热电组件的制作方法_2

文档序号:9439182阅读:来源:国知局
板的材料通常与底座的材料相同。在图2A和图2B中可以看到两个示例性类型的散热器108。图2A示出单片式散热器114的截面。相反,图2B示出多片式散热器的截面,其中,多片式散热器包括安装在底座116上的一系列鳍片118。
[0031]如在图2A中看到的,散热器108可以是例如被刮削、模制或挤出以在底座上产生一系列平行肋的金属块(诸如,铜或阳极化铝)或热电材料(诸如,导热高分子复合材料)。在某些情形下,诸如,在期望的肋高度充分大,以致整个散热器的刮削不适当的情况下,散热器底座可以由被刮削、挤出或模制的底座构成,因此各个鳍片被安装在散热器底座的被刮削凹口内,如图2B中看到的。
[0032]由于在图2B的散热器中存在粘合剂或其它接合材料,从而必须将各个鳍片粘附到底座上,因此本领域已知单片式散热器(诸如,图2A的散热器)通过散热器提供更有效的热传递。
[0033]在散热器由导热高分子复合材料构成的实施方式中,可以通过注塑成型或热固性成型制成散热器。如果例如应用需要的鳍片的深度使得刮削不可行,则可能需要多片式散热器。在任一种情况下,TEA的风扇散热器都可适用于单片式散热器或多片式散热器。
[0034]在一个实施方式中,热电组件具有热侧和冷侧,其中,热侧和冷侧之间的边界通常可以由一平面限定。一个或更多个热电模块可以在该平面内并且被布置成一个电路或多个并联电路,并且与热侧和冷侧二者直接热接触。
[0035]风扇散热器通常包括散热器和风扇。每个风扇具有围绕轴旋转的叶片。风扇被安装在散热器上或附近,并且使空气通过每个风扇到达并且经过散热器的鳍片集合。空气流入由散热器鳍片之间的空间限定的散热器通道中。每个风扇散热器拥有进气方向,进气方向可以由叶片围绕其可旋转地附接到风扇的轴限定。类似地,每个风扇散热器包括排气方向,在现有技术中,排气方向可以垂直于进气方向并且基本平行于鳍片集合的线性布置。
[0036]图3示出热电组件的一个实施方式的温度梯度图。图3中的黑箭头128表示相应散热器108的温度梯度,散热器108在它们的底座处与一系列TEM 120相交。TEA的热侧和冷侧二者具有单个进气方向110和单个排气方向112。在每侧上,空气在与散热器鳍片对齐的单一方向上流过散热器108。如在图3中可以看到的,如由双箭头126表示的,给出这两侧之间的一致温度梯度,这两个散热器之间的气流基本是相反方向。因此,贯穿经过散热器鳍片的气流的方向,热侧的散热器和冷侧的散热器之间的温度梯度保持大体恒定。
[0037]对于图3中看到的该实施方式中的热侧的散热器,温度梯度随着空气在热侧排气方向上从右到左行进而增大。对于该实施方式中的冷侧的散热器,温度梯度随着空气在冷侧排气方向上从左到右行进而减小。黑箭头128之间的双端箭头126指示贯穿热电组件在热侧和冷侧之间的温度差异保持大致相同。因而,使热电组件内的每个热电模块在大致相同的水平操作从性能角度来说是有益的。
[0038]在图1A、图1B和图1C中所示的传统TEA中,进气方向垂直于该平面,而图4A和图4B中所示的TEA的实施方式的进气方向相对于该平面不垂直。图4A和图4B中看到的热电组件的实施方式的内壁被配置成在单个方向上引导进入每个风扇的空气,并且使进入每个风扇的空气集中通过相应鳍片集合,从而得到图4A和图4B中看到的气流图。
[0039]图4A和图4B的热电组件包括冷侧204和热侧202两者,其中,热侧和冷侧之间的边界通常由一平面限定,在该平面内,TEM 120与散热器108A、108B两者直接热接触。每个风扇散热器都具有散热器108和风扇106,每个风扇具有叶片,并且每个散热器都包括散热器底座和设置在散热器底座上的鳍片集合。鳍片集合是多个大体平行的平坦鳍片,这些鳍片在平行于该平面的排气方向112上对齐,排气方向。该组件还包括多个热电模块120,这些热电模块被布置成至少一个电路,每个热电模块都与热侧和冷侧二者的散热器底座热接触。
[0040]为了空间考虑,而不是由于任何特定性能数据,将冷侧与热侧分开的平面在热电组件内是倾斜的。因此,仅通过如何将TEM和任何相关绝缘泡沫垫片、以及风扇散热器最佳地装配在TEA的特定壳体中来确定平面倾斜的准确度数。
[0041]参照另外示出的热电组件的实施方式的气流图的图4A和图4B,热电组件200安装在壁、板或待冷却的外壳204的另一平坦表面122上,从而将热电组件200与外部202分开。以此方式,外部202是热侧,并且内部204是冷侧。
[0042]热侧排气方向112B和冷侧排气方向112A是相反方向上的平行矢量。热侧的进气方向IlOB和冷侧的进气方向方向IlOA是平行的相反矢量。由冷侧风扇106A吸入到TEA200中的冷侧空气被线性地引导通过冷侧的散热器108A和相应鳍片集合,进入鳍片集合的一侧并且从另一侧排出为废气112A。类似地,由热侧风扇106B吸入到TEA 200中的热侧空气被线性地引导通过热侧的散热器108B和相应鳍片集合,进入鳍片集合的一侧并且从另一侧排出为废气112B。
[0043]在图4A和图4B中,在热侧202和冷侧204 二者上,通过将附加结构、壳体或其它装置添加到TEA 200,在进气方向110A、1 1B方向上被吸入通过相应风扇106A、106B的空气可以被集中到相应散热器108A、108B中。在这些图中由带阴影的四边形区域表示该集中的实施方式,来自风扇106A、106B的气流经过这些区域可以被集中到相应的散热器108A、108B中。图4A和图4B中的带阴影的三角形区域表示排出的空气转移到TEA 200之外作为废气的TEA 200的区域。因此,示例性热电组件可以具有风扇和散热器之间的一对集中结构,其中,集中结构将气流从风扇引导到散热器的鳍片集合中,其中,热侧和冷侧各自具有集中结构。
[0044]图4A示出安装在表面122上的热电组件200的一个实施方式的气流图,该气流图示出安装在要由热电组件200冷却的腔体204外侧的组件。为了将待冷却的空气引导到冷侧风扇106A中,将袋部(pocket) 124结构或壳体添加到热电组件200,待冷却的空气经由进气方向IlOA被吸入到袋部124中。
[0045]相反地,图4B示出安装在表面122上的热电组件200的一个实施方式的气流图,该气流图示出安装在将由热电组件冷却的腔体204内侧的组件。为了将环境外部的空气引导到热侧风扇106B中,将袋部124结构或壳体添加到热电组件200,待冷却的空气经由进气方向IlOB被吸入到袋部124中。
[0046]图4A和图4B中看到的安装机构不同于并且优于图1A、图1B和图1C中看到的传统 TEA0
[0047]在图4A和图4B中的每个中,热内部空气从待冷却的腔体被吸入到TEA中并且返回作为被冷却的内部空气。另外,冷环境空气从待冷却的腔体外侧被吸入并且被消散到外部环境。
[0048]图5示出热电组件的一个实施方式的比较测试数据。图5的y轴示出冷却功率(Pc)(单位:瓦),并且X轴表示热侧和冷侧之间的冷却差异(△ T)(单位:度)。标绘线
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