KR20210093837A - A Ultrasonic Transducer Assembly - Google Patents

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장기봉
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Abstract

The present invention to provide an ultrasonic transducer assembly capable of generating sufficient sound pressure simply with the vibration of a piezoelectric vibrator. The present invention relates to an ultrasonic transducer assembly which includes: a piezoelectric unit which generates vibration to which an electrical signal is applied; a diaphragm which is formed in a plate shape and has the piezoelectric unit attached to the center thereof; a mass which constitutes the body while having a constant weight; and a displacement inductor which is positioned to be perpendicular to the diaphragm at an edge of the diaphragm to connect the diaphragm and the mass.

Description

초음파 트랜스듀서 조립체{A Ultrasonic Transducer Assembly}Ultrasonic Transducer Assembly

본 발명은 초음파 트랜스듀서 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전진도자가 부착된 진동자의 증폭으로 발생되는 음파의 세기를 안정적으로 강하게 하는 초음파 트랜스듀서 조립체에 관한 것이다. The present invention relates to an ultrasonic transducer assembly, and more particularly, to an ultrasonic transducer assembly for stably strengthening the intensity of a sound wave generated by amplification of a vibrator to which a piezoelectric transducer is attached.

종래의 초음파 트랜스듀서는 크게 압전소자 방식 및 정전 용량형 방식으로 나뉜다. 두 방식 모두 전기적 펄스를 가하게 되면, 공진 주파수에 해당하는 초음파를 발산하게 된다. 초음파 수신 시에는 외부 초음파에 의한 소자의 진동을 전기적인 신호로 변환시키고 이를 증폭한 신호를 이용한다.Conventional ultrasonic transducers are largely divided into a piezoelectric element type and a capacitive type type. In both methods, when an electric pulse is applied, an ultrasonic wave corresponding to a resonant frequency is emitted. When receiving ultrasonic waves, the vibration of the device by external ultrasonic waves is converted into an electric signal and the amplified signal is used.

일반적인 초음파트랜스듀서의 경우 진동자가 자유진동을 할 때 진동자의 변위가 최소가 되는 부위를 접착제로 다른 고정체에 고정시켜 진동자의 진동폭이 너무 작아 중심부에 혼을 부착하여 혼의 움직임에 의해 발생되는 진동으로 음향진동효과를 얻어 냈다. In the case of a general ultrasonic transducer, when the vibrator freely vibrates, the part where the displacement of the vibrator is minimized is fixed to another fixture with an adhesive, and the vibration width of the vibrator is too small, so the vibration generated by the movement of the horn is attached to the center. Acoustic vibration effect was obtained.

그러나, 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있었다. However, the prior art has the following problems.

종래 기술에 의한 방식은 혼과 진동판의 접착이 분리되어 고장이 발생되기 쉽고, 혼의 무게가 있으므로 음압의 크기가 감소하는 효과가 발생한다. In the method according to the prior art, the adhesion between the horn and the diaphragm is separated, which is easy to cause a failure, and since the weight of the horn is heavy, the effect of reducing the size of the sound pressure occurs.

등록특허 제 10-1562828호Registered Patent No. 10-1562828

상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압전진동자의 진동만으로 인하여 충분한 음압을 발생시킬 수 있는 초음파 트랜스듀서 조립체를 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer assembly capable of generating sufficient sound pressure due to only vibration of a piezoelectric vibrator.

상술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명인 초음파 트랜스듀서 조립체는, 전기적신호가 인가되는 진동을 발생하는 압전부와, 판상으로 형성되어 중앙에 상기 압전부가 부착되는 진동판과, 일정한 중량을 가지면서 몸체를 구성하는 질량체와, 상기 진동판의 가장자리에 상기 진동판에 수직으로 위치되어 상기 진동판과 상기 질량체를 연결하는 변위유도체를 포함하여 구성될 수 있다. In order to achieve the above object, the ultrasonic transducer assembly of the present invention includes a piezoelectric part generating vibration to which an electrical signal is applied, a diaphragm formed in a plate shape and having the piezoelectric part attached to the center thereof, and a body having a constant weight. It may be configured to include a mass constituting the diaphragm, and a displacement inducing body positioned at an edge of the diaphragm and positioned perpendicular to the diaphragm to connect the diaphragm and the mass.

상기 진동판과 상기 변위유도체는 일체로 구성되는 것을 특징으로 한다. The diaphragm and the displacement inducing body are integrally formed.

상기 진동판에 상기 변위유도체는 수직방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 질량체에는 상면에 상기 변위유도체에 각각 대응되는 체결홈이 형성되어 상기 체결홈에 상기 변위유도체의 선단이 삽입되어 체결되는 것을 특징으로 한다. The displacement inducer is formed to extend in the vertical direction on the diaphragm, and fastening grooves corresponding to the displacement inducers are respectively formed on the upper surface of the mass body, and the distal end of the displacement inducer is inserted into the fastening groove to be fastened. .

본 발명에 의한 초음파 트랜스듀서 조립체에서는 다음과 같은 효과가 있다. The ultrasonic transducer assembly according to the present invention has the following effects.

진동판의 가장자리 끝에 수직으로 변위유도체가 장착되어 진동자에 의해서 발생되는 진동이 진동판 전체의 진동으로 변화시킬 수 있어 전체적인 부품수를 줄일 수 있고 혼 부착에 따른 고정을 감소시켜 내구성을 높일 수 있는 이점이 있다. A displacement inductor is installed at the edge of the diaphragm vertically, so that the vibration generated by the vibrator can be changed into the vibration of the entire diaphragm, so the overall number of parts can be reduced, and it has the advantage of increasing durability by reducing fixation due to horn attachment. .

도 1은 본 발명에 의한 초음파 트랜스듀서 조립체를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 초음파 트랜스듀서 조립체를 보인 분해사시도.1 is a perspective view showing an ultrasonic transducer assembly according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing the ultrasonic transducer assembly according to the present invention.

이하, 본 발명에 의한 초음파 트랜스듀서 조립체의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the ultrasonic transducer assembly according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 초음파 트랜스듀서 조립체는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전기적신호가 인가되는 진동을 발생하는 압전부(10)와, 판상으로 형성되어 중앙에 상기 압전부(10)가 부착되는 진동판(20)과, 일정한 중량을 가지면서 몸체를 구성하는 질량체(30)와, 상기 진동판(20)의 가장자리에 상기 진동판(20)에 수직으로 위치되어 상기 진동판(20)과 상기 질량체(30)를 연결하는 변위유도체(40)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIG. 1, the ultrasonic transducer assembly according to the present invention includes a piezoelectric part 10 for generating vibration to which an electrical signal is applied, and a diaphragm formed in a plate shape and to which the piezoelectric part 10 is attached to the center. (20), the mass body 30 constituting the body while having a constant weight, and the diaphragm 20 and the mass body 30 positioned perpendicular to the diaphragm 20 at the edge of the diaphragm 20 It may be configured to include a displacement inductor 40 that connects.

먼저, 본 발명에 의한 초음파 트랜스듀서 조립체에는 압전부(10)가 마련된다. 상기 압전부(10)는 전기적신호가 인가되면 진동을 발생하는 역할을 한다. 상기 압전부(10)는 압전소자(piezoelectric element)로 구성될 수 있다. First, the piezoelectric part 10 is provided in the ultrasonic transducer assembly according to the present invention. The piezoelectric part 10 serves to generate vibration when an electrical signal is applied. The piezoelectric part 10 may be composed of a piezoelectric element.

상기 압전부(10)에는 진동판(20)이 마련된다. 상기 진동판(20)은 판상으로 형성되어 일측면에 상기 압전부(10)가 부착된다. 상기 진동판(20)은 상기 압전부(10)에서 발생되는 진동을 증폭시키는 역할을 한다. The piezoelectric part 10 is provided with a diaphragm 20 . The diaphragm 20 is formed in a plate shape, and the piezoelectric part 10 is attached to one side thereof. The diaphragm 20 serves to amplify the vibration generated by the piezoelectric part 10 .

그리고, 본 발명인 초음파 트랜스듀서 조립체에는 질량체(30)가 마련된다. 상기 질량체(30)는 본 발명인 트랜스듀서의 몸체를 구성하면서 모든 부품들이 고정되는 공간을 제공한다. 특히, 상기 질량체(30)는 일정한 중량을 가지도록 형성되어 상기 진동판(20)의 진동이 더 이상 증폭되지 않도록 한다. In addition, the mass body 30 is provided in the ultrasonic transducer assembly according to the present invention. The mass body 30 provides a space in which all parts are fixed while constituting the body of the transducer according to the present invention. In particular, the mass body 30 is formed to have a constant weight so that the vibration of the diaphragm 20 is no longer amplified.

상기 질량체(30)와 상기 진동판(20) 사이에는 변위유도체(40)가 마련된다. 상기 변위유도체(40)는 상기 진동판(20)이 상기 질량체(30)에서 일정한 간격 이격되어 위치되도록 지지하는 역할을 한다. A displacement inductor 40 is provided between the mass body 30 and the diaphragm 20 . The displacement inducing body 40 serves to support the diaphragm 20 to be positioned at a predetermined distance from the mass body 30 .

상기 변위유도체(40)는 상기 진동판(20)이 상기 질량체(30)에 대하여 일정한 간격 이격될 수 있는 구성이면 어떤 구성이라도 적용가능하며, 본 발명에서는 다음과 같이 구성될 수 있다. The displacement inducing body 40 may have any configuration as long as the diaphragm 20 can be spaced apart from the mass body 30 by a certain distance, and in the present invention, it may be configured as follows.

상기 변위유도체(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진동판의 가장자리에 수직으로 결합될 수 있다. 즉, 상기 변위유도체(40)는 상기 진동판(20)의 진동이 가장 크게 증폭되도록 하면서, 상기 질량체(30)에는 전달되지 않도록 하기 위함이다. As shown in FIG. 2 , the displacement inducing element 40 may be vertically coupled to an edge of the diaphragm. That is, the displacement inducing body 40 is used so that the vibration of the diaphragm 20 is most amplified while not being transmitted to the mass body 30 .

상기 변위유도체(40)가 상기 진동판(20)의 가장자리에 결합되어 상기 진동판(20)의 진동이 최대로 증폭되도록 하기 위함이다. 상기 변위유도체(40)는 여러가지 재질로 구성될 수 있으며 탄성재질로 구성될 수 있으며, 금속재질의 판으로 구성되는 것이 바람직하다. The displacement inductor 40 is coupled to the edge of the diaphragm 20 so that the vibration of the diaphragm 20 is maximally amplified. The displacement inducer 40 may be made of various materials, may be made of an elastic material, and is preferably made of a metal plate.

특히 상기 진동판(20)은 사각형으로 구성될 수 있으며, 상기 진동판(20)의 모서리에 상기 변위유도체(40)가 도 2에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 이렇게 구성되면, 상기 진동판(20)의 진동이 극대화될 수 있게 된다. In particular, the diaphragm 20 may be configured in a quadrangular shape, and the displacement inducing body 40 may be configured at a corner of the diaphragm 20 as shown in FIG. 2 . With this configuration, the vibration of the diaphragm 20 can be maximized.

상기 진동판(20)에 상기 변위유도체(40)는 일체로 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 변위유도체(40)는 상기 진동판(20)에 대하여 수직으로 절곡되어 선단이 상기 질량체(30)의 체결홈(32)에 삽입되도록 하여 간단하게 체결되도록 할 수 있다. The displacement inducing body 40 may be formed to extend integrally to the diaphragm 20 . The displacement inducing body 40 is bent vertically with respect to the diaphragm 20 so that its tip is inserted into the fastening groove 32 of the mass body 30 so that it can be simply fastened.

그리고, 본 발명인 초음파 트랜스듀서 조립체의 다른 실시예를 상세하게 설명한다. And, another embodiment of the ultrasonic transducer assembly of the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명인 초음파 트랜스듀서 조립체는 도 3에 도시된 바와 같이, 전기적신호가 인가되는 진동을 발생하는 압전부(10)와, 판상으로 형성되어 중앙에 상기 압전부(10)가 부착되는 진동판(20)과, 일정한 중량을 가지면서 몸체를 구성하는 질량체(30)와, 상기 진동판(20)의 가장자리에 상기 진동판(20)에 수직으로 위치되어 상기 진동판(20)과 상기 질량체(30)를 연결하는 변위유도체(40)를 포함하고, 상기 변위유도체(40)는, 상기 질량체(30)의 외측면의 형상에 대응되어 고정되는 고정판(42)과, 상기 고정판(42)에 수직으로 연장되는 수직연장판(44)과, 상기 수직연장판(44)에 절곡되어 상기 진동판과 체결되는 체결판(46)을 포함하여 구성될 수 있다. First, as shown in FIG. 3, the ultrasonic transducer assembly according to the present invention includes a piezoelectric part 10 that generates vibration to which an electrical signal is applied, and a diaphragm formed in a plate shape to which the piezoelectric part 10 is attached to the center ( 20), a mass body 30 constituting a body having a constant weight, and the diaphragm 20 at an edge of the diaphragm 20 and positioned perpendicular to the diaphragm 20 to connect the diaphragm 20 and the mass body 30 and a displacement inducing body 40, wherein the displacement inducing body 40 includes a fixing plate 42 fixed to correspond to the shape of the outer surface of the mass body 30 and a vertical extending perpendicular to the fixing plate 42 It may be configured to include an extension plate 44 and a fastening plate 46 bent on the vertical extension plate 44 and fastened to the diaphragm.

먼저, 본 발명인 초음파 트랜스듀서 조립체에는 상술한 바와 같이, 압전부(10), 진동판(20) 및 질량체(30)가 동일하게 구비된다. 상기 진동판(20)과 상기 질량체(30) 사이에는 변위유도체(40)가 구비되는데, 상기 변위유도체(40)는 다음과 같이 구성될 수 있다. First, as described above, the ultrasonic transducer assembly according to the present invention includes the piezoelectric part 10 , the diaphragm 20 and the mass body 30 . A displacement inducing body 40 is provided between the diaphragm 20 and the mass body 30 , and the displacement inducing body 40 may be configured as follows.

상기 변위유도체(40)는, 상기 질량체(30)의 외측면의 형상에 대응되어 고정되는 고정판(42)과, 상기 고정판(42)에 수직으로 연장되는 수직연장판(44)과, 상기 수직연장판(44)에 절곡되어 상기 진동판(20)과 체결되는 체결판(46)을 포함하여 구성될 수 있다. The displacement inducing body 40 includes a fixed plate 42 fixed to correspond to the shape of the outer surface of the mass body 30 , a vertical extension plate 44 extending perpendicular to the fixed plate 42 , and the vertical extension It may be configured to include a fastening plate 46 bent on the plate 44 and fastened to the diaphragm 20 .

상기 변위유도체(40)에는 고정판(42)이 마련된다. 상기 고정판(42)은 상기 질량체(30)에 상기 변위유도체(40)가 고정되도록 하는 역할을 한다. 상기 고정판(42)은 상기 질량체(30)의 외형에 대응되도록 형성되어 상기 변위유도체(40)가 상기 질량체(30)에 고정되도록 한다. A fixing plate 42 is provided on the displacement inducing body 40 . The fixing plate 42 serves to fix the displacement inducing body 40 to the mass body 30 . The fixing plate 42 is formed to correspond to the outer shape of the mass body 30 so that the displacement inducing body 40 is fixed to the mass body 30 .

상기 고정판(42)에는 수직연장판(44)이 마련된다. 상기 수직연장판(44)은 상기 질량체(30)에 대하여 수직으로 연장되어 상기 진동판(20)까지 연장된다. A vertical extension plate 44 is provided on the fixing plate 42 . The vertical extension plate 44 extends vertically with respect to the mass body 30 and extends to the diaphragm 20 .

상기 수직연장판(44)의 끝단에는 상기 수직연장판(44)에 절곡된 체결판(46)이 마련된다. 상기 체결판(46)은 상기 수직연장판(44) 직교되도록 구성되어 상기 진동판(20)에 결합되어 상기 수직연장판(44)에 상기 진동판(20)이 고정되도록 한다. A fastening plate 46 bent to the vertical extension plate 44 is provided at an end of the vertical extension plate 44 . The fastening plate 46 is configured to be perpendicular to the vertical extension plate 44 and is coupled to the diaphragm 20 so that the diaphragm 20 is fixed to the vertical extension plate 44 .

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described technical configuration of the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from the concept of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 압전부 20: 진동판
30: 질량체 40: 변위유도체
42: 고정판 44: 수직연장판
46: 체결판10: piezoelectric part 20: diaphragm
30: mass body 40: displacement inductor
42: fixed plate 44: vertical extension plate
46: fastening plate

Claims (1)

전기적신호가 인가되는 진동을 발생하는 압전부;
사각형의 판상으로 형성되어 중앙에 상기 압전부가 부착되는 진동판;
일정한 중량을 가지면서 몸체를 구성하는 질량체; 및
상기 진동판의 4개의 꼭지점 각각에 상기 진동판에 대하여 하방 수직으로 위치되어 상기 진동판과 상기 질량체를 연결하는 변위유도체;를 포함하고,
상기 변위유도체는,
상기 진동판의 진동이 가장 크게 증폭되면서 상지 질량체에 전달되지 않도록, 상기 진동판의 꼭지점에 수직으로 결합되며, 탄성재질의 금속판으로 구성되고,
상기 압전부와 진동판은 같은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서 조립체.a piezoelectric unit generating vibration to which an electrical signal is applied;
a diaphragm formed in a rectangular plate shape and having the piezoelectric part attached to the center thereof;
a mass constituting the body while having a constant weight; and
a displacement inductor positioned at each of the four vertices of the diaphragm vertically downward with respect to the diaphragm to connect the diaphragm and the mass body;
The displacement inducer is
It is vertically coupled to the vertex of the diaphragm so that the vibration of the diaphragm is amplified the most and is not transmitted to the upper limb mass, and is composed of a metal plate of an elastic material
The ultrasonic transducer assembly, characterized in that the piezoelectric part and the vibration plate are formed to have the same size.
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