[发明专利]一种具有低应力安装结构的热电器件及其安装固定方法

说明书

本发明公开了一种具有低应力安装结构的热电器件及其安装固定方法，热电器件包含：热端固定结构、冷端固定结构、设于热端固定结构和冷端固定结构之间的热电器件本体、若干个固定件；热端固定结构包含：高温合金套筒、用于从高温合金套筒接触传热的均热块、弹性元件；均热块设于高温合金套筒的外侧；弹性元件夹持在热电器件本体的热端面和均热块之间；冷端固定结构包含：冷却块、结构外壳、与结构外壳固定连接的结构底座；固定件包含：由高温合金套筒内部穿出的预锁紧螺钉；冷却块设有与预锁紧螺钉适配的预锁紧螺纹孔；预锁紧螺钉旋入预锁紧螺纹孔实现预锁紧。本发明具有较高力学稳定性同时，能释放热膨胀应力。

技术领域

本发明涉及半导体温差发电技术领域，具体涉及一种具有低应力安装结构的热电器件及其安装固定方法。

背景技术

温差发电是指利用塞贝克效应将热能转化为电能的技术。根据热源的不同，温差发电技术在深空探测、深海发电、工业余热利用等多个领域都有重要应用。而温差发电核心的器件就是半导体热电材料，其有着无噪声、无污染、结构简单、使用寿命长及可靠性高等优点。在某些特殊条件下如长航时空间探测任务，传统太阳能发电及蓄电池储能等能源供应模式根本无法满足使用需求，而核能源产生的热则可以利用温差发电进行能源供给，因而其在特殊领域有着突出性的优势。

但是半导体热电材料因其自身的材料特点，其力学性能较差，尤其无法抵抗剪切力的影响而脆裂失效，而由于功率需求，热电器件尺寸一般不会太小否则会限制其应用范围，这就对其整体力学性能提出了更高的要求。而其在安装及整机运行过程中无法避免的会受到振动、冲击等各种外力的作用，因而提高其力学稳定性，才能为其在较大功率条件下的工程应用提供可靠保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有低应力安装结构的热电器件，解决半导体热电材料力学性能较差，无法抵抗剪切力的影响而容易脆裂失效的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有低应力安装结构的热电器件，其包含：热端固定结构、冷端固定结构、设于所述热端固定结构和所述冷端固定结构之间的热电器件本体、若干个固定件；其中，所述热端固定结构包含：高温合金套筒、用于从所述高温合金套筒接触传热的均热块、弹性元件；所述的均热块设于所述高温合金套筒的外侧；所述的弹性元件夹持在所述热电器件本体的热端面和所述均热块之间；所述冷端固定结构包含：冷却块、结构外壳、与所述结构外壳固定连接的结构底座；所述冷却块的第一端与所述的结构外壳固定连接，所述冷却块的第二端与所述热电器件本体的冷端面固定连接；所述固定件包含：由所述高温合金套筒内部穿出的预锁紧螺钉；所述冷却块设有与所述预锁紧螺钉适配的预锁紧螺纹孔；所述预锁紧螺钉旋入所述预锁紧螺纹孔实现预锁紧；

所述热电器件的安装固定方法包括以下步骤：

S1、安装所述的高温合金套筒、均热块及弹性元件，所述冷却块与所述热电器件本体固定连接，然后压紧所述弹性元件至预定位置；

S2、由所述高温合金套筒内部穿出的预锁紧螺钉旋入所述预锁紧螺纹孔实现预锁紧；

S3，套入所述结构外壳，并固定于所述结构底座，然后松开所述预锁紧螺钉，从而使预紧力释放，并且所述冷却块在所述弹性元件的弹力作用下进一步与所述结构外壳紧贴。

优选地，所述高温合金套筒呈圆筒状，所述均热块朝向所述高温合金套筒的一面呈锥面，以紧贴所述高温合金套筒的外侧锥面。

优选地，所述冷却块的第一端设有凸出的定位条，所述结构外壳的内壁设有与所述定位条适配的定位槽。

优选地，所述结构底座设有导向条，所述冷却块的底部设有与所述导向条适配的导向槽。

优选地，所述的热电器件本体包含：热电对、陶瓷基板及固定基板；所述热电对及所述固定基板均焊接于所述陶瓷基板；所述冷却块的第二端与所述固定基板连接。

优选地，所述热电器件还包含：设于所述结构底座和所述热端固定结构之间的绝热材料层。