[發明專利]一種具有低應力安裝結構的熱電器件及其安裝固定方法

有效

• 申請號: 202110407060.5
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113098327B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 吳春瑜;劉洋;馬東;李陽;楊帥飛;靳洋;趙嘉偉;劉世超
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H05K5/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發明公開了一種具有低應力安裝結構的熱電器件及其安裝固定方法，熱電器件包含：熱端固定結構、冷端固定結構、設于熱端固定結構和冷端固定結構之間的熱電器件本體、若干個固定件；熱端固定結構包含：高溫合金套筒、用于從高溫合金套筒接觸傳熱的均熱塊、彈性元件；均熱塊設于高溫合金套筒的外側；彈性元件夾持在熱電器件本體的熱端面和均熱塊之間；冷端固定結構包含：冷卻塊、結構外殼、與結構外殼固定連接的結構底座；固定件包含：由高溫合金套筒內部穿出的預鎖緊螺釘；冷卻塊設有與預鎖緊螺釘適配的預鎖緊螺紋孔；預鎖緊螺釘旋入預鎖緊螺紋孔實現預鎖緊。本發明具有較高力學穩定性同時，能釋放熱膨脹應力。

技術領域

本發明涉及半導體溫差發電技術領域，具體涉及一種具有低應力安裝結構的熱電器件及其安裝固定方法。

背景技術

溫差發電是指利用塞貝克效應將熱能轉化為電能的技術。根據熱源的不同，溫差發電技術在深空探測、深海發電、工業余熱利用等多個領域都有重要應用。而溫差發電核心的器件就是半導體熱電材料，其有著無噪聲、無污染、結構簡單、使用壽命長及可靠性高等優點。在某些特殊條件下如長航時空間探測任務，傳統太陽能發電及蓄電池儲能等能源供應模式根本無法滿足使用需求，而核能源產生的熱則可以利用溫差發電進行能源供給，因而其在特殊領域有著突出性的優勢。

但是半導體熱電材料因其自身的材料特點，其力學性能較差，尤其無法抵抗剪切力的影響而脆裂失效，而由于功率需求，熱電器件尺寸一般不會太小否則會限制其應用范圍，這就對其整體力學性能提出了更高的要求。而其在安裝及整機運行過程中無法避免的會受到振動、沖擊等各種外力的作用，因而提高其力學穩定性，才能為其在較大功率條件下的工程應用提供可靠保障。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有低應力安裝結構的熱電器件，解決半導體熱電材料力學性能較差，無法抵抗剪切力的影響而容易脆裂失效的問題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種具有低應力安裝結構的熱電器件，其包含：熱端固定結構、冷端固定結構、設于所述熱端固定結構和所述冷端固定結構之間的熱電器件本體、若干個固定件；其中，所述熱端固定結構包含：高溫合金套筒、用于從所述高溫合金套筒接觸傳熱的均熱塊、彈性元件；所述的均熱塊設于所述高溫合金套筒的外側；所述的彈性元件夾持在所述熱電器件本體的熱端面和所述均熱塊之間；所述冷端固定結構包含：冷卻塊、結構外殼、與所述結構外殼固定連接的結構底座；所述冷卻塊的第一端與所述的結構外殼固定連接，所述冷卻塊的第二端與所述熱電器件本體的冷端面固定連接；所述固定件包含：由所述高溫合金套筒內部穿出的預鎖緊螺釘；所述冷卻塊設有與所述預鎖緊螺釘適配的預鎖緊螺紋孔；所述預鎖緊螺釘旋入所述預鎖緊螺紋孔實現預鎖緊；

所述熱電器件的安裝固定方法包括以下步驟：

S1、安裝所述的高溫合金套筒、均熱塊及彈性元件，所述冷卻塊與所述熱電器件本體固定連接，然后壓緊所述彈性元件至預定位置；

S2、由所述高溫合金套筒內部穿出的預鎖緊螺釘旋入所述預鎖緊螺紋孔實現預鎖緊；

S3，套入所述結構外殼，并固定于所述結構底座，然后松開所述預鎖緊螺釘，從而使預緊力釋放，并且所述冷卻塊在所述彈性元件的彈力作用下進一步與所述結構外殼緊貼。

優選地，所述高溫合金套筒呈圓筒狀，所述均熱塊朝向所述高溫合金套筒的一面呈錐面，以緊貼所述高溫合金套筒的外側錐面。

優選地，所述冷卻塊的第一端設有凸出的定位條，所述結構外殼的內壁設有與所述定位條適配的定位槽。

優選地，所述結構底座設有導向條，所述冷卻塊的底部設有與所述導向條適配的導向槽。

優選地，所述的熱電器件本體包含：熱電對、陶瓷基板及固定基板；所述熱電對及所述固定基板均焊接于所述陶瓷基板；所述冷卻塊的第二端與所述固定基板連接。

優選地，所述熱電器件還包含：設于所述結構底座和所述熱端固定結構之間的絕熱材料層。