KR20190049778A - 압전 액츄에이터 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서 - Google Patents
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Abstract
압전 액츄에이터 (100) 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)를 제공하고, 제 1 연결기 (110), 제 1 연결기 (100)에 대향하여 배치된 제 2 연결기 (120), 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130), 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140) 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)을 구비한다. 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)은 제 1 연결기 (110)와 제 2 연결기 (120) 사이에 연결된다. 적당한 전압으로 구동시킴으로써, 압전 액츄에이터 (100)의 절대 신축 변위는 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130), 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140) 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)의 변위의 합과 거의 동일하다. 압전 재료의 축 방향에서의 변위의 중첩을 증폭시킬 수 있으며, 따라서, 압전 액츄에이터 (100)를 구동기구로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 음파 방사 출력 용량이 증가된다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100) 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 기존의 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 음파 방사 출력 용량이 제한되는 문제를 개선하였다.
Description
본 발명은 출원 번호가 CN201610798548.4이고, 출원일이 2016 년 8 월 31 일자이며, 발명 명칭이 "압전 액츄에이터 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서"인 중국 특허 출원을 우선권으로 주장하고 그 모든 내용은 참고로 본 발명에 원용된다.
본 발명은 음향 센서 분야에 관한 것이며, 특히 압전 액츄에이터 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서에 관한 것이다.
현재 음파를 정보 전달 매체로 이용하는 것은 비교적 효과적인 수중 통신 수단이며, 수중 음향 트랜스듀서는 수중 통신에 있어서 없어서는 아니되는 핵심 부품이다. 현대 소나 기술의 빠른 발전 및 응용 조건에 대한 요구가 지속적으로 높아짐에 따라 수중 음향 트랜스듀서의 저주파화, 경량화 및 소형화는 발전의 큰 흐름으로 되고 있다. 현재 비교적 광범위하게 이용되는 저주파 트랜스듀서는 거대 자기변형 저주파 수중 음향 트랜스듀서, 플렉스텐셔널 트랜스듀서(flextensional transducer) 및 그 모델 체인지 제품, 플렉셔 트랜스듀서(flexural transducer)등을 포함한다.
그러나 기존의 많은 저주파 수중 음향 트랜스듀서는 소형화할 수 있지만, 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 압전 재료가 압전 재료의 축 방향의 진동 변위가 작고, 트랜스듀서의 음파 방사 출력 용량이 제한된다.
이에 감안하여, 본 발명은 기존의 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 음파 방사 출력용량이 제한되는 문제를 해결하기 위해, 압전 액추에이터 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는제 1 연결기(level connector), 제 1연결기에 대향하여 배치된 제 2 연결기 및 제 1 압전 재료 칼럼 그룹을 포함하며, 상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 1 홈부가 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 상기 제 1 홈부에 대응하는 1 세트의 제 2 홈부가 설치되며, 상기 제 1 홈부의 개수와 상기 제 2 홈부의 개수는 모두 제 1 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하며, 상기 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 1 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고, 상기 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 2 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결되는 압전 액츄에이터를 제공한다.
제 2 압전 재료 칼럼 그룹을 더 포함하며, 상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 상기 제 1 연결기를 관통하는 제 1 스루홀이 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 3 홈부가 설치되고, 상기 제 1 스루홀의 개수와 상기 제 3 홈부의 개수는 모두 상기 제 2 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하며, 상기 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 1 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고, 상기 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 3 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결한다.
제 2 압전 재료 칼럼 그룹의 각 제 2 압전 재료 칼럼의 일단은 제 1 연결기의 제 1 스루홀에 삽입되고 타단은 제 2 연결기의 제 3 홈부에 정합된다. 즉, 제 2 압전 재료 칼럼은 제 2 연결기에 고정연결되지만, 제 2 연결기를 관통하지 않으며, 제 1 연결기에 위치하는 제 1 스루홀에 삽입되어 제 1 연결기를 관통한다.
제 2 압전 재료 칼럼의 개수는 3 개 일 수 있고, 즉 제 1 연결기에 위치하는 제 1 스루홀수의 개수도 3 개 일 수 있고, 제 2 연결기에 위치하는 제 3 홈부의 개수도 마찬가지로 3 개 일 수 있다.
제 3 압전 재료 칼럼 그룹을 더 포함하며, 상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 4 홈부가 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 상기 제 2 연결기를 관통하는 1 세트의 제 2 스루홀이 설치되고, 상기 제 4 홈부의 개수와 상기 제 2 스루홀의 개수는 모두 상기 제 3 압전재료 칼럼의 개수와 동일하고, 상기 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 4 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고 상기 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 2 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결된다.
각 제 3 압전 재료 칼럼의 일단은 제 1 연결기의 제 4 홈부에 정합되고, 타단은 제 2 연결기의 제 2 스루홀에 삽입된다. 즉, 제 3 압전 재료 칼럼은 제 1 연결기에 연결되지만 제 1 연결기를 관통하지 않으며, 제 2 연결기에 있는 제 2 스루홀에 삽입되어 제 2 연결기를 관통한다.
제 3 압전 재료 칼럼의 개수는 3 개일 수 있고, 즉, 제 1 연결기의 제 4 홈부의 개수도 3 개이고, 제 2 연결기의 제 2 스루홀의 개수도 마찬가지로 3 개이다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 제 1 압전 재료 칼럼, 제 2 압전 재료 칼럼 및 제 압전 재료 칼럼은 모두 원통형 압전 재료 칼럼이다.
상기 모든 압전 재료 칼럼이 모두 원통형 압전 재료 칼럼일 수 있다는 것은 압전재료 칼럼이 예를 들어 구형 또는 사각형과 같은 다른 형상일 수도 있다는 뜻이며, 본 발명의 보호범위은 압전 재료 칼럼의 구체적인 형상에 의해 한정되지 않는다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 원통형 압전 재료 칼럼은 모든 적층형 압전 세라믹으로 구성된다.
압전 재료 칼럼은 모두 적층형 압전 세라믹으로 구성될 수 있고, 구체적으로 각 압전 재료 칼럼은 짝수의 압전 세라믹 박편을 직렬로 접착시켜 제조될 수 있으며, 또한 인접한 두 압전 세라믹 박편의 분극 방향은 서로 반대되며, 압전 세라믹은 PZT 압전 세라믹 및 그 파생물을 포함한다.
압전 재료 칼럼은, 예를 들어 반경 방향으로 분극된 압전 세라믹 파이프로 구성되는 것과 같은 기타 다른 방법으로 형성될 수 있고, 본 발명의 보호범위는 압전 재료 칼럼의 구체적인 형성 방법에 의해 한정되지 않는다.
바람직하게는, 상기 제 1 압전 재료 칼럼, 제 2 압전 재료 칼럼 및 제 3 압전 재료 칼럼은 모두 직방체 형태의 압전 재료 칼럼이다.
상기 모든 압전 재료 칼럼이 모두 직방체 형태의 압전 재료 칼럼일 수 있다는 것은 압전 재료 칼럼이 예를 들어 각칼럼과 같은 기타 다른 형상일 수 있다는 뜻이며, 본 발명의 보호범위는 압전 재료 칼럼의 구체적인 형상에 의해 한정되지 않는다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 직방체 형태의 압전 재료 칼럼은 모든 Pb 계 완화형 강유전체 단결정으로 제조된다.
구체적으로 Pb 계 완화형 강유전체 단결정은 구체적으로 Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr0.48Ti0.52)O3 및 그 파생물을 포함할 수 있다.
압전 재료 칼럼은 기타 다른 재료로 제조될 수 있고, 본 발명의 보호범위는 압전 재료 칼럼의 구체적인 제조재료에 의해 한정되지 않는다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 직방체 형태의 각 압전 재료 칼럼은 모두 제 1 단결정 활성 소자 및 제 2 단결정 활성 소자를 포함하고, 상기 제 1 단결정 활성 소자의 크기는 제 2 단결정 활성 소자의 크기와 동일하며, 상기 제 1 단결정 활성 소자는 접착수단을 통해 제 2 단결정 활성 소자에 연결된다.
제 1 단결정 활성 소자 및 제 2 단결정 활성 소자의 단결정 박편의 분극 방향은 [011]이고, [100] 방향에서 비교적 높은 횡 압전 계수를 가진다. 여기서, [011] 방향은 단결정의 분극방향이고, [100] 방향은 구동방향이다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터에서 중중심기계 예압 기계장치를 더 구비하고, 상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기는 모두 상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기 각각에 위치하는 중심 스루홀 을 더 포함하며, 상기 중심 기계 예압 기계장치는 상기 제 1 연결기의 중심 스루홀에 삽입됨과 동시에 상기 제 2 연결기의 중심 스루홀에 삽입된다.
제 1 연결기는 제 1 연결기를 관통하는 중심 스루홀을 포함하고, 제 2 연결기는 제 2 연결기를 관통하는 중심 스루홀을 포함하며, 제 1 연결기의 중심 스루홀의 위치는 제 2 연결기의 중심 스루홀의 위치에 대응한다. 중심 기계 예압 기계장치는 제 1 연결기의 중심 스루홀에 삽입될 수 있고, 중심 기계 예압 기계장치는 제 2 연결기의 중심 스루홀에 삽입될 수 있다.
본 발명의 실시예는 저주파 수중 음향 트랜스듀서를 더 제공하고 당해 저주파 수중 음향 트랜스듀서는 상술한 압전 액추에이터, 전면 방사 헤드, 및 꼬리 질량 덩어리를 포함하고, 상기 압전 액츄에이터의 일단은 상기 전면 방사 헤드에 연결되고 상기 압전 액츄에이터의 타단은 상기 꼬리 질량 덩어리에 연결한다.
본 발명의 실시예는 압전 액츄에이터를 제공하며, 상기 압전 액츄에이터는 제 1 연결기, 상기 제 1 연결기에 대향하여 배치된 제 2 연결기, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹을 포함한다.
각 상기 제 1 압전 재료 칼럼의 양단은 각각 상기 제 1 연결기 및 상기 제 2 연결기에 연결되고, 각 상기 제 2 압전 재료 칼럼의 일단은 상기 제 2 연결기에 연결되고 타단은 제 2 연결기를 뚫고 지나 상기 제 1 연결기로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 상기 제 2 압전 재료 칼럼은 상기 제 2 연결기에 연결됨과 동시에 상기 제 1 연결기에 가동연결되며, 각 상기 제 3 압전 재료 칼럼의 일단은 상기 제 1 연결기에 연결되고 타단은 제 1 연결기를 뚫고 지나 상기 제 2 연결기로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 상기 제 3 압전 재료 칼럼은 상기 제 1 연결기에 연결됨과 동시에 상기 제 2 연결기에 가동연결된다.
바람직하게는, 제 1 연결기의 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 동일 각도 간격으로 분포된 제 1 홈부가 설치되고, 제 2 연결기의 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 제 1 홈부에 대응되는 1 세트의 제 2 홈부가 설치되고, 제 1 홈부 개수와 제 2 홈부의 개수는 모두 제 1 압전 재료 칼럼의 개수 동일하고, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 1 홈부에 정합시키는 것을 통해 제 1 연결기에 고정 연결되고, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 2 홈부에 정합시키는 것을 통해 제 2 연결기에 연결된다.
바람직하게는, 제 1 연결기의 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 제 1 연결기를 관통하는 1 세트의 동일 각도 간격으로 분포된 제 1 스루홀이 설치되고, 제 2 연결기의 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 3 홈부가 설치되고, 제 1 스루홀의 개수와 제 3 홈부의 개수는 모두 제 2 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하고, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 1 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 제 1 연결기에 연결되고, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 3 홈부에 정합시키는 것을 통해 제 2 연결기에 연결된다.
바람직하게는, 제 1 연결기의 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 동일 각도 간격으로 분포된 제 4 홈부가 설치되고, 제 2 연결기의 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 제 2 연결기를 관통하는 1 세트의 제 2 스루홀이 설치되고, 제 4 홈부의 개수와 제 2 스루홀의 개수는 모두 제 3 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하고, 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 4 홈부에 정합시키는 것을 통해 제 1 연결기에 연결되고, 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 2 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 제 2 연결기에 연결된다.
바람직하게는, 제 1 홈부는 고리모양배열로 배치되며, 제 1 홈부의 중심으로부터 상기 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 1 연결선이며 임의의 인접한 두개의 제 1 연결선의 협각은 동일하다.
예를 들어, 제 1 홈부의 개수가 3 개일 경우, 임의의 인접한 제 1 홈부의 협각은 모두 60°이며, 즉, 임의의 인접한 두 제 1 연결선의 협각은 60°이다.
바람직하게는, 제 3 홈부은 고리모양배열로 배치되며, 제 3 홈부의 중심으로부터 상기 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 제 3 연결선이며, 임의의 인접한 두개의 제 3 연결선의 협각은 동일하다.
제 1 스루홀은 고리모양배열로 배치되며, 제 1 스루홀의 중심에서 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 제 2 연결선이며, 임의의 인접한 제 2 연결기선의 협각은 동일하다.
예를 들어, 제 3 홈부의 개수가 3 개일 경우, 임의의 인접한 제 3 홈부의 협각은 모두 60°이며, 즉, 임의의 인접한 두개의 제 3 연결선의 협각은 60°이다.
예를 들어, 제 1 스루홀의 개수가 3 개일 경우, 임의의 인접한 제 1 스루홀의 협각은 모두 60°이며, 즉, 임의의 인접한 제 2 연결기선의 협각은 60°이다.
바람직하게는, 제 4 홈부은 고리모양배열로 배치되며, 제 4 홈부의 중심으로부터 상기 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 제 4 연결선이며, 임의의 인접한 두개의 제 4 연결선의 협각은 동일하다.
제 2 스루홀은 고리모양배열로 배치되며, 제 2 스루홀의 중심에서 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 제 5 연결선이며, 임의의 인접한 제 5 연결기선의 협각은 동일하다.
마찬가지로, 제 4 홈부와 제 2 스루홀의 개수가 모두 3 개일 경우 인접한 두개의 제 4 홈부의 협각은 60°이며, 인접한 두개의 제 2 스루홀의 협각은 60°이다.
바람직하게는, 압전 액추에이터는 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 연결되고, 작업시 제 1 압전 재료 칼럼이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 프리스트레스를 가하도록 배치된 제 1 프리스트레스 기계 장치를 더 구비한다.
바람직하게는 제 1 연결기는 제 1 연결기에 위치하는 중심 스루홀을 더 포함하고, 제 2 연결기는 제 2 연결기에 위치하는 중심 스루홀을 더 포함하며, 제 1 프리스트레스 기계 장치는 제 1 스트레스 바, 적어도 하나의 제 1 탄성체 및 적어도 하나의 제 1 잠금부를 포함하며, 제 1 스트레스 바의 양단은 각각 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 대응하는 중심 스루홀을 관통하며, 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이의 적어도 하나의 제 1 탄성체는 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이에 압박된다.
본 발명의 실시예는 저주파 수중 음향 트랜스듀서를 제공하고 저주파 수중 음향 트랜스듀서는 상술한 압전 액추에이터,전면 방사 헤드, 및 꼬리 질량 덩어리를 포함하고, 제 2 압전 재료 칼럼은 전면 방사 헤드에 연결되고, 제 3 압전 재료 칼럼은 꼬리 질량 덩어리에 연결된다.
바람직하게는, 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 연결되고, 작업시 제 1 압전 재료 칼럼이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 프리스트레스를 가하도록 배치된 제 1 프리스트레스 기계 장치를 더 구비한다.
바람직하게는 제 1 연결기 및 제 2 연결기는 모두 제 1 연결기 및 제 2 연결기 각각에 위치하는 중심 스루홀을 더 포함하며, 제 1 프리스트레스 기계 장치는 제 1 스트레스 바, 적어도 하나의 제 1 탄성체 및 적어도 하나의 제 1 잠금부를 포함하며, 제 1 스트레스 바의 양단은 각각 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 대응하는 중심 스루홀을 관통하며, 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이의 적어도 하나의 제 1 탄성체는 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이에 압박된다.
바람직하게는, 전면 방사 헤드 및 꼬리 질량 덩어리에 연결되고, 작업시 제 2 압전 재료 칼럼과 제 3 압전 재료 칼럼이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 전면 방사 헤드 및 꼬리 질량 덩어리에 프리스트레스를 가하도록 배치된 제 2 프리스트레스 기계 장치를 더 구비한다.
바람직하게는 제 2 프리스트레스 기계 장치는 제 2 스트레스 바 및 적어도 하나의 제 2 탄성체를 포함하고, 제 1 스트레스 바는 자신의 길이 방향을 따라 관통하는 중심 스루홀을 포함하며, 제 2 스트레스 바는 제 1 스트레스 바의 중심 스루홀에 가동으로 끼움 결합되고, 양단은 당해 중심 스루홀 밖으로 연장되며, 제 2 스트레스 바의 적어도 일단은 제 2 탄성체를 통해 각각 전면 방사 헤드 및 / 또는 꼬리 질량 덩어리에 연결되어, 전면 방사 헤드와 꼬리 질량 덩어리 사이의 제 2 압전 재료 칼럼 및 제 3 압전 재료 칼럼에 소정의 압축 응력을 가한다.
바람직하게는, 제 1 프리스트레스 기계 장치가 가하는 압축 응력은 제 2 프리스트레스 기계 장치가 가하는 압축 응력의 2 배 이상이다.
바람직하게는 압전 액츄에이터에 압전 액츄에이터의 신축 방향에서 가동하게 연결됨과 동시에 신축 방향의 수직 방향으로 연결된 굴곡 방지 안내 장치를 더 구비한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서는 다음과 같은 유익한 효과가 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서는 제 1 연결기, 제 2 연결기, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹을 포함한다. 제 1 압전 재료 칼럼 그룹이 수축되면, 제 1 연결기와 제 2 연결기는 가까워 지고, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹의 원단과 제 3 압전 재료 칼럼 그룹의 원단은 멀어지게 된다. 허용하는 전기장 또는 전압 조건에서 제 1 압전 재료 칼럼 그룹이 수축되고 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹이 연장될 때, 압전 액추에이터의 전반적인 절대 신축 변위는 제 1 압전 재료 칼럼 그룹, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹의 변위의 합과 거의 동일하다. 적당한 AC 전압으로 구동시킴으로써, 압전 재료의 축 방향에서의 변위의 중첩을 증폭시킬 수 있으며, 따라서, 압전 액츄에이터를 구동기구로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 음파 방사 출력 용량이 증가된다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터및 저주파 수중 음향 트랜스듀서는 기존의 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 음파 방사 출력 용량이 제한되는 문제를 개선하였다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터는 축 방향의 변위가 강화 되었기 때문에, 압전 강화 액츄에이터라고 칭할수 있다.
본 발명의 상기 설계에 의해 얻은 압전 액츄에이터 (100) 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 사용시 적당한 전압으로 구동시킴으로써, 압전 재료의 축 방향에서의 변위의 중첩을 증폭시킬 수 있으며, 따라서, 압전 액츄에이터 (100)를 구동기구로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 음파 방사 출력 용량이 증가된다. 본 발명의 상기 설계에 의해 얻은 압전 액츄에이터 (100) 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 기존의 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 음파 방사 출력 용량이 제한되는 문제를 개선하였으며, 산업에 적합하다.
본 발명의 실시예 또는 기존기술의 기술방안을 더욱 상세하게 설명하기 위해 이하에서는 실시예 또는 기존기술을 설명하는데 필요한 도면에 대해 간략하게 설명한다. 아래의 설명에 있어서 도면은 본 발명의 실시예에 불과한 것은 자명한 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 창조적 노동 없이 이러한 도면을 토대로 기타 관련된 도면을 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 1 연결기의 구조 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 1 연결기의 다른 시각에서의 구조 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 2 연결기의 구조 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 2 연결기의 다른 시각에서의 구조 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 일부분의 구조 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 구체적인 실시형태의 구조 개략도이다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 작동 상태의 간략한 개략도이다.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 구조 개략도이다.
도 9 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 다른 시각에서의 구조 개략도이다.
도 10 은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 일부분의 구조 개략도이다.
도 11 은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서 제공하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 구조 개략도이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 1 연결기의 구조 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 1 연결기의 다른 시각에서의 구조 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 2 연결기의 구조 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 2 연결기의 다른 시각에서의 구조 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 일부분의 구조 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 구체적인 실시형태의 구조 개략도이다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 작동 상태의 간략한 개략도이다.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 구조 개략도이다.
도 9 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 다른 시각에서의 구조 개략도이다.
도 10 은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터의 일부분의 구조 개략도이다.
도 11 은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서 제공하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 구조 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에의 도면에 결부하여 본 발명의 실시예의 기술방안에 대해 명확하고 완전하게 설명하는 바 설명하고자 하는 실시예는 본 발명의 일부 실시예에 불과할 뿐 전부 실시예가 아닌 것은 자명한 것이다. 아래, 도면에서 제공하는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명은 본 발명의 선정된 실시예에 대한 설명일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명에 따른 실시예를 토대로 창조적 노동이 없이 얻은 기타 모든 실시예는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.
실시예
도 1, 도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 1 연결기 (110)를 나타내고, 도 3, 도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 제 2 연결기 (120)를 나타내고, 도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100)의 일부분 구조를 나타낸다. 도 1 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100)는 제 1 연결기 (110), 제 2 연결기 (120) 및 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130) (제 1 압전 재료 칼럼 (131)으로 이루어진 그룹 )을 포함한다. 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)은 각각 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)에 연결된다.
제 1 연결기 (110)는 1 세트의 제 1 홈부 (111), 1 세트의 제 1 스루홀 (112), 1 세트의 제 4 홈부 (113) 및 중심 스루홀 (180)을 포함하며, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 상기 1 세트의 제 1 홈부 (111), 상기 1 세트의 제 1 스루홀 (112), 상기 1 세트의 제 4 홈부 (113) 및 중심 스루홀 (180)은 모두 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 배치된다. 제 1 연결기 (110)는 구체적으로 원반형 구조일 수 있다.
도 1 과 같이, 제 1 홈부 (111), 제 1 스루홀 (112) 및 제 4 홈부 (113)의 개수는 각각 3 개일 수 있고, 또한 제 1 홈부 (111), 제 1 스루홀 (112) 및 제 4 홈부 (113)는 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 균일하게 분포된다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 제 1 스루홀 (112)은 상기 제 1 연결기 (110)를 관통하고, 제 1 연결기 (110)를 관통하는 제 1 스루홀 (112)이 도 2 에 도시된 제 1 연결기 (110)의 제 2 바닥면 (115)에 표시되었다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 중심 스루홀 (180)은 원반형 제 1 연결기 (110)의 원심에 위치하고, 마찬가지로 상기 제 1 연결기 (110)를 관통한다.
제 2 연결기 (120)는 1 세트의 제 2 홈부 (121), 1 세트의 제 3 홈부 (122), 1 세트의 제 2 스루홀 (123) 및 중심 스루홀 (180)을 포함하며, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 상기 1 세트의 제 2 홈부 (121), 상기 1 세트의 제 3 홈부 (122), 상기 1 세트의 제 2 스루홀 (123) 및 중심 스루홀 (180)은 모두 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 배치된다. 제 2 연결기 (120)는 구체적으로 원반형 구조 일 수 있다.
제 2 홈부 (121), 제 3 홈부 (122) 및 제 2 스루홀 (123)의 개수도 각각 3 개일 수 있고, 또한 제 2 홈부 (121), 제 3 홈부 (122) 및 제 2 스루홀 (123)은 원반형 제 2 연결기(120)의 제 3 바닥면 (124)에 균일하게 분포된다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 2 스루홀 (123)은 상기 제 2 연결기 (120)를 관통하고, 제 2 연결기 (120)를 관통하는 제 2 스루홀 (123)이 도 4 에 도시된 제 2 연결기 (120)의 제 4 바닥면 (125)에 표시되었다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 중심 스루홀 (180)은 원반형 제 2 연결기 (120)의 원심에 위치하고, 마찬가지로 상기 제 2 연결기 (120)를 관통한다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)은 3 개의 제 1 압전 재료 칼럼 (131)을 포함한다.
도 5 에 표시된 압전 액츄에이터 (100)의 부분 구조에서, 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)은 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 대향한다. 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 위치하는 3 개의 제 1 홈부 (111)의 위치는 각각 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 위치하는 제 3 홈부 (121)의 위치에 대응한다.
제 1 연결기 (110)에 위치하는 3 개의 제 1 스루홀 (112)의 위치는 각각 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 위치하는 3 개의 제 3 홈부 (122)의 위치에 대응한다.
제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 위치하는 3 개의 제 4 홈부 (113)의 위치는 각각 제 2 연결기 (120)에 위치하는 3 개의 제 2 스루홀 (123)의 위치에 대응한다.
3 개의 제 1 압전 재료 칼럼 (131)은 각각 제 1 연결기 (110)의 3 개의 제 1 홈부 (111)에 대응하고, 즉 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)은 제 1 압전 재료 칼럼 (131)을 제 1 홈부 (111)에 정합시키는 것을 통해 제 1 연결기 (110)에 연결된다. 구체적으로, 제 1 압전 재료 칼럼 (131)은 접착수단을 통해 제 1 연결기 (110)의 제 1 홈부 (111)에 대응하여 접착되며, 제 1 압전 재료 칼럼 (131)의 일단은 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 위치하는 제 1 홈부 (111)에 정합된다.
3 개의 제 1 압전 재료 칼럼 (131)은 각각 제 2 연결기 (120)의 3 개의 제 2 홈부 (111)에 대응하고, 즉 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)은 제 1 압전 재료 칼럼 (131)을 제 2 홈부 (121)에 정합시키는 것을 통해 제 2 연결기 (120)에 연결된다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 구체적으로 제 1 압전 재료 칼럼 (131)은 접착수단을 통해 제 2 연결기 (120)의 제 2 홈부 (121)에 대응하여 접착되며, 제 1 압전 재료 칼럼 (131)의 타단은 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 위치하는 제 2 홈부 (121)에 정합되며, 제 1 바닥면 (114)은 제 3 바닥면 (124)에 대향한다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100)는 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140) (제 2 압전 재료 칼럼 (141)으로 이루어진 그룹) 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150) (제 3 압전 재료 칼럼 (151)으로 이루어진 그룹)을 더 포함한다.
도 6 에 표시된 압전 액츄에이터 (100)에서 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)은 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 대향한다. 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 위치하는 3 개의 제 1 홈부 (111)의 위치는 각각 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 위치하는 제 3 홈부 (121)의 위치에 대응한다.
제 1 연결기 (110)에 위치하는 3 개의 제 1 스루홀 (112)의 위치는 각각 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 위치하는 3 개의 제 3 홈부 (122)의 위치에 대응한다.
제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 위치하는 3 개의 제 4 홈부 (113)의 위치는 각각 제 2 연결기 (120)에 위치하는 3 개의 제 2 스루홀 (123)의 위치에 대응한다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140)은 3 개의 제 2 압전 재료 칼럼 (141)을 포함한다. 3 개의 제 2 압전 재료 칼럼 (141)은 각각 제 1 연결기 (110)의 3 개의 제 1 스루홀 (112)에 대응하고, 즉 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140)은 제 2 압전 재료 칼럼 (141)을 제 1 스루홀 (112)에 삽입시키는 것을 통해 제 1 연결기 (110)에 연결된다. 도 6 에 나타낸 바와 같이, 제 2 압전 재료 칼럼 (141)의 일단은 제 1 연결기 (110)에 위치하는 제 1 스루홀 (112)에 삽입되어 제 1 스루홀 (112)을 뚫고 지나 제 1 연결기 (110)를 관통하며 제 1 연결기 (110)의 제 2 바닥면 (115)으로부터 돌출된다. 제 2 압전 재료 칼럼 (141)은 삽입을 통해 제 1 연결기 (110)에 연결되므로 제 1 연결기 (110)에 대하여 이동 또는 변위 가능하다.
3 개의 제 2 압전 재료 칼럼 (141)은 각각 제 2 연결기 (120)의 3 개의 제 3 홈부 (122)에 대응하고, 즉 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140)은 제 2 압전 재료 칼럼 (141)을 제 3 홈부(122)에 정합시키는 것을 통해 제 2 연결기 (120)에 연결된다. 구체적으로, 제 2 압전 재료 칼럼 (141)은 접착수단을 통해 제 2 연결기 (120)의 제 3 홈부 (122)에 대응하여 접착되며, 제 2 압전 재료 칼럼 (141)의 타단은 제 2 연결기 (120)의 제 3 바닥면 (124)에 위치하는 제 3 홈부 (122)에 정합된다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)은 3 개의 제 3 압전 재료 칼럼 (151)을 포함한다. 3 개의 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 각각 제 1 연결기 (110)의 3 개의 제 4 홈부 (113)에 대응하고, 즉 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)은 제 3 압전 재료 칼럼 (151)을 제 4 홈부 (113)에 정합시키는 것을 통해 제 1 연결기 (110)에 연결된다.
구체적으로, 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 접착수단을 통해 제 1 연결기 (110)의 제 4 홈부(113)에 대응하여 접착되며, 제 3 압전 재료 칼럼 (151)의 일단은 제 1 연결기 (110)의 제 1 바닥면 (114)에 위치하는 제 4 홈부 (113)에 정합된다.
3 개의 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 각각 제 2 연결기 (120)의 3 개의 제 2 스루홀 (123)에 대응하고, 즉 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)은 제 3 압전 재료 칼럼 (151)을 제 2 스루홀 (123)에 삽입시키는 것을 통해 제 2 연결기 (120)에 연결된다. 도 6 에 나타낸 바와 같이, 제 3 압전 재료 칼럼 (151)의 타단은 제 2 연결기 (120)에 위치하는 제 2 스루홀 (123)에 삽입되어, 제 2 스루홀 (123)을 뚫고 지나 제 2 연결기 (120)를 관통하며 제 2 연결기 (120)의 제 4 바닥면 (125)으로부터 돌출된다. 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 삽입을 통해 제 2 연결기 (120)에 연결되므로 제 2 연결기 (120)에 대하여 이동 또는 변위 가능하다.
제 1 홈부 (111)는 고리모양배열(annular array)로 배치되며, 제 1 홈부 (111)의 중심으로부터 상기 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 1 연결선이며, 임의의 인접한 두개의 제 1 연결선의 협각은 동일하다. 예를 들어, 제 1 홈부 (111)의 개수가 3 개일 경우, 임의의 인접한 제 1 홈부 (111)의 협각은 모두 60°이며, 즉, 임의의 인접한 두 제 1 연결선의 협각이 60°이다.
제 3 홈부 (122)는 고리모양배열로 배치되며, 제 3 홈부 (122)의 중심으로부터 상기 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 제 3 연결선이며, 임의의 인접한 두개의 제 3 연결선의 협각은 동일하다. 예를 들어, 제 3 홈부 (122)의 개수가 3 개일 경우, 임의의 인접한 제 3 홈부 (122)의 협각은 모두 60°이며, 즉, 임의의 인접한 두개의 제 3 연결선의 협각이 60°이다.
제 1 스루홀 (112)은 고리모양배열로 배치되며, 제 1 스루홀 (112)의 중심에서 고리모양배열의 중심까지의 연결선은 제 2 연결선이며, 임의의 인접한 제 2 연결기선의 협각은 동일하다. 예를 들어, 제 1 스루홀 (112)의 개수가 3 개일 경우, 임의의 인접한 제 1 스루홀 (112)의 협각은 모두 60°이며, 즉, 임의의 인접한 제 2 연결기선의 협각이 60°이다.
또한, 도 1 에서 제 1 연결기 (110)의 둘레 방향을 따라 배열된 제 1 홈부 (111), 제 1 스루홀 (112) 및 제 4 홈부 (113)는 교대로 배치된다. 마찬가지로 제 2 연결기 (120)의 제 2 홈부 (121), 제 3 홈부 (122) 및 제 2 스루홀 (123)도 교대로 배치된다.
도 9 에 나타낸 바와 같이, 압전 액츄에이터 (100)는 중심기계 예압 기계장치 (170，central mechanical preloading mechanism)를 더 구비하고, 제 1 연결기 (110)의 중심 스루홀 (180)은 제 2 연결기 (120)의 중심 스루홀 (180)에 대향하고, 중심기계 예압 기계장치 (170)는 제 1 연결기 (110)의 중심 스루홀 (180)을 관통하는 동시에 제 2 연결기 (120)의 중심 스루홀 (180)을 관통한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100)는 제 1 연결기 (110), 제 2 연결기 (120), 제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141), 제 3 압전 재료 칼럼 (151) 및 중심기계 예압 기계장치(170)를 포함한다. 여기서, 제 1 압전 재료 칼럼 (131)은 그루브 매칭 방식으로 각각 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)에 연결된다.
제 2 압전 재료 칼럼 (141)은 제 1 연결기 (110)를 관통하고 그루브 매칭 방식으로 제 2 연결기 (120)에 연결된다. 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 그루브 매칭 방식으로 제 1 연결기 (110)에 연결되며 제 2 연결기 (120)를 관통한다. 중심기계 예압 기계장치 (170)는 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)를 관통한다.
적당한 AC 전압으로 구동시킴으로써 제 1 압전 재료 칼럼 (131)을 수축시키는 동시에 (즉, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)이 수축할 때), 제 2 압전 재료 칼럼 (141)과 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 연장 (즉, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140)과 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)은 연장) 또는 제 1 압전 재료 칼럼 (131)을 연장시키는 동시에 (즉, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)이 연장할 때), 제 2 압전 재료 칼럼 (141)과 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 수축 (즉, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140)과 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)은 수축)한다. 그 결과, 각 재료 칼럼 그룹의 축 방향의 변위가 중첩되어 축방향에서 더 큰 변위를 실현할 수 있다. 또한 제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141) 및 제 3 압전 재료 칼럼 (151)의 개수는 모두 3 개이기 때문에 압전 재료 칼럼과 제 1 연결기 (110) 또는 제 2 연결기 (120) 사이의 연결이 보다 견고하게 되어, 압전 액츄에이터 (100)는 진동 또는 충격 부하때문에 쉽게 고장나지 않다.
도 7 에 표시된 개략도를 참조하면, 개략도로서 도 7 에서는 각 부분의 변위를 확대하여 표시하였고 실제 상황에서는 변위가 이렇게 분명하지 않을 수 있다. 여기서 좌우 양측의 점선은 각 부분의 변위의 변화를 관찰하기 쉽게하기 위한 보조선이다.
도 7 에서 윗 부분의 압전 액츄에이터 (100)는 미 작동 상태에 있고, 아래 부분의 압전 액츄에이터 (100)는 작동 상태에 있다. 이 두 상태에서 제 1 연결기 (110)의 위치는 변하지 않는다. 제 1 연결기 (110)의 위치 및 상기 두 보조선을 기준으로 한다.
미작동 상태에서 작동 상태로 변화될 때, 제 1 압전 재료 칼럼 (131)이 수축되어 변위 D1 이 발생되고, 제 2 압전 재료 칼럼 (141)이 연장되어 변위 D2 가 발생되며, 제 3 압전 재료 칼럼 (151)이 연장되어 변위 D3 이 발생된다. 미작동 상태의 압전 액츄에이터 (100)에 비하여 작동 상태의 압전 액츄에이터의 총 변위는 제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141) 및 제 3 압전 재료 칼럼 (151)의 변위의 합으로, 즉 D1 + D2 + D3 이다.
제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141) 및 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 모두 원통형 압전 재료 칼럼일 수 있다. 또한 압전 재료 칼럼의 축심선에 수직하는 각 단면은 동일할 수 있다. 응용 상황에 따라, 제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141) 및 제 3 압전 재료 칼럼 (151)의 개수는 조정 가능하다.
원통형 압전 재료 칼럼은 모두 적층형 압전 세라믹으로 구성될 수 있으며, 압전 세라믹은 지르콘산 티탄산연 압전 세라믹 (piezoelectric ceramic transducer, PZT) 및 그 파생물을 포함한다.
제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141) 및 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은, 반경 방향으로 분극된 압전 세라믹 파이프, 하나의 압전 크리스탈 또는 접착된 압전 단결정 활성 소자로 구성될 수도 있다.
또한 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)는 가볍고 강도가 높은 금속 또는 합금으로 제조되며, 재료는 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 티타늄 합금, 알루미늄 베릴륨 합금, 알루미늄 매트릭스 및 마그네슘 매트릭스 복합 재료를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 모의 실험에서, 제 1 연결기 (110), 제 2 연결기 (120)의 재료가 알루미늄 합금이고, 또한 제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141) 및 제 3 압전 재료 칼럼 (151)이 적층형 PZT 압전 세라믹으로 구성될 경우, 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)의 굴곡변위는 대략 압전 액츄에이터 (100)의 축방향에서의 전체 변위의 5%인 것을 확인하였다.
제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)는 일정한 두께를 가진 원반형일 수 있고, 구체적으로는 짧은 원통형에 가까운 연결기일 수 있다. 짧은 원통형 구조는 상기 압전 재료 칼럼이 홈부분에 확실하게 연결되도록 확보할 수 있어, 제 1 연결기 100 및 제 2 연결기 (120)가 움직이는 과정에 쉽게 굴곡 변형되지 않도록 한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100)의 중심 기계 예압 기계장치 (170)는 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130), 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140) 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)에 압축 응력을 가하기 위하여 사용되며, 상기 압전 액츄에이터 (100)는 압축 응력 하에서 작업한다.
도 8 을 참조하면, 도 8 은 본 발명의 실시예에서 제공하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)를 나타내고 있다. 당해 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 상기와 같은 압전 액츄에이터 (100)에 의해 구동된다. 당해 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 전면 방사 헤드 (210, front radiation head) 및 꼬리 질량 덩어리 (220, tail mass)을 더 포함하며, 압전 액츄에이터 (100)의 제 2 압전 재료 칼럼 (141)은 전면 방사 헤드 (210)와 연결되고, 압전 액츄에이터 (100)의 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 꼬리 질량 덩어리에 연결되며, 중심 기계 예압 기계장치 (170)를 통해 압전 액츄에이터 (100)에 예압력을 제공한다.
도 8 에 표시된 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 공진 주파수는 각 부품 즉 하나의 정체를 이루는 전면 방사 헤드 (210 ), 제 1 연결기 (110), 제 2 연결기 (120), 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130), 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140) 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150), 꼬리 질량 덩어리 (220) 및 중심 기계 예압 기계장치 (170)의 결합 공진 최저치이다. 당해 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 멀티 모드 결합 공진을 효과적으로 이용하여 작업 주파수 대역을 넓힐 수 있다.
도 10 을 참조하면, 도 10 은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100)를 나타내고, 도 10 에 나타낸 압전 액츄에이터 (100)와 도 6 에 나타낸 압전 액츄에이터의 차이점은 도 10 에 나타낸 압전 액츄에이터 (100)의 제 1 압전 재료 칼럼 (131), 제 2 압전 재료 칼럼 (141) 및 제 3 압전 재료 칼럼 (151)은 모두 직방체 형태의 구조이며, 또한 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130), 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140), 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150)의 재료는 Pb 계 완화형 강유전체 단결정(lead-based relaxor ferroelectric single crystals)이다.
도 10 에 나타낸 바와 같이, 구체적으로 각 직방체 형태의 압전 재료 칼럼은 제 1 단결정 활성 소자 (161)와 제 2 단결정 활성 소자 (162)를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 단결정 활성 소자 (161)의 크기는 제 2 단결정 활성 소자 (162)의 크기와 동일하며, 상기 제 1 단결정 활성 소자 (161)는 접착수단을 통해 제 2 단결정 활성 소자 (162)에 연결된다.
Pb 계 완화형 강유전체 단결정은 가로 방향 압전 성능이 더 우수하다. Pb 계 완화형 강유전체 단결정은 구체적으로 Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr0.48Ti0.52)O3 및 그 파생물을 포함할 수 있다.
도 11 을 참조하면, 도 11 은 도 10 에 나타낸 압전 액츄에이터 (100)에 의해 구동되는 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)를 나타낸다. 도 11 에 나타낸 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 도 8 에 나타낸 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)에 비해, 차이점은 도 11 에 나타낸 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 압전 액츄에이터 (100)가 도 8 에 나타낸 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 압전 액츄에이터 (100)와 다르다는 것이다. [011] 방향으로 분극된 PZN-5.5 % PT d32 가로 모드 단결정 박편으로 제조된 동일한 크기의 저주파 수중 음향 트랜스듀서의 중심 주파수는 적층형 PZT 압전 세라믹에 의해 구동된 것에 비해 1/4 정도 낮다.
필요에 따라, 전도성 에폭시 또는 비전도성 에폭시를 선택하여 제 1 연결기 (110), 제 2 연결기 (120) 및 대응하는 압전 재료 칼럼을 접착할 수 있다.
또한 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 제 1 프리스트레스 기계 장치(pre-stress mechanism)를 더 구비한다. 제 1 프리스트레스 기계 장치는 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)에 연결되며, 작업시 제 1 압전 재료 칼럼 (131)이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)에 프리스트레스를 가할 수 있도록 구성된다.
바람직하게는, 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)는 모두 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)에 각각 위치하는 중심 스루홀을 더 포함한다. 제 1 프리스트레스 기계 장치는 제 1 스트레스 바, 적어도 하나의 제 1 탄성체 및 적어도 하나의 제 1 잠금부를 가진다. 바람직하게는, 탄성체는 적어도 하나의 제 1 잠금부가 설치된다. 제 1 스트레스 바의 양단은 각각 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)의 대응하는 중심 스루홀을 관통한다. 탄성체가 하나일 경우, 제 1 연결기 (110)와 제 1 잠금부 사이 또는 제 2 연결기 (120)와 제 1 잠금부 사이에 있는 제 1 탄성체는 각각 제 1 연결기 (110)와 제 1 잠금부 사이 또는 제 2 연결기 (120)와 제 1 잠금부 사이에 압박된다. 탄성체가 두개일 경우, 두개 제 1 탄성체 중 하나는 제 1 연결기 (110)와 제 1 잠금부 사이에 위치하여 압박되고, 다른 하나는 제 2 연결기와 다른 하나 제 1 잠금부 사이에 위치하여 압박된다. 제 1 탄성체는 스프링 와셔 또는 접시 스프링일 수 있다. 제 1 잠금부는 잠금 너트일 수 있고, 제 1 스트레스 바의 단부의 나사산에 연결된다.
또한 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 제 2 프리스트레스 기계 장치를 더 구비한다. 제 2 프리스트레스 기계 장치는 전면 방사 헤드 (210) 및 꼬리 질량 덩어리 (220)에 연결되며, 작업시 제 2 압전 재료 칼럼 (141)과 제 3 압전 재료 칼럼 (151)이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 전면 방사 헤드 (210 ) 및 꼬리 질량 덩어리 (220)에 프리스트레스를 가할 수 있도록 구성된다.
바람직하게는 제 2 프리스트레스 기계 장치는 제 2 스트레스 바 및 적어도 하나의 제 2 탄성체를 포함한다. 제 1 스트레스 바는 자신의 길이 방향을 따라 관통하는 중심 스루홀을 포함하고, 제 2 스트레스 바는 제 1 스트레스 바의 중심 스루홀에 가동으로 끼움 결합되고, 양단은 당해 중심 스루홀 밖으로 연장된다. 제 2 스트레스 바의 적어도 일단은 제 2 탄성체를 통해 각각 전면 방사 헤드 (210) 및 / 또는 꼬리 질량 덩어리 (220)에 연결되어, 작업시 제 2 압전 재료 칼럼 (141)과 제 3 압전 재료 칼럼 (151)에 소정의 압축 응력을 가한다. 즉, 제 2 탄성체가 하나일 경우, 제 2 스트레스 바의 일단은 제 2 탄성체를 통해 전면 방사 헤드에 연결되거나, 또는 제 2 탄성체를 통해 꼬리 질량 덩어리에 연결된다. 제 2 탄성체가 두개일 경우, 제 2 스트레스 바의 양단은 제 2 탄성체를 통해 전면 방사 헤드 및 꼬리 질량 덩어리에 연결된다.
제 1 프리스트레스 기계 장치는 제 1 압전 재료 칼럼 (131)에 압축 응력 (F1)을 가한다. 전면 방사 헤드 (210)는 제 2 압전 재료 칼럼 (141)을 통해 제 2 연결기 (120)에 연결되고, 꼬리 질량 덩어리 (220)는 제 3 압전 재료 칼럼 (151)을 통해 제 1 연결기 (110)에 연결된다. 따라서 제 2 프리스트레스 기계 장치가 전면 방사 헤드 (210), 꼬리 질량 덩어리 (220)에 소정의 압축 응력 (F2)을 가할 경우, 제 1 연결기 (110)와 제 2 연결기 (120) 사이에 연결된 제 1 압전 재료 칼럼 (131)에도 인장 응력(F2, 압축 응력 F1 의 반대 방향)이 가해진다.
바람직하게는 제 1 프리스트레스 기계 장치에서 가하는 압축 응력은 제 2 프리스트레스 기계 장치에서 가하는 압축 응력의 2 배 이상이다. 이는 본 발명의 실시예에의 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130), 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 (140), 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 (150) 및 재료 칼럼의 각 관련 연결 부품이 항상 소정의 압축 응력하에서 작업하도록 보장한다. 제 2 탄성체는 스프링 와셔 및 잠금 구조의 조합일 수 있다.
설명해야 할 것은 제 1 프리스트레스 기계 장치와 제 2 프리스트레스 기계 장치는 기타 다른 구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 스트레스 바 (적당한 스프링 와셔 및 잠금 구조를 결합)를 배치하는 바, 제 1 스트레스 바를 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)의 둘레 방향을 따라 균일하게 배치한다. 따라서, 제 1 연결기 (110), 제 2 연결기 (120) 및 제 1 압전 재료 칼럼 (131)에 프리스트레스를 쉽게 가할 수 있다.
바람직하게는, 굴곡 방지(굴곡 방지) 안내 장치를 더 포함하고, 안내 장치는 압전 액츄에이터 (100)에 압전 액츄에이터 (100)의 신축 방향에서 가동하게 연결됨과 동시에 신축 방향의 수직 방향으로 연결된다.
또한, 챔버를 가진 외각을 더 배치할 수 있으며, 압전 액츄에이터 (100)는 외각의 챔버 내에 배치되어 외각에 의해 압전 액츄에이터 (100)의 각 구성 부품이 보호된다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100) 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 제 1 연결기 (110), 제 2 연결기 (120) 및 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 (130)을 포함한다. 제 1 압전 재료 칼럼 (131)의 일단은 제 1 연결기 (110)에 위치하는 1 세트의 제 1 홈부 (111)에 정합되고, 제 1 압전 재료 칼럼 (131)의 타단은 제 2 연결기 (120)에 위치하는 1 세트의 제 2 홈부 (121)에 정합된다. 제 1 압전 재료 칼럼 (131)의 수축 또는 연장에 연동하여 제 1 연결기 (110) 및 제 2 연결기 (120)가 변위될 수 있다.
게다가 제 2 압전 재료 칼럼 (141)과 제 3 압전 재료 칼럼 (151) 사이의 변위는 제 1 연결기 (110)와 제 2 연결기 (120) 사이의 변위에 중첩될 수 있다.
적당한 AC 전압으로 구동시킴으로써, 압전 재료의 축 방향에서의 변위의 중첩을 증폭시킬 수 있으며, 따라서, 압전 액츄에이터 (100)를 구동기구로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 음파 방사 출력 용량이 증가된다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 압전 액츄에이터 (100) 및 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)는 기존의 저주파 수중 음향 트랜스듀서 (200)의 음파 방사 출력 용량이 제한되는 문제를 개선하였다.
본 발명의 실시예의 목적, 기술 방안 및 장점을 보다 이해하기 쉽도록 상기에서 본 발명의 실시예의 도면에 결부하여 본 발명의 실시예의 기술 방안에 대해 명확하고 완전하게 설명하였다. 물론, 여기에 설명하는 실시예는 다만 본 발명의 일부 실시예에 불과할 뿐, 전부 실시예가 아닌 것은 자명한 것이다. 통상적인 경우, 도면에서 설명되거나 또는 도시된 본 발명의 실시예의 구성 부품은 여러가지 배치로 분포되거나 설계될 수 있다.
따라서, 상기 도면에서 제공한 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명은 본 발명의 선정된 실시예에 대한 설명일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명에 따른 실시예를 토대로 창조적 노동이 없이 얻은 기타 모든 실시예는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다
아래 도면에서, 유사한 부호와 자모는 유사한 부분을 나타내므로, 도면에세 한번 정의되면, 그 후 도면에서는 더 이상 정의하거나 해석하지 않는다.
본 발명의 설명에 있어서, 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 기초한 방위 또는 위치 관계거나 또는 당해 발명 제품을 사용할 때 습관적으로 배열하여 사용하는 방위나 위치 관계인 바 본 발명을 설명하거나 또는 설명의 간략성을 도모하기 위한 것일 뿐, 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로 본 고안을 제한하는 것으로 이해해서는 아니된다.
본 발명의 설명에 있어서, 별도로 명확하게 규정 또는 한정을 하지 않는 한 “접속”, “연결” 등은 넓은 의미로 이해하여야 하고, 예를 들어 고정 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수 있거나 또는 일체 연결일 수 있으며, 직접 접속일 수 있고, 중간 매개체를 통한 간접 접속일 수 있으며, 두개의 소자 내부 사이의 연통일 수도 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 구체적인 상황에 따라 상술한 용어를 본 발명의 구체적인 의미로 이해할 수 있다.
100 - 압전 액츄에이터
110 - 제 1 연결기;
111 - 제 1 홈부 112 - 제 1 스루홀
113 - 제 4 홈부 114 - 제 1 바닥면
115 - 제 2 바닥면 120 - 제 2 연결기
121 - 제 2 홈부 122 - 제 3 홈부
124 - 제 3 바닥면 125 - 제 4 바닥면
130 - 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 131 - 제 1 압전 재료 칼럼
140 - 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 141 - 제 2 압전 재료 칼럼
150 - 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 151 - 제 3 압전 재료 칼럼
161 - 제 1 단결정 활성 소자 162 - 제 2 단결정 활성 소자
170 - 중심기계 예압 기계장치 180 - 중심 스루홀
200 - 저주파 수중 음향 트랜스듀서 210 - 전면 방사 헤드
220 - 꼬리 질량 덩어리
111 - 제 1 홈부 112 - 제 1 스루홀
113 - 제 4 홈부 114 - 제 1 바닥면
115 - 제 2 바닥면 120 - 제 2 연결기
121 - 제 2 홈부 122 - 제 3 홈부
124 - 제 3 바닥면 125 - 제 4 바닥면
130 - 제 1 압전 재료 칼럼 그룹 131 - 제 1 압전 재료 칼럼
140 - 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 141 - 제 2 압전 재료 칼럼
150 - 제 3 압전 재료 칼럼 그룹 151 - 제 3 압전 재료 칼럼
161 - 제 1 단결정 활성 소자 162 - 제 2 단결정 활성 소자
170 - 중심기계 예압 기계장치 180 - 중심 스루홀
200 - 저주파 수중 음향 트랜스듀서 210 - 전면 방사 헤드
220 - 꼬리 질량 덩어리
Claims (22)
- 제 1 연결기, 제 1 연결기에 대향하여 배치된 제 2 연결기 및 제 1 압전 재료 칼럼 그룹을 포함하며,
상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 1 홈부가 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 상기 제 1 홈부에 대응하는 1 세트의 제 2 홈부가 설치되며, 상기 제 1 홈부의 개수와 상기 제 2 홈부의 개수는 모두 제 1 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하며,
상기 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 1 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고,
상기 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 2 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터. - 제 1 항에 있어서,
제 2 압전 재료 칼럼 그룹을 더 포함하며,
상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 상기 제 1 연결기를 관통하는 제 1 스루홀이 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 3 홈부가 설치되고, 상기 제 1 스루홀의 개수와 상기 제 3 홈부의 개수는 모두 상기 제 2 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하며,
상기 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 1 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고,
상기 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 3 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 2 항에 있어서,
제 3 압전 재료 칼럼 그룹을 더 포함하며,
상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 4 홈부가 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 상기 제 2 연결기를 관통하는 1 세트의 제 2 스루홀이 설치되고, 상기 제 4 홈부의 개수와 상기 제 2 스루홀의 개수는 모두 상기 제 3 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하고,
상기 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 4 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고
상기 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 2 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 압전 재료 칼럼, 제 2 압전 재료 칼럼 및 제 압전 재료 칼럼은 모두 원통형 압전 재료 칼럼인 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 4 항에 있어서,
상기 원통형 압전 재료 칼럼은 모든 적층형 압전 세라믹으로 구성되는 것을 특징으로 압전 액추에이터. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 압전 재료 칼럼, 제 2 압전 재료 칼럼 및 제 3 압전 재료 칼럼은 모두 직방체 형태의 압전 재료 칼럼인 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 6 항에 있어서,
상기 직방체 형태의 압전 재료 칼럼은 모든 Pb 계 완화형 강유전체 단결정으로 제조된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 7 항에 있어서,
상기 직방체 형태의 각 압전 재료 칼럼은 모두 제 1 단결정 활성 소자 및 제 2 단결정 활성 소자를 포함하고, 상기 제 1 단결정 활성 소자의 크기는 제 2 단결정 활성 소자의 크기와 동일하며, 상기 제 1 단결정 활성 소자는 접착수단을 통해 제 2 단결정 활성 소자에 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 1 항에 있어서,
중심기계 예압 기계장치를 더 구비하고, 상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기는 모두 상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기 각각에 위치하는 중심 스루홀 을 더 포함하며, 상기 중심 기계 예압 기계장치는 상기 제 1 연결기의 중심 스루홀에 삽입됨과 동시에 상기 제 2 연결기의 중심 스루홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터,
전면 방사 헤드, 및
꼬리 질량 덩어리를 포함하고,
상기 압전 액츄에이터의 일단은 상기 전면 방사 헤드에 연결되고 상기 압전
액츄에이터의 타단은 상기 꼬리 질량 덩어리에 연결되는 것을 특징으로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서. - 제 1 연결기, 상기 제 1 연결기에 대향하여 배치된 제 2 연결기, 제 1 압전 재료 칼럼 그룹, 제 2 압전 재료 칼럼 그룹 및 제 3 압전 재료 칼럼 그룹을 포함하고,
각 상기 제 1 압전 재료 칼럼의 양단은 각각 상기 제 1 연결기 및 상기 제 2
연결기에 연결되고,
각 상기 제 2 압전 재료 칼럼의 일단은 상기 제 2 연결기에 연결되고 타단은 제 2 연결기를 뚫고 지나 상기 제 1 연결기로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 상기 제 2 압전 재료 칼럼은 상기 제 2 연결기에 연결됨과 동시에 상기 제 1 연결기에 가동연결되며,
각 상기 제 3 압전 재료 칼럼의 일단은 상기 제 1 연결기에 연결되고 타단은 제 1 연결기를 뚫고 지나 상기 제 2 연결기로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 상기 제 3 압전 재료 칼럼은 상기 제 1 연결기에 연결됨과 동시에 상기 제 2 연결기에 가동연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 1 홈부가 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 상기 제 1 홈부에 대응되는 1 세트의 제 2 홈부가 설치되고, 상기 제 1 홈부 개수와 상기 제 2 홈부의 개수는 모두 제 1 압전 재료 칼럼의 개수 동일하고,
상기 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 1 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 고정 연결되고, 상기 제 1 압전 재료 칼럼 그룹은 제 1 압전 재료 칼럼을 제 2 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 상기 제 1 연결기를 관통하는 1 세트의 제 1 스루홀이 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 3 홈부가 설치되고, 상기 제 1 스루홀의 개수와 상기 제 3 홈부의 개수는 모두 상기 제 2 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하고,
상기 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 1 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고, 상기 제 2 압전 재료 칼럼 그룹은 제 2 압전 재료 칼럼을 제 3 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 연결기의 상기 제 2 연결기에 대향하는 표면에는 1 세트의 제 4 홈부가 설치되고, 상기 제 2 연결기의 상기 제 1 연결기에 대향하는 표면에는 상기 제 2 연결기를 관통하는 1 세트의 제 2 스루홀이 설치되고, 상기 제 4 홈부의 개수와 상기 제 2 스루홀의 개수는 모두 상기 제 3 압전 재료 칼럼의 개수와 동일하고,
상기 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 4 홈부에 정합시키는 것을 통해 상기 제 1 연결기에 연결되고,
상기 제 3 압전 재료 칼럼 그룹은 제 3 압전 재료 칼럼을 제 2 스루홀에 삽입시키는 것을 통해 상기 제 2 연결기에 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 연결기 및 상기 제 2 연결기에 연결되고, 작업시 상기 제 1 압전 재료 칼럼이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 상기 제 1 연결기 및 상기 제 2 연결기에 프리스트레스를 가하도록 배치된 제 1 프리스트레스 기계 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기는 모두 상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기 각각에 위치하는 중심 스루홀을 더 포함하며,
상기 제 1 프리스트레스 기계 장치는 제 1 스트레스 바, 적어도 하나의 제 1 탄성체 및 적어도 하나의 제 1 잠금부를 포함하며, 상기 제 1 스트레스 바의 양단은 각각 상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 대응하는 중심 스루홀을 관통하며, 상기 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이의 상기 적어도 하나의 제 1 탄성체는 상기 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이에 압박되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터. - 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터,
전면 방사 헤드, 및
꼬리 질량 덩어리를 포함하고,
상기 제 2 압전 재료 칼럼은 상기 전면 방사 헤드에 연결되고, 상기 제 3 압전 재료 칼럼은 상기 꼬리 질량 덩어리에 연결되는 것을 특징으로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 연결기 및 상기 제 2 연결기에 연결되고, 작업시 상기 제 1 압전 재료 칼럼이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 상기 제 1 연결기 및 상기 제 2 연결기에 프리스트레스를 가하도록 배치된 제 1 프리스트레스 기계 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 연결기는 상기 제 1 연결기에 위치하는 중심 스루홀을 더 포함하고, 상기 제 2 연결기는 상기 제 2 연결기에 위치하는 중심 스루홀을 더 포함하며,
상기 제 1 프리스트레스 기계 장치는 제 1 스트레스 바, 적어도 하나의 제 1 탄성체 및 적어도 하나의 제 1 잠금부를 포함하며, 상기 제 1 스트레스 바의 양단은 각각 상기 제 1 연결기 및 제 2 연결기에 대응하는 중심 스루홀을 관통하며, 상기 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이의 상기 적어도 하나의 제 1 탄성체는 상기 적어도 하나의 잠금부와 제 1 연결기 및 / 또는 제 2 연결기 사이에 압박되는 것을 특징으로 저주파 수중 음향 트랜스듀서. - 제 19 항에 있어서,
전면 방사 헤드 및 꼬리 질량 덩어리에 연결되고, 작업시 제 2 압전 재료 칼럼과 제 3 압전 재료 칼럼이 소정의 압축 응력하에 놓이도록 전면 방사 헤드 및 꼬리 질량 덩어리에 프리스트레스를 가하도록 배치된 제 2 프리스트레스 기계 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서. - 제 20 항에 있어서,
제 2 프리스트레스 기계 장치는 제 2 스트레스 바 및 적어도 하나의 제 2 탄성체를 포함하고,
상기 제 1 스트레스 바는 자신의 길이 방향을 따라 관통하는 중심 스루홀을 포함하며, 상기 제 2 스트레스 바는 상기 제 1 스트레스 바의 중심 스루홀에 가동으로 끼움 결합되고, 양단은 당해 중심 스루홀 밖으로 연장되며, 상기 제 2 스트레스 바의 적어도 일단은 상기 제 2 탄성체를 통해 각각 상기 전면 방사 헤드 및 / 또는 상기 꼬리 질량 덩어리에 연결되어, 상기 전면 방사 헤드와 상기 꼬리 질량 덩어리 사이의 제 2 압전 재료 칼럼 및 제 3 압전 재료 칼럼에 소정의 압축 응력을 가하는 것을 특징으로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서. - 제 17 항에 있어서,
상기 압전 액츄에이터의 신축 방향에서 가동하게 상기 신축 방향의 수직 방향으로 상기 압전 액츄에이터에 연결된 굴곡 방지 안내 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 수중 음향 트랜스듀서.
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