CN104772457A - 能够自动脱模的热电单元成形装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够自动脱模的热电单元成形装置。底座中心开有凹槽，下模冲包括长方体阴模和连接在长方体阴模两侧的顶杆，长方体阴模嵌合在底座的凹槽内并开有腰形通槽，竖直的两个顶杆穿过底座凹槽两侧各自的孔；N型热电臂阴模和P型热电臂阴模并列地安装在下模冲的长方体阴模上，N型热电臂阴模和P型热电臂阴模上方安装有上模冲，上模冲下的两个冲头分别穿过N型热电臂阴模和P型热电臂阴模上的模腔孔。本发明模块化安装的方式，可对需要不同直径大小的热电臂的热电单元进行制造，利用热电臂阴模相贴并列嵌入底座的方法，可使成形后的试样和热电臂平整且朝向规则整齐；并可快速脱模，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种热电成形装置，尤其是涉及了一种能够自动脱模的热电单元成形装置。
背景技术
热电技术是利用半导体材料的塞贝克效应，将热能直接转化为电能的技术，是一种全固态能量转换方式，无需化学反应或流体介质，因而在发电过程中具有经济、环保和方便等优点。热电单元是指将N型热电半导体和P型热电半导体材料的一端通过导流片连接起来的一种结构，是传统温差发电器的重要组成部分。根据塞贝克效应、帕尔贴效应以及傅里叶效应，通过在热电单元的两端施加一定的温差，能在热电单元的开路端产生一定的温差电动势。
工业上的热电单元通常使用分步制备法，即先制备出N型热电臂和P型热电臂，再分别与冲压制得的导流片焊接。其中热电臂的制备通常为先压出块体圆盘，再在圆盘上用传统的线切割切出所需的热电臂。这种制备方法不仅耗费了大量的时间，也会产生大量的切割余料，降低材料的利用率，且分步焊接法制得的热电单元常常出现N型热电臂和P型热电臂不平整和朝向不整齐的现象。
中国发明专利（申请号CN200810239624.3）公开了一种具有高纵横比热电臂的微型热电器件的制备方法。该方法利用机械加工在玻璃薄片上制作出凹槽，并利用光刻和磁控溅射技术在单晶硅衬底上面制作叉指电极来分别控制P型和N型热电材料的电化学沉积，从而制作出交替排列的P型和N型热电阵列。该装置能精确控制热电臂的长度和厚度等工艺参数，但工艺时间过长（7～30小时）且只能用于微纳级别的P、N型热电臂的加工。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够自动脱模的热电单元成形装置，具有结构简单、N型和P型热电臂直径可控、成形试样连接强度高、形状规则、一次成型和自动脱模的特点。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括底座、下模冲、N型热电臂阴模、P型热电臂阴模和上模冲，底座中心开有凹槽，下模冲包括位于中间的长方体阴模和连接在长方体阴模两侧的顶杆，长方体阴模嵌合在底座的凹槽内，长方体阴模上开有腰形通槽，竖直的两个顶杆穿过底座凹槽两侧各自的孔，从而实现下模冲的上下移动；N型热电臂阴模和P型热电臂阴模并列地安装在下模冲的长方体阴模上，N型热电臂阴模和P型热电臂阴模上方安装有上模冲，上模冲下的两个冲头分别穿过N型热电臂阴模和P型热电臂阴模上的模腔孔。
所述的底座上的凹槽深度大于下模冲长方体阴模的厚度，以使N型热电臂阴模和P型热电臂阴模也同时嵌合在底座上的凹槽内。
所述的N型热电臂阴模的模腔孔为圆形，与下模冲腰形通槽右边的半圆孔径相同且同轴。
所述的P型热电臂阴模的模腔孔为圆形，与下模冲腰形通槽左边的半圆孔径相同且同轴。
所述的N型热电臂阴模与P型热电臂阴模的厚度相同。
所述的N型热电臂阴模与P型热电臂阴模模腔孔直径不约束为相同。
所述的上模冲的冲头长度大于所述的N型热电臂阴模和P型热电臂阴模的厚度。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用N型热电臂阴模和P型热电臂阴模叠加在下模冲上的方法，可以使热电单元一体化成形。
（2）本发明利用N型热电臂阴模和P型热电臂阴模相贴并列嵌入底座的方法，能够使成形后试样N型热电臂和P型热电臂平整且朝向规则整齐。
（3）本发明设备简单，部件可更换，可适应于不同直径P、N型热电臂的热电单元的制造。
（4）本发明采用下置式顶杆，可以快速脱模，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的装配结构原理图。
图2是本发明的脱模示意图。
图3是本发明的底座剖视图。
图4是本发明的下模冲结构图。
图5是本发明的上模冲结构图。
图6是本发明的热电单元试样结构图。
图中：1.底座，2.下模冲，3.上模冲，4. N型热电臂阴模，5. P型热电臂阴模，6.热电单元试样。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1～3所示，底座1中心开有凹槽，下模冲2包括位于中间的长方体阴模和连接在长方体阴模两侧的顶杆，长方体阴模嵌合在底座1的凹槽内，如图4所示，长方体阴模上开有腰形通槽，竖直的两个顶杆穿过底座1凹槽两侧各自的孔，从而实现下模冲2的上下移动；N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5并列地安装在下模冲2的长方体阴模上，N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5上方安装有上模冲3，如图5所示，上模冲3具有两个冲头，上模冲3下的两个冲头分别穿过N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5上的模腔孔。N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5的模腔孔以及长方体阴模的腰形通槽内装有导流片材料粉末，通过上模冲3压模并脱出形成最后如图6所示的热电单元试样6。
如图2和图3所示，底座1上的凹槽深度大于下模冲2长方体阴模的厚度，以使N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5也同时嵌合在底座1上的凹槽内。
如图2和图4所示，优选的N型热电臂阴模4的模腔孔为圆形，与下模冲2腰形通槽右边的半圆孔径相同且同轴。
如图2和图4所示，优选的P型热电臂阴模5的模腔孔为圆形，与下模冲2腰形通槽左边的半圆孔径相同且同轴。
N型热电臂阴模4与P型热电臂阴模5的厚度相同，但N型热电臂阴模4与P型热电臂阴模5模腔孔直径不一定相同，可以是不相同的。
上模冲3的冲头长度大于所述的N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5的厚度，有利于将成型的热电单元试样6进行脱模。
为进一步解释本发明的本发明内容、特点及功效，列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1：如图1所示，先将下模冲2嵌入底座1中，使下模冲2的下表面与底座1的凹槽相贴。再将导流片材料（是铜、铜基材料及钛铝钒合金等）的粉末放入下模冲2的通槽中，填紧压实，使导流片材料粉末的上端与下模冲2的上表面平齐。然后将N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5并列地嵌入底座1的凹槽中，再将 N型热电臂粉末和P型热电臂粉末放入N型热电臂阴模4和P型热电臂阴模5的模腔中。下压上模冲3将N型热电臂粉末和P型热电臂粉末压紧。通过热压或者放电等离子烧结（SPS）等方法对热电臂粉末和导流片粉末进行烧结。
如图2所示，在一定时间的保温保压后，热电单元试样6烧结完成。关闭加热系统，利用下模冲2两侧的顶杆使下模冲2上升，同时下降上模冲3，使热电单元试样6脱模。
加工完成的热电单元试样6形状如图6所示，重复上述工序，可实现连续加工。
由此本发明采用模块化安装的方式，可对需要不同直径的热电臂的热电单元进行制造，利用热电臂阴模相贴并列嵌入底座的方法，可使成形后的试样和热电臂平整且朝向规则整齐；并可快速脱模，提高生产效率，具有显著的技术效果。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1. 一种能够自动脱模的热电单元成形装置，其特征在于：包括底座（1）、下模冲（2）、N型热电臂阴模（4）、P型热电臂阴模（5）和上模冲（3），底座（1）中心开有凹槽，下模冲（2）包括位于中间的长方体阴模和连接在长方体阴模两侧的顶杆，长方体阴模嵌合在底座（1）的凹槽内，长方体阴模上开有腰形通槽，竖直的两个顶杆穿过底座（1）凹槽两侧各自的孔，从而实现下模冲（2）的上下移动；N型热电臂阴模（4）和P型热电臂阴模（5）并列地安装在下模冲（2）的长方体阴模上，N型热电臂阴模（4）和P型热电臂阴模（5）上方安装有上模冲（3），上模冲（3）下的两个冲头分别穿过N型热电臂阴模（4）和P型热电臂阴模（5）上的模腔孔。
2. 根据权利要求1所述的一种能够自动脱模的热电单元成形装置，其特征在于：所述的底座（1）上的凹槽深度大于下模冲（2）长方体阴模的厚度，以使N型热电臂阴模（4）和P型热电臂阴模（5）也同时嵌合在底座（1）上的凹槽内。
3. 根据权利要求1所述的一种能够自动脱模的热电单元成形装置，其特征在于：所述的N型热电臂阴模（4）的模腔孔为圆形，与下模冲（2）腰形通槽右边的半圆孔径相同且同轴。
4. 根据权利要求1所述的一种能够自动脱模的热电单元成形装置，其特征在于：所述的P型热电臂阴模（5）的模腔孔为圆形，与下模冲（2）腰形通槽左边的半圆孔径相同且同轴。
5. 根据权利要求1所述的一种能够自动脱模的热电单元成形装置，其特征在于：所述的N型热电臂阴模（4）与P型热电臂阴模（5）的厚度相同。
6. 根据权利要求1所述的一种能够自动脱模的热电单元成形装置，其特征在于：所述的N型热电臂阴模（4）与P型热电臂阴模（5）模腔孔直径不约束为相同。
7. 根据权利要求1所述的一种能够自动脱模的热电单元成形装置，其特征在于：所述的上模冲（3）的冲头长度大于所述的N型热电臂阴模（4）和P型热电臂阴模（5）的厚度。
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