전체.
11. 능동 소자 및 비능동 소자를 포함하는 복수의 링 트랜스듀서를 적층하는 적층 방법에 있어서,
    상기 복수의 링 트랜스듀서가 각각 상단 또는 하단에서 서로 맞닿도록 적층시키는 단계; 및
    상기 비능동 소자의 내경 부분의 탭 홀과 상기 탭 홀과 조립되도록 고정부에 형성되는 체결 홀을 서로 대응시켜, 상기 대응된 탭 홀과 체결 홀을 볼트를 통해 상기 비능동 소자와 상기 고정부를 고정시키는 단계를 포함하고,
    상기 고정시키는 단계는,
    말굽형 형상으로 형성된 상기 고정부가 상기 복수의 링 트랜스듀서가 서로 조립된 상단 및 하단과 상기 비능동 소자의 내측을 따라 잇도록 조립되는 단계;
    상기 볼트가 상기 체결 홀을 관통하는 단계;
    상기 체결 홀을 관통한 볼트가 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 관통하여 조립되어 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서를 고정하는 단계; 및
    상기 고정부에 형성되는 상기 체결 홀의 위치를 조정하여 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서들 간의 간격을 조절시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 방법.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서,
    상기 고정시키는 단계는,
    체결 핀 형상으로 형성된 상기 고정부가 상기 복수의 링 트랜스듀서의 상기 비능동 소자의 내측에 길이 방향으로 형성되는 핀 홈에 슬라이딩 방식으로 조립되는 단계;
    상기 볼트가 상기 체결 홀을 관통하는 단계; 및
    상기 체결 홀을 관통한 볼트가 상기 체결 홀과 대응되는 상기 탭 홀을 관통하여 조립되며, 상기 볼트에 너트를 적용하여 고정시킴에 따라 상기 고정부를 상기 비능동 소자에 고정시켜 상기 적층된 복수의 링 트랜스듀서를 고정하는 단계를 포함하는 적층 방법.
14. 삭제

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