KR20060097839A - 양면으로 진동하는 압전 진동자 및 이를 이용한 압전 평판스피커 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양면으로 진동하는 압전 진동자 및 이를 이용한 압전 평판 스피커에 관한 것으로, 평판탄성체 고정자에 의해 일정 간격으로 평행하게 설치된 제 1 및 제 2 평판 탄성체; 상기 제 2 평판 탄성체와 대응되는 제 1 평판 탄성체에 부착된 제 1 진동전달용 탄성체; 상기 제 1 평판 탄성체와 대응되는 제 2 평판 탄성체에 부착된 제 2 진동전달용 탄성체; 및 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체 사이에 부착된 탄성체와 상기 탄성체의 일측에 상하로 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체를 구비한 양면 진동자;를 구비함으로써, 음압을 크게 구현할 수 있고, 진동 전달 탄성체의 면적을 절반(1/2)이하로 줄일 수 있다. 이에 의해, 압전 진동자의 크기를 소형화 할 수 있고, 저음부의 음압과 음질을 개선 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자를 이용한 압전 평판 스피커는 진동판의 제한이 적기 때문에 다각형등 다양한 모양의 진동자, 스피커 제작이 가능하며 수중이나 다습한 환경에서 사용이 가능한 형태로 만들 수 있다.
압전 진동자, 압전체, 탄성체, 평판 탄성체, 진동전달용 탄성체
Description
도 1은 종래의 일면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도
도 6은 종래의 압전 진동자 구조에 의한 음압(a)과 본 발명의 압전 진동자 구조에 의한 음압(b)을 비교한 그래프도
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100, 200, 300, 400 : 양면 진동자
110a : 제 1 압전체 110b : 제 2 압전체
120a : 제 1 진동전달용 탄성체 120b : 제 2 진동전달용 탄성체
130a : 제 1 평판 탄성체 130b : 제 2 평판 탄성체
140 : 평판탄성체 고정자 150 : 탄성체
본 발명은 양면으로 진동하는 압전 진동자 및 이를 이용한 압전 평판 스피커에 관한 것으로, 특히 전체 음역에 대해 높은 음압을 가지는 진동면이 양면으로 진동하는 압전 진동자 및 이를 이용한 압전 평판 스피커에 관한 것이다.
일반적으로, 압전 진동자는 외부로부터 공급된 전기적 신호에 의해 기계적 진동으로 변환하여 발생하고, 발생된 기계적 진동을 외부로 전달하여 음향을 발생시키도록 탄성체와 압전체 등으로 구성되어 있다. 이를 위해 상기 압전 진동자의 압전체에는 외부로부터 전기적 신호를 수신하기 위한 전극이 부착되어 있다. 그러면, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 압전 진동자에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 일면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도이다.
종래의 일면으로 진동하는 압전 진동자는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 공급된 전기적신호에 의해 기계적으로 진동을 발생하는 일면 작동 진동자(10)와, 상기 일면 작동 진동자(10)에 부착되어 상기 일면 작동 진동자(10)로부터 전달된 기계적 진동을 평탄 탄성체(30)로 전달하는 진동 전달용 탄성체(20)와, 상기 진동 전달용 탄성체(20)를 고정하며 상기 진동 전달용 탄성체(20)로부터 전달된 기계 적 진동을 외부로 전달하는 평판 탄성체(30)를 포함하여 구성된다.
이러한 구성을 갖는 종래의 압전 진동자는 상기 일면 작동 진동자(10)가 외부로부터 공급된 전기적신호(예를 들어, 디지털오디오신호)에 의해 구동하여 진동을 발생하면, 상기 일면 작동 진동자(10)의 한쪽면에 부착되어 있는 상기 진동전달용 탄성체(20)가 상기 일면 작동 진동자(10)에서 발생된 기계적 진동을 상기 평판 탄성체(30)로 전달함으로써, 음압을 발생시키도록 되어 있다.
그러나, 이러한 구성을 갖는 종래의 압전 진동자는 높은 음압을 발생시킬 수록 상기 일면 작동 진동자(10)와 상기 진동전달용 탄성체(20)의 크기를 크게 만들어 주어야하기 때문에 압전 진동자의 크기가 증가되는 문제점이 있었고, 또한 균일한 진동의 전파를 위해서는 반드시 평탄화된 면이 요구되었다.
또한, 종래의 압전 진동자를 이용한 압전 스피커에서는 진동 여진기로부터 발생된 진동이 음압이 낮고 공진 주파수가 3kHz 이상의 높은 부근에서 형성되기 때문에 높은 주파수에서 낮은 음압을 발생시키는 데에는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위하여, 종래에는 복수개의 압전 진동자를 사용하는 방법들이 시도되었으나 높은 음압을 얻는 데에는 성공하지 못해 현재 널리 사용되고 있지 못하는 실정이다.
한편, 음압을 높이기 위한 종래의 압전 진동자의 구조는 출원된 미국특허(US Patent 4,593,160)와 같이 바이모프(Bimorph) 타입의 직사각형 액추에이터 형태의 진동자를 사용하거나, 이와 유사하게 출원된 미국특허(US Patent 5,632,841)와 같이 응력을 받은 탄성체에 강유전 웨이퍼를 부착시켜 액추에이터를 제작하는 방법이 제안되었다. 또한, 여러 개의 진동자를 배치하거나 압전체의 후방에 진동형태를 변 형시키기 위해 질량체를 장착시키는 구조등도 제안되었으나 압전스피커의 음압을 높이는데는 크게 실효를 얻지 못하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 압전체를 진동 전달용 탄성체에 대칭적인 구조로 상/하에 연결시켜 동일한 에너지로 양면을 진동시킴으로써 음압을 크게 구현할 수 있는 양면으로 진동하는 압전 진동자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 진동 전달 탄성체의 면적을 절반 이하로 줄임여서(줄임으로써/줄여서) 소형화를 가능케 하고 저음부의 음압과 음질을 개선할 수 있는 양면으로 진동하는 압전 진동자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제품의 구조를 단순화하고 소형화시켜 제조 공정을 단순화시키고, 소비 전력 및 노이즈에 의한 신호 왜곡을 감소 시킬 수 있는 양면으로 진동하는 압전 진동자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 다각형등 다양한 형태의 제품을 만들 수 있어 공간, 디자인제약을 적게 받는 압전 진동자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 수중이나 다습한 환경에서도 사용이 가능한 양면으로 진동하는 압전 진동자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 양면으로 진동하는 압전 진동자를 이용한 압전 평판 스피커를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자는 평판탄성체 고정자에 의해 일정 간격으로 평행하게 설치된 제 1 및 제 2 평판 탄성체; 상기 제 2 평판 탄성체와 대응되는 제 1 평판 탄성체에 부착된 제 1 진동전달용 탄성체; 상기 제 1 평판 탄성체와 대응되는 제 2 평판 탄성체에 부착된 제 2 진동전달용 탄성체; 및 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체 사이에 부착된 탄성체와 상기 탄성체의 일측에 상하로 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체를 구비한 양면 진동자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 다른 압전 진동자는 평판탄성체 고정자에 의해 일정 간격으로 평행하게 설치된 제 1 및 제 2 평판 탄성체와, 상기 제 2 평판 탄성체와 대응되는 상기 제 1 평판 탄성체에 부착된 제 1 진동전달용 탄성체; 상기 제 1 평판 탄성체와 대응되는 제 2 평판 탄성체에 부착된 제 2 진동전달용 탄성체; 및 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체에 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체와 상기 제 1 및 제 2 압전체 사이에 부착된 탄성체를 구비한 양면 진동자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 양면 진동자는 상기 탄성체의 타측에 상하로 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 양면 진동자는 상기 제 1 및 제 2 압전체의 중앙 부분에 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체가 각각 부착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양면 진동자는 상기 제 1 및 제 2 압전체의 일측면에 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체가 각각 부착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 압전체는 에폭시에 의하여 상기 제 1 및 제 2 진동 전달용 탄성체와 상기 탄성체에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전 진동자의 진동을 발생시키는 상기 평판형 탄성체를 지탱하는 외관 형태는 다각형으로 구현된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전 진동자의 탄성체는 금속인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전 진동자의 탄성체는 영률(Young's modulus)이 10GPa 이상의 고분자 물질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전체는 압전성 물질로서 PZT(납 지르코늄 티타네이트계 물질) 다결정 세라믹 물질이거나, 또는 PZT(납 지르코늄 티타네이트계 물질), PMN-PT(납 마그네슘 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PZN-PT(납 아연 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PYN-PT(납 이터비움 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질) 및 PIN-PT(납 인듐 니아오베이트 - 납 티타네이트계 물질)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로서 강유전성 단결정 물질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전성 물질은 압전성 물질의 단층 또는 복층 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복층 구조의 압전체는 각 층의 단면적과 형태가 같은 층을 적층하거나 또는 단면적이 다르거나 형태도 서로 다르게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전성 물질은 다결정 또는 단결정 물질이 벌크 또는 박막 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자를 이용한 압전 평판 스피커는 청구항 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 진동자를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.
[제 1 실시예]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도이다.
상기 제 1 실시예에 의한 압전 진동자는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 평판탄성체 고정자(140)에 의해 일정 간격으로 평행하게 설치된 제 1 및 제 2 평판 탄성체(130a)(130b)와, 상기 제 2 평판 탄성체(130b)와 대응되는 상기 제 1 평판 탄성체(130a)에 부착된 제 1 진동전달용 탄성체(120a)와, 상기 제 1 평판 탄성체(130a)와 대응되는 제 2 평판 탄성체(130b)에 부착된 제 2 진동전달용 탄성체(120b)와, 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체(120a)(120b) 사이에 부착된 탄성체(150)와 상기 탄성체(150)의 일측 및 타측에 상하로 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)를 구비한 양면 진동자(100)를 구비하고 있다.
이와 같이, 상기 압전 진동자는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환하기 위해 상기 탄성체(150)의 양측에 상기 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)를 상하로 각각 부착하는 유니모프(Unimorph) 또는 바이모프(Bimorph) 형태의 액추에이터로써, 상기 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)의 구동에 의해 발생되는 기계적 진동을 외부로 전달하기 위한 상기 진동전달용 탄성체(120a)(120b)를 상기 탄성체(150)의 상하면에 부착된 단순한 구조로 구성되어 있다.
상기 양면 진동자(100)는 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 탄성체(150)와 상기 탄성체(150)의 일측 및 타측에 상하로 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)로 구성되어 있는데, 상기 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)에는 외부로부터 전기적 신호(예를 들어, 디지털오디오신호 등)를 수신하기 위한 전극(미도시)이 부착되어 있다.
종래 기술의 경우는 도 1에서 설명한 바와 같이, 인가된 전기적 신호에 의해 상기 압전진동자(10)가 발진을 하여 발생된 진동을 한쪽 면에만 전달하는 형태이다. 즉, 상기 압전진동자(10)에서 발생된 기계적 진동이 상기 압전진동자(10)의 한쪽에만 부착되어있는 상기 진동전달용 탄성체(20)에 의해 상기 평판탄성체(30)로 전달함으로써 음압을 발생시키는 구조였다.
그러나, 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자는 상기 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)를 상기 탄성체(150)의 일측 및 타측의 상하에 각각 부착하여 상기 탄성체(150)의 양쪽면과 상하면에서 진동을 발생시킴으로써, 종래의 일면으로 진동하는 압전 진동자의 구조에서 보다 진동전달용 탄성체의 면적을 절반(1/2) 이하로 감소 시킬 수 있으며, 발생되는 음압 또한 30dB 이상 크게 할 수 있다.
[제 2 실시예]
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도이다.
상기 제 2 실시예에 의한 압전 진동자는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 평판탄성체 고정자(240)에 의해 일정 간격으로 평행하게 설치된 제 1 및 제 2 평판 탄성체(230a)(230b)와, 상기 제 2 평판 탄성체(230b)와 대응되는 상기 제 1 평판 탄성체(230a)에 부착된 제 1 진동전달용 탄성체(220a)와, 상기 제 1 평판 탄성체(230a)와 대응되는 제 2 평판 탄성체(230b)에 부착된 제 2 진동전달용 탄성체(220b)와, 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체(220a)(220b)에 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체(210a)(210b)와 상기 제 1 및 제 2 압전체(210a)(210b) 사이에 부착된 탄성체(250)를 구비한 양면 진동자(200)를 구비하고 있다.
상기 제 2 실시예에 의한 압전 진동자는 상기 탄성체(250)의 상하부면에 상기 제 1 및 제 2 압전체(210a)(210b)가 각각 부착되고, 상기 제 1 및 제 2 압전체(210a)(210b)의 중간 부분에 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체(220a)(220b)가 각각 부착된 구조를 나타낸 것이다.
상기 압전 진동자는 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 상기 제 1 및 제 2 압전체(210a)(210b)를 상기 탄성체(250)의 상하면 전체에 각각 부착하여 상기 탄성체(250)의 상하면에서 진동을 발생시킴으로써, 종래의 일면으로 진동하는 압전 진동자의 구조에서 보다 진동전달용 탄성체의 면적을 절반(1/2) 이하로 감소 시킬 수 있으며, 발생되는 음압 또한 30dB 이상 크게 할 수 있다.
[제 3 실시예]
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도이다.
상기 제 3 실시예에 의한 압전 진동자는 도 3과 같은 구조를 갖는 양면 진동자(300)의 제 1 및 제 2 압전체(310a)(310b)의 일측면에 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체(320a)(320b)를 부착한 구조를 나타낸 것이다. 여기서, 상기 양면 진동자(300)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체(220a)(220b)가 일측면에 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체(310a)(310b)와, 상기 제 1 및 제 2 압전체(310a)(310b) 사이에 부착된 탄성체(350)를 구비하고 있다. 여기서, 상기 제 3 실시예에 의한 압전 진동자의 동작 및 효과는 상기 제 1 및 제 2 실시예와 동일하다.
[제 4 실시예]
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자의 종단면도와 저면도이다.
상기 제 4 실시예에 의한 압전 진동자는 도 3에 도시된 제 2 실시예와 그 단면 구조는 동일하지만, 양면 진동자(400)의 진동을 발생시키는 제 1 및 제 2 평판 탄성체(430a)(430b)를 지탱하는 외관 형태가 원형으로 구현된 것을 나타낸 것이다.
한편, 본 발명에서는 상기 압전 진동자의 외관을 원형이 아닌 다각형으로 구현할 수도 있다.
도 6은 종래의 압전 진동자 구조에 의한 음압(a)과 본 발명의 압전 진동자 구조에 의한 음압(b)을 비교한 그래프도이다. 그래프에 도시된 바와 같이, 종래의 진동 전달 탄성 체면적보다 절반(1/2) 이하의 작은 면적으로 30dB 이상의 음압을 개선할 수 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자에 있어서, 상기 탄성체들(150 내지 450)은 강철, 알루미늄 합금 등의 금속인 것이 바람직하다. 또한, 영률(Young's modulus)이 큰, 바람직하게는 10Gpa 이상의 영률을 갖는 고분자 물질도 가능하며 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
상기 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)와 상기 탄성체(150)를 부착하는 수단으로서 에폭시와 같이 경화 후 높은 경도값을 갖는 접착제가 바람직하며, 이에 따라 신호가 감쇠하는 현상을 최소한으로 줄일 수 있다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)와 상기 탄성체(150)의 두께, 다면 형상 및 크기, 무게 중심의 형태는 적용되는 장치에 따라 적절히 조절될 수 있다.
또한, 상기 압전체(110a)의 압전성 물질은 종래에 널리 사용되는 PZT(납 지르코늄 티타네이트 계 물질)의 다결정 세라믹이거나 압전 특성이 우수한 압전성 단결정 세라믹 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 강유전성 단결정 물질로는 PMN-PT(납 마그네슘 나이오베이트-납 티타네이트계 물질), PZN-PT(납 아연 나이오베이트-납 티타네이트 계 물질), PZT(납 지르코늄 티타네이트 계 물질), PYN-PT(납 이터비움 나이오베이트-납 티타네이트계 물질), PIN-PT(납 인듐 니아오베이트 -납 티타네이트계 물질)이 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 단결정 물질 중 PMN-PT 단결정과 PZT 세라믹 및 PVDF와의 압전 특성을 아래의 표 1에서 비교하였다.
| 물 성 | PVDF | PZT-5A | PZT-5H | PMN-PT 단결정 |
| 밀도(kg/m3) | 1780 | 7750 | 7500 | 8000 |
| 유전상수 | 12 | 1600 | 3400 | > 5000 |
| 유전손실(%) | - | 2 | 2 | < 0.5 |
| 전기기계결합계수(k33)(%) | 11 | 70.5 | 75 | 93 |
| 압전변형계수(d33)(pC/N) | 30 | 374 | 593 | > 2200 |
| 압전전압계수(g33)(10-3 Vm/N) | 2 | 24.8 | 19.7 | 44 |
상기 표 1은 실측값으로 IEEE 표준(standard) 공진법(resonant measurement)으로 측정하였다. 간섭계(interferometric measurement)를 이용하여 전압에의한 변형량을 측정하였다. d33, 두께 모드(Thickness)의 압전변형계수, k33은 두께모드에서의 전기기계결합계수, g33는 두께모드에서 압전전압계수이다.
압전 특성을 갖는 재료에 전계를 인가할 때 발생하는 변형량은 아래 수학식 1로 표현 할수 있다.
여기서,
ΔL = 변형량 [m]
S = 변형률
Lo = 변형전 길이 [m]
dij = 압전변형계수 [pV/m]
E = 전계 강도 [V/m]
이다.
상기 수학식 1로부터 압전 재료의 변위는 압전변형계수(dij)에 비례함을 알 수 있다.
상기 표 1에 의하면, 압전 물질로는 PMN-PT 단결정이 PVDF나 PZT 세라믹계열을 사용하는 것 보다. 4배 또는 70배 이상 우수한 특성을 같는다. 따라서 본 발명에서는 특성값으로는 PMN-PT 압전 단결정을 사용하거나 PZT 세라믹스로 적층형태를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)의 단결정 물질은 벌크 또는 막 형태의 구조일 수 있고, 단층 또는 적층 구조일 수 있다. 압전성 단결정 물질을 막 형태로 구성할 경우, 벌크 형태의 압전성 단결정 물질을 박막 형태로 연마한 후 전극에 부착하거나 전극에 부착된 후 박막 형태로 연마 가공될 수 있다. 박막 형태로 압전 단경정 물질을 구성할 경우 제 1 및 제 2 압전체(110a)(110b)의 전체적인 두께가 감소될 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들 에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자 및 이를 이용한 압전 평판 스피커에 의하면, 압전체가 진동 전달용 탄성체에 대칭적인 구조로 상/하에 연결되어 동일한 에너지로 양면을 진동함으로써 음압을 크게 구현(예를 들어, 30dB 이상)할 수 있다.
또한, 진동 전달 탄성체의 면적을 절반(1/2)이하로 줄임으로 소형화를 가능케 하고 저음부의 음압과 음질을 개선 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자는 간단한 구조를 가지기 때문에 제조 공정을 현저히 단순화시킬 수 있고, 소비전력 대비 에너지효율을 크게 향상시킬 수 있어 소비 전력의 감소, 제품의 소형화 및 노이즈에 의한 신호 왜곡의 감소를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 압전 진동자를 이용한 압전 평판 스피커는 다각형등 다양한 형태의 제품을 만들 수 있어 공간, 디자인제약을 적게 받아 활용 분야를 넓게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 양면으로 진동하는 압전 진동자를 이용한 압전 평판 스피커는 진동판의 제한이 적기 때문에 수중이나 다습한 환경에서 사용이 가능한 형태로 만들 수 있다.
Claims (14)
- 평판탄성체 고정자에 의해 일정 간격으로 평행하게 설치된 제 1 및 제 2 평판 탄성체;상기 제 2 평판 탄성체와 대응되는 제 1 평판 탄성체에 부착된 제 1 진동전달용 탄성체;상기 제 1 평판 탄성체와 대응되는 제 2 평판 탄성체에 부착된 제 2 진동전달용 탄성체; 및상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체 사이에 부착된 탄성체와 상기 탄성체의 일측에 상하로 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체를 구비한 양면 진동자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 평판탄성체 고정자에 의해 일정 간격으로 평행하게 설치된 제 1 및 제 2 평판 탄성체와, 상기 제 2 평판 탄성체와 대응되는 상기 제 1 평판 탄성체에 부착된 제 1 진동전달용 탄성체;상기 제 1 평판 탄성체와 대응되는 제 2 평판 탄성체에 부착된 제 2 진동전달용 탄성체; 및상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체에 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체와 상기 제 1 및 제 2 압전체 사이에 부착된 탄성체를 구비한 양면 진동자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양면 진동자는:상기 탄성체의 타측에 상하로 각각 부착된 제 1 및 제 2 압전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 양면 진동자는:상기 제 1 및 제 2 압전체의 중앙 부분에 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체가 각각 부착된 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 양면 진동자는:상기 제 1 및 제 2 압전체의 일측면에 상기 제 1 및 제 2 진동전달용 탄성체가 각각 부착된 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 압전체는 에폭시에 의하여 상기 제 1 및 제 2 진동 전달용 탄성체와 상기 탄성체에 부착되는 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 압전 진동자의 진동을 발생시키는 상기 평판형 탄성체를 지탱하는 외관 형태는 다각형으로 구현된 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 압전 진동자의 탄성체는 금속인 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 압전 진동자의 탄성체는 영률(Young's modulus)이 10GPa 이상의 고분자 물질인 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 압전체는 압전성 물질로서 PZT(납 지르코늄 티타네이트계 물질) 다결정 세라믹 물질이거나, 또는 PMN-PT(납 마그네슘 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PZN-PT(납 아연 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PZT(납 지르코늄 티타네이트계 물질), PYN-PT(납 이터비움 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질) 및 PIN-PT(납 인듐 니아오베이트 - 납 티타네이트계 물질)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로서 강유전성 단결정 물질인 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 10 항에 있어서,상기 압전성 물질은 압전성 물질의 단층 또는 복층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 11 항에 있어서,상기 복층 구조의 압전체는 각 층의 단면적과 형태가 같은 층을 적층하거나 또는 단면적이 다르거나 형태도 서로 다르게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 10 항에 있어서,상기 압전성 물질은 다결정 또는 단결정 물질이 벌크 또는 박막 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 양면으로 진동하는 압전 진동자.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 진동자를 구비한 압전형 평판 스피커.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100729152B1 (ko) * | 2006-01-04 | 2007-06-19 | 이병우 | 압전 평판 스피커용 압전 진동 장치 |
| KR100847674B1 (ko) * | 2006-10-30 | 2008-07-23 | 주성대학산학협력단 | 평판 스피커 |
| KR100890713B1 (ko) * | 2007-06-13 | 2009-03-27 | 충남대학교산학협력단 | 역자기 변형성을 이용한 음향 발생 장치 |
| KR20160079434A (ko) * | 2014-12-26 | 2016-07-06 | 한국세라믹기술원 | 압전 소자 및 압전 스피커 |
| KR102627971B1 (ko) | 2023-07-03 | 2024-01-23 | 주식회사 아트소닉스 | 하나의 평판으로 균일한 출력이 가능한 평면형 스피커 |
-
2005
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