本发明专利技术涉及一种载体元件，其包括至热源的连接部和至散热部的连接部以及在载体元件上布置在至热源的连接部与至散热部的连接部之间的具有热侧和冷侧的热电薄层元件，其中，热侧与至热源的连接部导热连接，冷侧与至散热部的连接部导热连接。为了在至热源和散热部的良好的热连接时避免在热电薄层元件中尤其是在热电活性材料中的有害的拉伸和剪切应力，本发明专利技术建议的是，载体元件的至少一个弹性和/或柔性的平衡区段以如下方式设立在至热源的连接部与至散热部的连接部之间，即，该平衡区段通过其变形来补偿热源和散热部的不同的膨胀。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种载体元件，其包括至热源的连接部和至散热部的连接部以及在载 体元件上布置在至热源的连接部与至散热部的连接部之间的热电薄层元件。此外，本专利技术 还涉及一种具有多个载体元件的模块。
技术介绍
利用作为发电机运行的热电元件可以将热量直接转化成电能。为此，优选使用不 同掺杂的半导体材料，由此与具有两个不同的且在端部彼此连接的金属的热电偶相比，效 率可以可以显著提高。通常的半导体材料有Bi2Te3、PbTe、SiGe、BiSb和FeSi 2。为了产生 足够高的电压，在热电元件中通常串联地电联接多个热电偶。 热电元件的工作方式以热电效应为基础，以下称为塞贝克效应 (Seebeck-Effekt)。在塞贝克效应下，在电导体或半导体的具有不同温度的两点之间产生 电压。所产生的电压通过如下来决定： USeebeck= αχΔΤ 其中， Δ Τ导体/半导体在接触位置上的两点之间的温差， α塞贝克系数。 传统的热电元件由多个由热电活性半导体材料制成的长方体构成，这些长方体通 过金属桥上下交替地彼此导电连接。同时，金属桥形成了热接触面，并且通过平置的陶瓷板 而绝缘。 此外，由现有技术公知了热电薄层元件： 由DE 10 2006 031 164 Α1公知了具有载体结构件的热电薄层元件，在该热电薄 层元件上施装有多个由第一传导性的材料制成的热偶腿和多个由第二传导性的材料制成 的热偶腿，其中，第一和第二传导性的材料具有不同的的传导性，并且热偶腿以如下方式彼 此电耦合，即，两个热偶腿分别形成热电偶，其中，由第一和第二传导性的材料制成的整个 热偶腿并排布置在载体结构件上。热电薄层元件的冷侧位于导电的第一和第二材料的一侧 上，热电薄层元件的热侧位于导电的第一和第二材料相对置的侧上。 最后由DE 101 22 679 Α1公知了热电薄层元件，其具有柔性的基底材料，薄层热 电偶施装在该基底材料上。薄层热电偶由两种不同材料的材料组合来形成，其中，第一和第 二材料以如下方式设立并且以如下方式彼此热耦合，即，它们共同形成热电偶。两种材料被 压印在柔性的薄膜上或者借助常见的沉积方法来沉积。例如形成了并排布置的由作为第一 材料的镍制成的条带和由作为第二材料的铬制成的条带，其中，条带在它们的端部上分别 成对地经由由第二材料制成的耦合结构件彼此电连接。通过耦合的条带，在很小的面上形 成了多个热电偶的串联联接。许多薄层热电偶导致热电元件的高输出电压。电耦合结构件 在热电薄层元件的一侧上形成了其热侧，电耦合结构件在热电薄层元件的相对置的侧上形 成了其冷侧，其中，热侧与至热源的耦联元件连接，冷侧与散热部连接。 由DE 10 2008 032 856 A1公知了用于具有热侧和冷侧的热电薄层元件的传热 体，其中，柔性的薄层元件在热侧夹紧在耦联元件的两个型廓之间并且在冷侧夹紧在散热 部的两个型廓之间。在所示的实施例中，散热部由卡夹型廓形成，在该卡夹型廓上布置有远 离卡夹型廓延伸的散热鳍片。 良好的热电材料是脆的且机械上只能承受压力。因此，拉伸和剪切负荷导致的不 是塑性变形，而是热电活性材料的断裂。尽管热源和散热部的膨胀不同，但是为了使传统 的热电元件的热电活性材料尽可能仅承受压力负荷，陶瓷板在热侧滑动地连接至热源。原 则上，致力于热电元件的高效率所需的较小的热源与陶瓷板之间的热阻要求非常高的压紧 力，然而基于补偿不同的膨胀所需的滑动支承不允许有该压紧力。为了找到最优化的折衷 方案，在沿滑动支承的陶瓷板的整个表面上需要形状相同的力锁合（Kraftschluss)，该力 锁合只能以特别大的目前无法自动化进行的制造耗费来实现。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术任务在于，建议了一种载体元件，其具有布置在其上的热 电薄层元件，在至热源和散热部的良好的热连接时，利用该载体元件可以避免在热电薄层 元件中，尤其是在热电活性材料中的有害的拉伸和剪切应力。 在开头所述类型的载体元件中，该任务通过如下方式来解决，即，载体元件的至少 一个弹性和/或柔性的平衡区段以如下方式设立在至热源的连接部与至散热部的连接部 之间，即，该平衡区段通过其变形来补偿热源和散热部的不同的膨胀。 热源和散热部的不同的膨胀由平衡区段完全通过变形来吸收，从而载体元件的其 余区域基于不同的热膨胀也不变形。尤其是对剪切负荷敏感的热电活性材料布置在其余区 域中，并且由此，不承受剪切负荷。 根据本专利技术设置的平衡区段允许了载体元件至热源和散热部的材料锁合 (stoffschlUssig)的连接。通过材料锁合的连接，不必为了获得很小的热阻而在热源或散 热部与载体元件至热源或散热部的连接部之间构造很大压力。此外，材料锁合的连接不仅 允许了载体元件的较大的制造公差，而且允许了热源或散热部的较大的制造公差。可能的 制造公差例如可以通过用于建立材料锁合的连接胶粘剂或钎焊来补偿。 为了实现很高的循环稳定性，各个平衡区段优选具有线性弹性的特性。 平衡区段可以具有通过压制产生的凸起部和/或凹部，以便基于热源和散热部的 不同的膨胀来补偿负荷。 然而，平衡区段优选具有带有凸起部和凹部的二维系统的隆凸结构。这种隆凸结 构允许了在平衡区段中出现的力沿所有空间方向的平衡运动。 此外，弹性的平衡区段可以根据管平衡件的类型设计为弹性的折叠部（也称为波 纹折叠部）。每个折叠部可以配设有至少一个、优选多个缝隙，这些缝隙横向于折叠部的波 纹的走向延伸。假如折叠部的波纹相对于热源的主膨胀方向成直角延伸，那么通过缝隙平 衡了热源相对于散热部的垂直于主膨胀方向的膨胀。与配设有隆凸结构的平衡区段类似的 是，开缝的折叠部也允许了在平衡区段内出现的力沿所有空间方向的平衡运动。 弹性的平衡区段可以由如同载体元件的其余区域那样的材料制成。例如可以使用 尤其可以很好承受腐蚀性介质和高温的金属作为用于载体元件和压制的弹性的平衡区段 的材料。但是，弹性的平衡区段也可以不同于载体元件的其余区域而由软材料制成，例如技 术上的梭织物或弹性体。 热电薄层元件具有基底和施装在基底上的热电活性材料。热电活性材料具有最大 150 μ m的层厚。 基底是电绝缘的，以便将由热电活性材料制成的彼此分隔的区域交替地在薄层元 件的热侧和冷侧上通过施装在基底上的金属化的区域彼此导电连接。为了避免从热侧经过 基底到冷侧的热流，基底的材料具有很小的导热能力。由热电活性材料制成的区域优选串 联联接。 基底可以柔性地构造，例如构造为聚酰亚胺薄膜。构造为薄膜的基底优选条带状 地具有在条带的相对置的纵向侧上的热侧和冷侧。柔性的薄膜也可以与平衡区段完全或部 分重叠地布置和固定在载体元件上。但是，将薄膜布置和固定在载体元件上时要注意的是， 没有热电活性材料位于平衡区段以上的区域中。 基底也可以由抗弯曲的材料制成。在这种情况下，各个平衡区段位于载体元件的 不与基底重叠的区域中。否则会由于基底的抗弯曲的材料而抑制平衡区段的弹性和/或柔 性的特性。 热电薄层元件例如通过粘接或焊接而材料锁合地与载体元件的尤其平坦的表面 连接。为了简化焊接，要焊接的基底背面可以进行金属化。 在本专利技术的优选实施方式中，载体元件具有用于施装热电薄层元件的板。平坦的 表面特别适用于固定热电薄层元件。此外，平衡区段本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种载体元件(10)，所述载体元件包括至热源(40)的连接部和至散热部(30)的连接部以及在所述载体元件(10)上布置在至所述热源(40)的连接部与至所述散热部(30)的连接部之间的具有热侧和冷侧(24、25)的热电薄层元件(20)，其中，所述热侧(24)与至所述热源(40)的连接部导热连接，所述冷侧(25)与至所述散热部(30)的连接部导热连接，其特征在于，所述载体元件(10)的至少一个弹性和/或柔性的平衡区段(16)以如下方式设立在至所述热源(40)的连接部与至所述散热部(30)的连接部之间，即，所述平衡区段通过所述平衡区段(16)的变形来补偿所述热源和所述散热部的不同的膨胀。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：格哈德·斯潘，克里斯蒂安·维特克，斯特凡·霍佩，
申请(专利权)人：欧弗莱克斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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