[發明專利]環形熱電器件及其制備方法有效
| 申請號: | 201410626099.6 | 申請日: | 2014-11-10 |
| 公開(公告)號: | CN105633260B | 公開(公告)日: | 2018-03-06 |
| 發明(設計)人: | 黃向陽;仇鵬飛;顧明;王超;柏勝強;陳立東 | 申請(專利權)人: | 中國科學院上海硅酸鹽研究所 |
| 主分類號: | H01L35/02 | 分類號: | H01L35/02;H01L35/34 |
| 代理公司: | 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙)31261 | 代理人: | 曹芳玲,姚佳雯 |
| 地址: | 200050 *** | 國省代碼: | 上海;31 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 環形 熱電器件 及其 制備 方法 | ||
1.一種環形熱電器件,其特征在于,具備:
沿軸向依次交替排列的多個環形P型熱電元件和N型熱電元件;
設置于每對所述P型熱電元件和N型熱電元件之間的環形的隔離層;
所述多個環形P型熱電元件和N型熱電元件之間串聯連接;
在各熱電元件的軸向的一端設有凸臺,在各熱電元件的軸向的另一端設有凹槽;
各熱電元件的所述凸臺嵌于相鄰的所述熱電元件的凹槽內;
所述熱電元件的凸臺和凹槽的直徑均大于所述熱電元件的內徑并小于所述熱電元件的外徑。
2.根據權利要求1所述的環形熱電器件,其特征在于,各熱電元件的最外側的兩個平行平面之間的垂直距離為2 ~ 20 mm,各熱電元件的內徑為6 ~ 12 mm,外徑為13 ~ 30 mm。
3.根據權利要求1所述的環形熱電器件,其特征在于,所述熱電元件的凸臺的直徑比所述熱電元件的內徑大0.5 ~ 2 mm,所述熱電元件的凹槽的直徑比凸臺的直徑大0.3 ~ 0.6 mm。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的環形熱電器件,其特征在于,所述隔離層沒有凸臺和凹槽結構,所述隔離層的外徑與所述熱電元件的外徑相同,所述隔離層的內徑比所述熱電元件的凸臺的直徑大0.5~1 mm。
5.根據權利要求1-3中任一項所述的環形熱電器件,其特征在于,所述隔離層在其軸向的一端設有凸臺,在其軸向的另一端設有凹槽;所述隔離層的凸臺與凹槽的直徑分別與所述熱電元件的凸臺與凹槽的直徑相同,且所述隔離層的外徑和內徑分別與所述熱電元件的外徑和內徑相同;各熱電元件的所述凸臺嵌于相鄰的所述隔離層的凹槽。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的環形熱電器件,其特征在于,所述隔離層的材料選自氧化鋁、氧化鋯、氮化硼、玻璃或白云母中的一種或多種;所述材料是燒結塊體材料,或者是一種或多種粉末與無機粘結劑的混合物。
7.根據權利要求1-3中任一項所述的環形熱電器件,其特征在于,所述熱電元件和所述隔離層的截面形狀為圓形、橢圓形或多邊形。
8.根據權利要求1-3中任一項所述的環形熱電器件,其特征在于,在所述環形熱電器件上設有沿其軸向延伸的縫隙,所述縫隙的寬度為0.3 ~ 1 mm。
9.根據權利要求1-3中任一項所述的環形熱電器件,其特征在于,各熱電元件的內周側和外周側的金屬化層以及連接各熱電元件之間的導流片為連續的環形或者形成為分段結構;在形成為所述分段結構時,各分段金屬化層的相鄰分段以及各分段導流片的相鄰分段之間相距1 ~ 5 mm。
10.一種制備環形熱電器件的方法,其特征在于,包含以下步驟:
依據環形熱電元件的尺寸設計模具;
通過熱壓燒結或高溫等離子燒結的方法獲得p型和n型的單片環形熱電材料部件;
采用磨拋機對所述單片環形熱電材料部件的表面進行研磨拋光至規定尺寸;
采用磁控濺射、電弧噴涂或者電鍍方法在環形熱電材料部件的金屬化區域形成一層或者多層阻擋層及電極層材料;
制備環形絕緣材料部件;
將環形熱電元件與環形絕緣材料部件用無機粘結劑固定在一起,相鄰環形熱電元件內圓和外圓依據串聯原則用鎳電極或者銅電極或者與金屬化層相同材料通過擴散焊接或者焊料焊接的方式連接;
器件兩端焊接電流連接線;
最后整個熱電器件的內外環用預先制備的陶瓷管、玻璃管或者不銹鋼管進行密封固定;
其中,將設于所述熱電元件軸向一端的凸臺和設于所述熱電元件軸向另一端的凹槽的直徑設置為均大于所述熱電元件的內徑并小于所述熱電元件的外徑;
各熱電元件的所述凸臺嵌于相鄰的所述熱電元件的凹槽內。
11.根據權利要求10所述的方法,其特征在于,在對所述單片環形熱電材料部件的表面進行研磨拋光后,采用線切割方法對加工好的環形熱電材料部件在高度方向形成一條貫穿的縫隙。
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