熱電模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱電模塊，包括:殼體，其帶有至少兩個(gè)相對(duì)而置的壁板；多個(gè)熱電元件，其具有至少兩個(gè)相對(duì)而置的表面；多個(gè)引導(dǎo)電橋，其中至少兩個(gè)熱電元件與引導(dǎo)電橋相連，并且這些熱電元件借助其表面中的一個(gè)與承載元件處于熱接觸狀態(tài)，其中至少兩個(gè)熱電元件和引導(dǎo)電橋構(gòu)成的群組分別與承載元件處于熱接觸狀態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了利用例如包含在機(jī)動(dòng)車廢氣中的能量，能夠應(yīng)用熱電元件，其在充分利用塞貝克效應(yīng)的情況下產(chǎn)生電能。
[0003]這些熱電元件由熱電活躍的材料構(gòu)成，它允許從熱電元件的邊界面上的溫差中產(chǎn)生電能。為此，熱電材料必須承受溫差，因此其邊界面中的一個(gè)用高溫流體加載，而其邊界面中的另一個(gè)(在理想情況下是與第一邊界面相對(duì)而置的表面)用低溫流體加載。
[0004]尤其在機(jī)動(dòng)車中提供廢氣線作為高溫流體的源頭。該廢氣溫度在該整個(gè)廢氣線上都非常高，因此包含熱電材料的熱電裝置能夠在多個(gè)位置上集成在廢氣線中。
[0005]例如提供車輛的冷卻劑流，作為低溫流體的源頭。為此，或者能夠擴(kuò)展已存在的冷卻劑回路，或者必要時(shí)還能集成另一冷卻劑回路。
[0006]此外，能夠應(yīng)用碲化物、方鈷礦、硅化物或半赫斯勒(Half-Heusler)材料。
[0007]這些熱電材料和其它熱電都是常見的，它們對(duì)機(jī)械作用(例如應(yīng)力和沖擊)是敏感的。在如今已知的熱電裝置中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)由熱量引起的應(yīng)力。它是由材料的膨脹和壓縮引起的，材料由于溫度作用經(jīng)歷了膨脹和壓縮。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)尤其是不能最佳地避免熱電裝置內(nèi)的熱應(yīng)力，并且不能最佳地保護(hù)熱電元件免受保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的目的是，提供一種熱電模塊，它盡可能地降低熱應(yīng)力的產(chǎn)生并且尤其有利地克服出現(xiàn)的熱應(yīng)力，以避免對(duì)熱電材料的不利影響。
[0010]本發(fā)明的目的通過具有權(quán)利要求1特征的熱電模塊得以實(shí)現(xiàn)。
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種熱電模塊，包括:殼體，其帶有至少兩個(gè)相對(duì)而置的壁板；多個(gè)熱電元件，其具有至少兩個(gè)相對(duì)而置的表面；多個(gè)引導(dǎo)電橋，其中至少兩個(gè)熱電元件與引導(dǎo)電橋相連，并且這些熱電元件借助其表面中的一個(gè)與承載元件處于熱接觸狀態(tài)，其中至少兩個(gè)熱電元件和引導(dǎo)電橋構(gòu)成的群組分別與承載元件處于熱接觸狀態(tài)。
[0012]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，熱電模塊中設(shè)置至少一個(gè)熱應(yīng)力平衡裝置，其中，該熱應(yīng)力平衡裝置通過至少一個(gè)第一板狀的承載元件構(gòu)成。
[0013]用來降低熱應(yīng)力的裝置例如用來釋放熱電元件的負(fù)載，并且將它們連接起來的引導(dǎo)電橋(尤其是熱電元件)對(duì)機(jī)械負(fù)載是尤其敏感的。由于極大的溫差(其在熱電模塊的相對(duì)而置的壁板之間產(chǎn)生)以及熱流側(cè)面上的熱負(fù)載，模塊出現(xiàn)局部膨脹，并由此出現(xiàn)熱電模塊的機(jī)械負(fù)載。
[0014]通過熱應(yīng)力平衡裝置，能夠?yàn)闊犭娫档驮撚泻Φ挠绊憽?br>[0015]應(yīng)用板狀的承載元件作為熱應(yīng)力平衡裝置是尤其有利的，因?yàn)樗鼈兡軌蛉菁{熱電元件，并且能夠通過其板狀造型構(gòu)造得非常平坦，并因此簡單地集成在殼體的壁板中。
[0016]在本發(fā)明的尤其有利的改進(jìn)方案中，熱應(yīng)力平衡裝置通過多個(gè)板狀的承載元件構(gòu)成，其中單個(gè)的承載元件在其邊緣區(qū)域上與其它承載元件彈性地連接。
[0017]通過多個(gè)板狀的承載元件實(shí)現(xiàn)了平衡較大長度膨脹的可能性。與只具有一個(gè)承載元件(其只相對(duì)于殼體移動(dòng))的實(shí)施方式不同，在此這些單個(gè)的承載元件也還能相互相對(duì)地移動(dòng)。
[0018]此外還有利的是，至少第一承載元件彈性地與殼體的壁板相連，該承載元件構(gòu)成為熱應(yīng)力平衡裝置。
[0019]通過承載元件與殼體的彈性連接，能夠?qū)崿F(xiàn)承載元件相對(duì)于殼體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而用來降低熱應(yīng)力。
[0020]熱電模塊中的熱應(yīng)力平衡裝置通過第一板狀的承載元件構(gòu)成，它彈性地與殼體的壁板和/或第二板狀的承載元件相連。
[0021]還適宜的是，該殼體的壁板具有凹口。
[0022]板狀的承載元件安裝在此凹口中，并且在該處負(fù)責(zé)補(bǔ)償長度變化。該凹口在此或者由板狀的承載元件單獨(dú)遮蓋，或者由多個(gè)板狀的承載元件遮蓋。
[0023]此外還有利的是，一個(gè)或多個(gè)板狀的承載元件遮蓋并且液密地封閉了熱電模塊的殼體中的凹口。
[0024]通過應(yīng)用多個(gè)板狀的承載元件，能夠遮蓋不同大小的凹口。根據(jù)所需的長度補(bǔ)償和所提供的熱電元件的數(shù)目，能夠有利地應(yīng)用多個(gè)板狀的承載元件。每個(gè)板狀的承載元件上的熱電元件的數(shù)量不應(yīng)選得過多，理想情況下是兩個(gè)。每個(gè)板狀元件上的熱電元件越多，則由于熱應(yīng)力對(duì)熱電元件的有害影響越大。
[0025]因?yàn)橹挥邪鍫畹某休d元件遮蓋了該凹口或殼體中的多個(gè)凹口，板狀的承載元件與殼體的液密連接是有利的。因此避免了圍繞著熱電模塊流動(dòng)的流體滲入模塊的內(nèi)部。
[0026]對(duì)于該連接器件來說應(yīng)注意，它既具有足夠高的韌性，也具有足夠高的耐熱性。
[0027]還適宜的是，熱電元件分別借助其表面中的一個(gè)與殼體壁板中的一個(gè)處于熱接觸狀態(tài)，并且借助另一表面與板狀的承載元件處于熱接觸狀態(tài)。
[0028]因?yàn)?一方面)板狀的承載元件和(另一方面)與該板狀的承載元件相對(duì)而置的殼體的壁板是被圍繞著熱電模塊流動(dòng)的流體加載的元件，所以優(yōu)選的是，熱電元件導(dǎo)熱地與它們連接。因此使熱阻力保持盡可能小，并且提高熱電模塊的效率。
[0029]此外還有利的是，板狀的承載元件在承載元件和殼體之間的連接位置上搭接該殼體，和/或在該承載元件和另一承載元件之間的連接位置上搭接該承載元件。
[0030]通過搭接能夠尤其有利地使承載元件液密地相互連接，并且使承載元件與殼體液密地相連。此外，搭接的區(qū)域構(gòu)成連接區(qū)域，連接器件設(shè)置在該連接區(qū)域中。此外，更大的搭接區(qū)域一方面還可使板狀的承載元件相互間實(shí)現(xiàn)更大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，另一方面使板狀的承載元件相對(duì)于殼體實(shí)現(xiàn)更大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0031]此外還有利的是，板狀的承載元件能夠相互地相對(duì)移動(dòng)，并且能夠相對(duì)于熱電模塊的殼體移動(dòng)。
[0032]通過該相互間的可推移性，能夠平衡長度，從而釋放熱電元件的壓力。
[0033]還有利的是，板狀的承載元件在其邊緣區(qū)域上具有至少一個(gè)局部環(huán)繞的法蘭區(qū)域。
[0034]通過該法蘭區(qū)域，能夠使單個(gè)的承載元件相互亦或朝殼體更好地對(duì)齊。此外，板狀的承載元件相互間更容易建立連接。此外，該法蘭通過由其引起的搭接還額外地提高了熱電模塊的穩(wěn)定性。
[0035]此外，該法蘭能夠當(dāng)作連接器件的容納區(qū)域來用，這簡化了安裝過程。
[0036]在本發(fā)明的備選實(shí)施例中有利的是，在熱電模塊中的熱應(yīng)力平衡裝置在熱電模塊中通過多個(gè)盆狀的承載元件構(gòu)成，它們具有底部區(qū)域和從底部區(qū)域上突出的環(huán)繞的邊緣。
[0037]這些盆狀的承載元件在此用來容納兩個(gè)或多個(gè)熱電元件。與板狀的承載元件類似地，對(duì)于每個(gè)盆狀的承載元件來說，熱電元件的數(shù)量不應(yīng)太大，以使由于盆狀的承載元件中的一個(gè)的長度膨脹的熱應(yīng)力對(duì)熱電元件的有害影響保持最小。
[0038]還優(yōu)選的是，盆狀的承載元件在其環(huán)繞的邊緣的區(qū)域中彼此連接，其中在盆狀的承載元件的底部區(qū)域之間分別保留了間隙。
[0039]通過該間隙，由熱量引起的膨脹的長度補(bǔ)償可以通過在相鄰的盆狀的承載元件的底部區(qū)域之間產(chǎn)生的間隙實(shí)現(xiàn)。通過單個(gè)盆狀的承載元件的膨脹，來縮小該間隙。盆狀的承載元件的長度變化不會(huì)或只是略微地影響熱電模塊的絕對(duì)外部尺寸。
[0040]此外還有利的是，每個(gè)盆狀的承載元件具有至少兩個(gè)熱電元件，它們與引導(dǎo)電橋相連。
[0041]為每個(gè)盆狀的承載元件設(shè)置至少兩個(gè)熱電元件是優(yōu)選的，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了單個(gè)熱電元件相互與引導(dǎo)電橋的連接，它們交替地設(shè)置在熱電元件的兩個(gè)相對(duì)而置的表面上。單個(gè)熱電元件與相鄰的盆狀的承載元件中的單個(gè)熱電元件的連接可能會(huì)引起引導(dǎo)電橋的復(fù)雜造型，這在制造和成本方面是不利的。
[0042]為每個(gè)盆狀的承載元件設(shè)置的熱電元件的數(shù)量也不應(yīng)比2大幅增加，否則會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)，即在單個(gè)的熱電元件中由于盆狀的承載元件自身的膨脹會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力，并因此會(huì)損壞熱電元件。
[0043]還優(yōu)選的是，兩個(gè)相鄰的盆狀的承載元件的至少兩個(gè)熱電元件通過引導(dǎo)電橋彼此連接。
[0044]由于熱電元件越過盆狀的承載元件進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了熱電元件相互間的交聯(lián)。熱電元件在此串聯(lián)在一起。設(shè)置在盆狀的承載元件中的兩個(gè)熱電元件與另一引導(dǎo)電橋相連。引導(dǎo)電橋在此