CN110837284A - 热电模组、硬盘装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电子设备的温度调节技术，可以应用在智慧交通或智慧电网所使用的边缘智能服务器，或者车载移动执法所使用的智能汽车内部的移动数据中心等电子设备中。具体的，本发明的实施例提供了一种热电模组、硬盘装置及电子设备，该热电模组包括热电制冷片、冷端基板以及热端基板，所述热电制冷片固定设置在所述冷端基板和所述热端基板之间，所述冷端基板和所述热端基板的面积大于所述热电制冷片的面积，在所述冷端基板和所述热端基板之间，且未设置所述热电制冷片的区域填充有隔热材料。本申请提供的热电模组能够减少冷端基板和热端基板之间的热串扰，提高热电模组的制冷或者制热效率。

Description

热电模组、硬盘装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备的温度调节技术，特别涉及一种热电模组、硬盘装置及电子设备。

背景技术

边缘计算(edge computing)是指在靠近物或数据源的一侧，由边缘智能终端就近提供近端服务，以减少网络操作和服务交互的时延。边缘计算主要应用于智慧交通、智慧电网、车载移动执法等领域，相应的边缘智能终端如：智慧交通或智慧电网所使用的边缘智能服务器，车载移动执法所使用的智能汽车(smart/intelligent vehicle)内部的移动数据中心(mobile data center，MDC)，这些边缘智能终端的安装环境主要为楼道网络箱、视频监控箱、交通信号控制箱、智慧电网、移动执法车等温度在-40℃-70℃的室外环境中。在该前提下，为了保证边缘智能终端中的硬盘在环境条件比较恶劣的情况下能够使用，需要对硬盘进行温度控制，以使得边缘智能终端能够运行在超出硬盘工作温度的恶劣环境中。

相关研究中，可以使用热电模组(thermoelectric assembly，TEA)来对硬盘进行冷却或者加热，以使得硬盘在超出自身工作温度的环境中也能够正常使用。然而当前的热电模组冷端基板和热端基板之间的热串扰问题严重，使得热电模组的制冷或者制热效率较低。

发明内容

本申请提供一种热电模组、硬盘装置及电子设备，能够减少冷端基板和热端基板之间的热串扰，提高热电模组的制冷或者制热效率。

第一方面，提供了一种热电模组，该热电模组包括：热电制冷片、冷端基板以及热端基板，热电制冷片固定设置在冷端基板和热端基板之间，冷端基板和热端基板的面积大于热电制冷片的面积，在冷端基板和热端基板之间，且未设置热电制冷片的区域填充有隔热材料。

在本申请中，冷端基板、热电制冷片、热端基板依次层叠设计，冷端基板和热端基板的面积大于热电制冷片的面积，热电制冷片被固定设置在冷端基板和热端基板之间，而在冷端基板和热端基板之间，且未设置热电制冷片的区域填充有隔热材料，从而在该未设置热电制冷片的区域，由于隔热棉的存在，冷端基板和热端基板之间不会发生热对流和热辐射，减少冷端基板和热端基板之间的热串扰，从而能够提高热电模组的制冷或者制热效率。

可选地，隔热材料具有极低的导热系数，能够起到良好的隔热效果。例如，隔热材料可以为隔热棉、海绵、塑胶、泡沫、棉纱等中的任意一种或者多种，本申请对此不做限定。

可选地，隔热材料可以为聚乙烯发泡(polyethylene foam，PEF)保温材料，该PEF保温材料的导热系数约为0.19W/(m.K)，可以有效的减少冷端基板和热端基板之间的热串扰。

可选地，在冷端基板和热端基板之间，且未设置热电制冷片的区域填充有隔热材料，可以是在未设置热电制冷片的全部区域填充隔热材料，也可以是在该全部区域中的部分区域填充隔热材料，本申请对此不做限定。

在一种可能的设计中，冷端基板通过连接件连接热端基板，通过连接件将热电制冷片固定设置在冷端基板和热端基板之间。

在一种可能的设计中，还包括隔热件，连接件通过隔热件与冷端基板和/或热端基板相连接。为了保证连接强度，连接件通常由金属等具有高导热能力的材料(例如铜)制成，连接件连接了冷端基板和热端基板，本申请通过设置至少一个隔热件，可以使得冷端基板和热端基板相互热隔离，热端基板上的热量由于隔热件的隔绝作用不会通过连接件传递到冷端基板上。进而减少了冷端基板和热端基板之间的热串扰，从而能够提高热电模组的制冷或者制热效率。

可选地，该隔热件可以设置于冷端基板和连接件之间。

可选地，该隔热件可以设置于热端基板和连接件之间。

可选地，可以在冷端基板和连接件之间、热端基板和连接件之间分别设置隔热件。

该隔热件应当具有极低的导热系数，能够起到良好的隔热效果。可选地，该隔热件由低导热系数材料制成，例如可以是塑胶、树脂等中的至少一种。例如，该隔热件可以为聚碳酸酯(polycarbonate，PC)材质。

在一种可能的设计中，连接件包括相互配合使用的螺钉和螺母柱，隔热件包括螺钉隔热套，螺母柱固定设置于冷端基板的内侧面上，热端基板与螺母柱相对应的位置处开设有第一通孔，螺钉隔热套固定设置于第一通孔内，螺钉穿过螺钉隔热套与螺母柱紧固连接。

此时，由于螺钉隔热套的存在，热端基板不会与螺钉进行接触，而螺钉隔热套是由低导热材料制成，因此热端基板上的热量无法通过螺钉和螺母柱传递到冷端基板上，进而能够减少冷端基板和热端基板之间发生的热串扰，提高了热电模组的制冷或者制热效率。

可选地，连接件也可以为卡扣、铆钉等其他连接结构，本申请对此不做限定。

在一种可能的设计中，冷端基板与第一通孔相对应的位置处开设有第二通孔，螺母柱铆接于所述第二通孔内。

可选地，螺母柱也可以通过焊接、粘接等其他方式固定于冷端基板的内侧面上，本申请对此不做限定。

在一种可能的设计中，还包括隔热固定套，隔热固定套设置于冷端基板和热端基板之间，并且相对的两个端面分别与冷端基板的内侧面和热端基板的内侧面相抵接，螺母柱和螺钉隔热套的前端部固定于隔热固定套的内部。

本申请的隔热固定套的两个端部分别与冷端基板的内侧面和热端基板的内侧面相抵接，进而能够对冷端基板和热端基板起到支撑作用，防止由于螺钉和螺母柱之间的紧固力将热电制冷片压坏。此外，隔热固定套还能够对螺钉和螺母柱起到固定、定位的作用，在进行装配时也有利于快速的将螺钉旋转进入螺母柱内。

在一种可能的设计中，连接件由低导热系数材料制成，从而能够进一步保证隔热效果。

在一种可能的设计中，热电制冷片与冷端基板之间设置第一导热层，热电制冷片与热端基板之间设置第二导热层，进而能够提高热传导的效率。

可选地，第一导热层和第二导热层可以为柔性材质构成，从而可以提高接触的紧密度，提高热传导的效率。例如，该柔性材质可以为导热橡胶、导热树脂、柔性石墨等中的任意一种或者多种。

可选地，第一导热层和第二导热层的材质可以相同，也可以不同，二者的厚度等可以相同，也可以不同，本申请对此不做限定。

例如，第一导热层和第二导热层可以为导热垫，该导热垫的应用温度需满足-50～150℃，热阻小于0.1℃/W，并且厚度为0.254～0.5毫米。

在一种可能的设计中，冷端基板和热端基板为陶瓷基板、金属基板、石墨基板的任意一种。

可选地，冷端基板和热端基板的材质可以相同，也可以不同，二者的厚度等可以相同，也可以不同，本申请对此不做限定。

例如，冷端基板和热端基板的材质可以均采用紫铜，铜是最佳的导热材质，导热系数在377.19W/(m.K)，二者的厚度可以均为2毫米，从而能够起到快速的导热和均温的效果。进一步地，可以在基板的表面镀镍，从而能够达到光亮的效果。

在一种可能的设计中，还包括温度传感器和控制电路板，所述温度传感器和所述热电制冷片分别与所述控制电路板电连接。

可以通过温度传感器检测待制冷或者制热的电子设备的温度，控制电路板根据检测到的温度控制热电制冷片的工作状态。例如，加大或者减小工作的电流。再例如，调整电流方向，将热电制冷片的工作状态由制冷转为制热，或者由制热转换成制冷。

可选地，温度传感器可以设置在冷端基板的内侧面上。通过检测冷端基板的温度来间接获取待制冷或者制热的电子设备的温度，进而实现对热电制冷片的工作状态的智能调节。

可选地，温度传感器可以为热电偶、热敏电阻，电阻式温度检测器、红外线和半导体传感器等中的任意一种。

在一种可能的设计中，还包括电源引出线，所述电源引出线与所述控制电路板电连接。

在一种可能的设计中，还包括设置于热端基板上的安装件，安装件用于将热电模组固定安装在其他设备上。

在一种可能的设计中，热电制冷片包括多个，并且均匀分布于冷端基板和热端基板之间。

第二方面，提供了一种硬盘装置，该硬盘装置包括硬盘壳体、硬盘本体以及前述第一方面以及第一方面中任一种可能的设计所提供的热电模组，硬盘壳体内形成有硬盘仓，硬盘本体和热电模组设置于硬盘仓内，冷端基板与硬盘本体相连接，热端基板与硬盘壳体相连接。

由于热电模组的冷端基板与硬盘本体相连接，热端基板与硬盘壳体相连接，从而将硬盘本体产生的热量传导至硬盘壳体上，并且最终散发至环境中。

在一种可能的设计中，以某一方向来看，热电模组设置于硬盘本体的下方，冷端基板与硬盘本体的下壁面相连接，热端基板与硬盘壳体的下壳体相连接。

以上设置的好处是，通常硬盘本体的下壁面的温度较其他壁面更高一些，将热电模组设置于硬盘本体的下方，并且保持冷端基板与硬盘本体的下壁面相连接能够提高热传导的效率。

在一种可能的设计中，冷端基板与硬盘本体的下壁面之间设置有第一柔性导热垫。通过设置柔性导热垫，能够提高传热效率，并且也能够对硬盘本体起到减震的作用。

在一种可能的设计中，热端基板与硬盘壳体的下壳体之间设置有第二柔性导热垫。

第一柔性导热垫和第二柔性导热垫由柔性导热材料制成，例如该柔性导热材料可以为导热硅胶、导热硅脂等。

可选地，第一柔性导热垫和第二柔性导热垫的材质可以相同，也可以不同，二者的厚度等可以相同，也可以不同，本申请对此不做限定。

例如，第一柔性导热垫和第二柔性导热垫的厚度可以均为2.5毫米。通过设置柔性导热垫，使得硬盘本体可以上下浮动缓冲，不仅解决了不同类别硬盘电机面的凹凸不平，贴合散热难的问题，而且在一定程度上给硬盘做了减震处理。

在一种可能的设计中，硬盘壳体的下壳体的边缘部开设有多个内外贯通的散热通孔，硬盘壳体的下壳体的外壁面上设置有多个散热翅片，从而能够增加散热效率。

在一种可能的设计中，硬盘本体上设置有固定支架，通过固定支架将硬盘本体安装于硬盘壳体内，固定支架和硬盘壳体之间设置有减震垫，从而能够进一步增强对硬盘本体的减震效果。

第三方面，提供了一种电子设备，包括前述第二方面以及第二方面中任一可能的设计所提供的硬盘装置。

在一种可能的设计中，电子设备还包括主机壳体和控制主板，主机壳体内形成有主机仓，控制主板设置于主机仓内，主机仓和硬盘仓相互独立，控制主板分别与硬盘本体和热电模组电连接。

通过将控制主板和硬盘本体两个发热部件分别设置于相互独立的主机仓和硬盘仓内，使得控制主板和硬盘本体能够相互独立，二者不会发生互相级联加热的现象，有利于提高电子设备的散热性能。

可选地，可以通过线缆使控制主板分别与硬盘仓内的硬盘本体和热电模组电连接。

在一种可能的设计中，该电子设备可以是任何具有存储装置的电子设备，例如可以是智慧交通、智慧电网、车载移动执法等领域的边缘智能终端，本申请对此不做限定。

附图说明

图1是本申请实施例提供的热电模组的总体装配结构示意图。

图2是本申请实施例提供的热电模组的爆炸图。

图3是本申请实施例提供的热电模组的装配示意图。

图4是沿图1中AA截面的剖面图。

图5是沿图1中BB截面的剖面图。

图6是图5中区域C的局部放大图。

图7是本申请实施例提供的硬盘装置的爆炸图。

图8是本申请实施例提供的下壳体的截面示意图。

图9是本申请实施例提供的电子设备的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“侧”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于安装的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

为便于理解，本申请首先对“热电制冷”进行简单的介绍。

热电致冷(thermoelectric cooling)是利用半导体材料的温差电效应-即帕尔贴(peltier，又叫珀尔帖或珀耳贴)效应来实现制冷的一门新兴技术。当通直流电时，热电制冷片(thermoelectric cooler，TEC)的一面(即冷端)吸收热量，并且将热量“泵送”到另一面(即热端)，由另一面放出热量，从而实现制冷的目的。该制冷方式具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。当前，重掺杂的N型和P型的碲化铋是主要用作热电制冷片的半导体材料。

结合上述分析，热电制冷也可以被称为半导体制冷、温差电制冷、帕尔贴制冷等。因此，在本申请中，热电模组也可以被称为半导体制冷模组、温差电制冷模组、帕尔贴制冷模组等。相应地，本申请中的热电制冷片也可以被称为半导体制冷片、温差电制冷片、帕尔贴制冷片等。

另外，由于帕尔贴效应是可逆的，当直流电源极性改变时，会使热量向相反的方向转移，因此，热电制冷片还能够用来制热，热电制冷片可以被应用于既需要制冷又需要制热的特定场合。

也就是说，在本申请中，热电模组并不局限于仅仅用于制冷，也可以单独用于制热，或者同时用于制冷和制热，本申请对此不做限定。

现有技术中热电模组的冷端基板和热端基板之间的隔热效果不好，二者之间容易发生热串扰(即热流短路)的问题，使得当前的热电模组制冷或者制热效率较低。

具体地，热电模组中热电制冷片的厚度通常只有3-5毫米，设置于热电制冷片两侧的冷端基板和热端基板比较靠近，冷端基板和热端基板之间容易发生热传导、热对流和热辐射，热量由冷端基板被泵送到热端基板后，再次回到冷端基板，发生了热流短路，进而影响了热电模组的制冷或者制热效率。

综上所述，本申请提供一种热电模组、硬盘装置及电子设备，能够减少冷端基板和热端基板之间的热串扰，提高热电模组的制冷或者制热效率。

第一方面，本申请实施例首先提供一种热电模组100。该热电模组100可以应用于计算机产品(例如硬盘)、光电器件(例如激光器)、医疗器件(例如培养箱)、家电(例如空调)等多个需要制冷或者制热的领域。

图1是本申请实施例提供的热电模组100的总体装配结构示意图。图2是本申请实施例提供的热电模组100的爆炸图。图3是本申请实施例提供的热电模组100的装配示意图。

如图1至图3所示，本申请提供的热电模组100包括冷端基板1、热端基板2以及热电制冷片3。其中，热电制冷片3固定设置在冷端基板1和热端基板2之间，冷端基板1和热端基板2的面积大于热电制冷片3的面积，在冷端基板1和热端基板2之间，且未设置热电制冷片3的区域填充有隔热材料4。

具体地，本申请实施例的冷端基板1、热电制冷片3、热端基板2依次层叠设计，冷端基板1和热端基板2的面积大于热电制冷片3的面积，热电制冷片3被固定设置在冷端基板1和热端基板2之间，而在冷端基板1和热端基板2之间未设置热电制冷片3的区域填充有隔热材料4，从而在该未设置热电制冷片3的区域，由于隔热棉4的存在，冷端基板1和热端基板2之间不会发生热对流和热辐射，减少冷端基板1和热端基板2之间的热串扰，从而能够提高热电模组100的制冷或者制热效率。

在本申请实施例中，热电制冷片3包括多个(例如图1-3中所示的两个)，并且均匀的分布于冷端基板1和热端基板2之间。在其他实施例中，热电制冷片3的数量也可以为1个，或者为大于2的更多个(例如4个或者6个)，本申请对此不做限定。

在本申请实施例中，隔热材料4具有极低的导热系数，能够起到良好的隔热效果。例如，隔热材料4可以为隔热棉、海绵、塑胶、泡沫、棉纱等中的任意一种或者多种，本申请对此不做限定。

可选地，隔热材料4可以为聚乙烯发泡(polyethylene foam，PEF)保温材料，该PEF保温材料的导热系数约为0.19W/(m.K)，可以有效的减少冷端基板和热端基板之间的热串扰。

应理解，本申请中，在冷端基板1和热端基板2之间，且未设置热电制冷片3的区域填充有隔热材料4，可以是在未设置热电制冷片3的全部区域填充隔热材料4，也可以是在该全部区域中的部分区域填充隔热材料4，本申请对此不做限定。

例如，可以在冷端基板1和热端基板2之间，且未设置热电制冷片3的区域设置连接冷端基板1和热端基板2的连接件，而在除该连接件之外的区域设置隔热棉4。

在本申请实施例中，冷端基板1可以通过连接件(例如图2、3所示的螺钉5和螺母柱6)和热端基板2相连接，进而通过连接件将热电制冷片3固定设置在冷端基板1和热端基板2之间。

进一步地，本申请提供的热电模组100还包括隔热件(例如图2、3所示的隔热套7)，连接件通过隔热件与冷端基板1和/或热端基板2相连接，从而能够避免热端基板2的热量通过连接件传导至冷端基板1。

具体地，为了保证连接强度，连接件通常由金属等具有高导热能力的材料(例如金属)制成，连接件连接了冷端基板1和热端基板2，本申请通过设置至少一个隔热件，可以使得冷端基板1和热端基板2相互热隔离，热端基板2上的热量由于隔热件的隔绝作用不会通过连接件传递到冷端基板1上。进而减少了冷端基板1和热端基板2之间的热串扰，从而能够提高热电模组100的制冷或者制热效率。

可选地，该隔热件可以设置于冷端基板1和连接件之间。

可选地，该隔热件可以设置于热端基板2和连接件之间。

可选地，可以在冷端基板1和连接件之间、热端基板2和连接件之间分别设置隔热件。

容易理解的，该隔热件应当具有极低的导热系数，能够起到良好的隔热效果。可选地，该隔热件由低导热系数材料制成，例如可以是塑胶、树脂等中的至少一种。例如，该隔热件可以为聚碳酸酯(polycarbonate，PC)材质。

进一步地，为了进一步保证隔热效果，在能够保证连接强度的前提下，连接件也可以由低导热系数材料制成。

下面结合附图对本申请实施例中的连接件、隔热件做进一步说明。

图5是沿图1中BB截面的剖面图。图6是图5中区域C的局部放大图。如图2、3、5、6所示，在本申请实施例中，连接件包括相互配合的螺钉5和螺母柱6，螺钉5的外部设置有外螺纹，而螺母柱6的内表面上设置有与该外螺纹相互配合的内螺纹。隔热件包括螺钉隔热套7，该螺钉隔热套7呈现套状结构，能够防止连接件(即螺钉5)与热端基板2相接触。通过螺钉5和螺母柱6之间的紧固力将热电制冷片3夹紧在冷端基板1和热端基板2之间，并且通过螺钉隔热套7的隔热作用减少冷端基板1和热端基板2之间发生的热串扰。

具体地，可以将螺母柱6固定设置在冷端基板1的内侧面1a上，并且在热端基板2与螺母柱6相对应的位置处开设有第一通孔8，螺钉隔热套7固定设置于第一通孔8内，螺钉5穿过螺钉隔热套7与螺母柱6紧固连接。此时，由于螺钉隔热套7的存在，热端基板2不会与螺钉5进行接触，而螺钉隔热套7是由低导热材料制成，因此热端基板2上的热量无法通过螺钉5和螺母柱6传递到冷端基板1上，进而能够减少冷端基板1和热端基板2之间发生的热串扰，提高了热电模组100的制冷或者制热效率。

进一步地，在本申请实施例中，冷端基板1与第一通孔8相对应的位置处开设有第二通孔9，螺母柱6铆接于第二通孔9内，进而实现了对螺母柱6的安装固定。在其他实施方式中，螺母柱6也可以通过焊接、粘接等其他方式固定于冷端基板1的内侧面1a上，本申请对此不做限定。

在本申请实施例中，连接件为相互配合的螺钉5和螺母柱6，在其他实施例中，连接件也可以为卡扣、铆钉等其他连接结构，本申请对此不做限定。

在本申请实施例中，隔热件为螺钉隔热套7，并且固定于第一通孔8内，在其他实施方式中，隔热件也可以为其他结构，或者也可以设置于其他位置(例如设置于连接件与冷端基板1之间)，本申请对此不做限定。

如图3、5、6所示，热电模组100还包括隔热固定套10，隔热固定套10设置于冷端基板1和热端基板2之间，并且相对的两个端面分别与冷端基板1的内侧面1a和热端基板2的内侧面2a相抵接，螺母柱前端部6a和螺钉隔热套前端部7a固定于隔热固定套10的内部。

具体地，本申请的隔热固定套10的两个端部分别与冷端基板1的内侧面1a和热端基板2的内侧面2a相抵接，进而能够对冷端基板1和热端基板2起到支撑作用，防止由于螺钉5和螺母柱6之间的紧固力将热电制冷片3压坏。此外，隔热固定套10还能够对螺钉5和螺母柱6起到固定、定位的作用，在进行装配时也有利于快速的将螺钉5旋转进入螺母柱6内。

由于隔热固定套10同时与冷端基板1和热端基板2相接触，因此为了减少热串扰，隔热固定套10也应当由低导热材料制成，例如PC材质等。

容易理解的，隔热固定套10的高度应当与热电制冷片3的厚度相适配，通过以上设置，一方面能够保证螺钉5和螺母柱6之间的紧固力将热电制冷片3夹紧在冷端基板1和热端基板2之间，另一方面也能够对热电制冷片3起到保护作用，防止由于紧固力太大将热电制冷片3压坏。

此外，为了对螺钉隔热套7和螺母柱6起到良好的固定作用，隔热固定套10的尺寸应当与螺钉隔热套7和螺母柱6的尺寸相适配。一方面要求能够供螺母柱前端部6a和螺钉隔热套前端部7a固定于隔热固定套10的内部，另一方面要求隔热固定套10的内部开口不应太大，进而能够抑制螺钉隔热套7和螺母柱6在水平方向的位移。

可选地，在本申请实施例中，隔热固定套10的内部开口大于螺母柱前端部6a和螺钉隔热套前端部7a的尺寸，并且隔热固定套10的内部设置有定位凸块10a，该定位凸块10a能够对螺母柱前端部6a和/或螺钉隔热套前端部7a起到定位的作用，抑制其在水平方向的位移。

在本申请实施例中，为了提高导热效率，冷端基板1和热端基板2可以为陶瓷基板、金属基板、石墨基板等超导材料基板中的任意一种。

可选地，冷端基板1和热端基板2的材质可以相同，也可以不同，二者的厚度等可以相同，也可以不同，本申请对此不做限定。

例如，冷端基板1和热端基板2的材质可以均采用紫铜，铜是最佳的导热材质，导热系数在377.19W/(m.K)，二者的厚度可以均为2毫米，从而能够起到快速的导热和均温的效果。进一步地，可以在基板的表面镀镍，从而能够达到光亮的效果。

如图3所示，冷端基板1包括面向热端基板2一侧的冷端基板的内侧面1a和背离热端基板2一侧的冷端基板1的外侧面1b，热端基板2包括面向冷端基板1一侧的热端基板的内侧面2a以及背离冷端基板1一侧的热端基板2外侧面2b。相应地，热电制冷片3包括面向冷端基板1的第一侧面3a和面向热端基板2的第二侧面3b。

图4是沿图1中AA截面的剖面图。如图3、4所示，为了提高热传导的效率，可以在冷端基板1和热电制冷片3之间设置第一导热层11，在热端基板2和热电制冷片3之间设置第二导热层12。

具体地，第一侧面3a可以通过第一导热层11与冷端基板1的内侧面1a相连接，第二侧面3b通过第二导热层12与热端基板2的内侧面2a相连接，进而能够提高热传导的效率。

可选地，第一导热层11和第二导热层12可以为柔性材质构成，从而可以提高接触的紧密度，提高热传导的效率。例如，该柔性材质可以为导热橡胶、导热树脂、柔性石墨等中的任意一种或者多种。

在本申请实施例中，第一导热层11和第二导热层12的材质可以相同，也可以不同，二者的厚度等可以相同，也可以不同，本申请对此不做限定。

例如，第一导热层11和第二导热层12可以为导热垫，该导热垫的应用温度需满足-50～150℃，热阻小于0.1℃/W，并且厚度为0.254～0.5毫米。

如图2、3所示，本申请实施例提供的热电模组100还包括温度传感器13和控制电路板(图中未示出)，并且温度传感器13和热电制冷片3分别和控制电路板电连接，从而使得本申请实施例提供的热电模组100的工作更加智能化。

具体地，可以通过温度传感器13检测待制冷或者制热的电子设备的温度，控制电路板根据检测到的温度控制热电制冷片3的工作状态。例如，加大或者减小工作的电流。再例如，调整电流方向，将热电制冷片3的工作状态由制冷转为制热，或者由制热转换成制冷。

可选地，温度传感器13可以设置在冷端基板1的内侧面1a上。通过检测冷端基板1的温度来间接获取待制冷或者制热的电子设备的温度，进而实现对热电制冷片3的工作状态的智能调节。

可选地，温度传感器13可以为热电偶、热敏电阻，电阻式温度检测器、红外线和半导体传感器等中的任意一种。

可选地，本申请实施例提供的热电模组100还包括电源引出线14，电源引出线14与控制电路板电连接，用于为热电制冷片3、温度传感器13以及控制电路板等提供工作电源。如图1、2所示，电源引出线14的一端设置有接线端子14a，通过该接线端子14a与外部电源相连接。

如图1-5所示，本申请实施例提供的热电模组100还包括设置于热端基板2上的安装件15，安装件15用于将热电模组100固定安装在其他设备上。

在本申请实施例中，安装件15为“Z”字型前端打孔结构，共包括4个，并且分布于热端基板2的4个角上。在其他实施例中，安装件15也可以为其他形状、其他数量，并且也可以被设置于冷端基板1等其他部位上，本申请对此不做限定。

另一方面，本申请实施例还提供一种硬盘装置200，该硬盘装置200可以是机械硬盘，也可以是固态硬盘(solid state disk，SSD)等其他类型，但不限于此。图7是本申请实施例提供的硬盘装置200的爆炸图。

如图7所示，该硬盘装置200包括硬盘壳体210、硬盘本体220以及前述第一方面提供的热电模组100。

该硬盘壳体210可以由上壳体、侧部壳体、下壳体210a等多个部分构成，该多个部分共同限定出硬盘仓，硬盘本体220和热电模组100设置于该硬盘仓内，热电模组100的冷端基板1与硬盘本体220相连接，热端基板2与硬盘壳体210相连接，从而将硬盘本体220产生的热量传导至硬盘壳体210上，并且最终散发至环境中。

如图7所示，热电模组100可以设置于硬盘本体220的下方，冷端基板1与硬盘本体220的下壁面220a相连接，热端基板2与硬盘壳体210的下壳体210a相连接。以上设置的好处是，通常硬盘本体220的下壁面220a的温度较其他壁面更高一些，将热电模组100设置于硬盘本体220的下方，并且保持冷端基板1与硬盘本体220的下壁面220a相连接能够提高热传导的效率。

应理解，这里的“下方”是基于硬盘装置200正确安装或者摆放时的重力方向，也即图7中的安装方位，出于减震等方面的设计考量，硬盘底面和顶面通常是固定的，实际使用过程中，应当将底面置于最下面，而不宜倒置摆放或者安装。

为了提高传热效率，同时也为了能够对硬盘本体220起到减震的作用，本申请实施例在冷端基板1与硬盘本体220的下壁面220a之间设置有第一柔性导热垫230。

类似地，基于相同的原因，也可以在热端基板与硬盘壳体210的下壳体210a之间设置第二柔性导热垫240。

第一柔性导热垫230和第二柔性导热垫240由柔性导热材料制成，例如该柔性导热材料可以为导热硅胶、导热硅脂等。

在本申请实施例中，第一柔性导热垫230和第二柔性导热垫240的材质可以相同，也可以不同，二者的厚度等可以相同，也可以不同，本申请对此不做限定。

例如，第一柔性导热垫230和第二柔性导热垫240的厚度可以均为2.5毫米。通过设置柔性导热垫，使得硬盘本体220可以上下浮动缓冲，不仅解决了不同类别硬盘电机面的凹凸不平，贴合散热难的问题，而且在一定程度上给硬盘做了减震处理。

如图7所示，硬盘本体220上设置有固定支架220b，通过固定支架220b将硬盘本体220安装于硬盘壳体210上(并且位于硬盘仓内)，为了进一步提高减震效果，固定支架220b和硬盘壳体210之间可以设置有减震垫。

例如，可以使用螺丝穿过固定支架220b以此来将硬盘本体220固定在硬盘壳体210上，在螺丝和固定支架220b之间可以设置橡胶减震垫，以此起到减震缓冲的作用。

热电模组100上的温度传感器13可以对硬盘仓内或者硬盘本体220的温度进行检测，并且通过控制电路板对热电制冷片3的工作状态进行控制，例如根据检测到的温度加大制冷或者制热的电流，或者减少制冷或者制热的电流，或者改变电流方向，将制冷/制热状态改变为制热/制冷状态。最终调节硬盘仓内的温度在5～55℃之间，以保证硬盘装置200的正常工作。

例如，硬盘装置200在运行中，温度传感器13会识别到整个硬盘仓的温度，当传感器13检测到硬盘仓温度过高，则会通过硬盘本体220下方的热电模组100进行制冷从而形成局部低温。当温度传感器13检测到硬盘仓温度过低，热电模组100则会通过逆向同流进行加热。

本申请提供的热电模组100能够减少冷端基板1和热端基板2之间的热串扰，具有较高的制冷或者制热效率，由此也使得本申请提供的硬盘装置200具有更高的工作性能，有利于提高用户的使用体验。

进一步地，在室外环境温度适中(例如春秋季节)时，热电模组100可以不工作，可以通过室外环境对硬盘本体220进行自然散热。此时，可以在下壳体210a的边缘部开设有多个内外贯通的散热通孔211，并且在下壳体210a的外壁面上设置有多个散热翅片212，以此来强化换热。

图8是本申请实施例提供的下壳体210a的截面示意图。如图8所示，该散热通孔211可以为上下贯通的喉形仿生通孔，自壳体的内侧向外侧逐渐变大，从而能够提高自然对流换热的效率。多个散热翅片212可以均匀排布于下壳体210a的外壁面上。通过以上设置，硬盘本体220产生的热量依次通过第一柔性导热垫230、热电模组100、第二柔性导热垫240之后传导至下壳体210a，并且通过散热通孔211、散热翅片212自然散发至环境中，从而实现对硬盘本体220的自然冷却。

再一方面，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括前述方面提供的硬盘装置200。该电子设备可以是任何具有存储装置的设备，例如可以是智慧交通、智慧电网、车载移动执法等领域的边缘智能终端，本申请对此不做限定。

请参阅图9，图9是本申请实施例提供的电子设备500的示意图。如图9所示，该电子设备500包括硬盘装置200，该硬盘装置200包括硬盘壳体210，在该硬盘壳体210内形成有硬盘仓，在该硬盘仓内设置有硬盘本体220和热电模组100。该电子设备500还包括主机壳体510和控制主板520，在主机壳体510内形成有主机仓，控制主板520设置于主机仓内。并且该主机仓和硬盘仓互相独立，控制主板520分别与硬盘仓内的硬盘本体220和热电模组100电连接。

通过将控制主板520和硬盘本体220两个发热部件分别设置于相互独立的主机仓和硬盘仓内，使得控制主板520和硬盘本体220在空间布局上能够相互独立，二者不会发生互相级联加热的现象，有利于提高电子设备500的散热性能。

可选地，可以通过线缆使控制主板520分别与硬盘仓内的硬盘本体220和热电模组100电连接。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种热电模组，其特征在于，包括：热电制冷片、冷端基板以及热端基板，所述热电制冷片固定设置在所述冷端基板和所述热端基板之间，所述冷端基板和所述热端基板的面积大于所述热电制冷片的面积，在所述冷端基板和所述热端基板之间，且未设置所述热电制冷片的区域填充有隔热材料。

2.根据权利要求1所述的热电模组，其特征在于，所述冷端基板通过连接件连接所述热端基板，通过所述连接件将所述热电制冷片固定设置在所述冷端基板和所述热端基板之间。

3.根据权利要求2所述的热电模组，其特征在于，还包括隔热件，所述连接件通过所述隔热件与所述冷端基板和/或所述热端基板相连接。

4.根据权利要求3所述的热电模组，其特征在于，所述连接件包括相互配合使用的螺钉和螺母柱，所述隔热件包括螺钉隔热套，所述螺母柱固定设置于所述冷端基板的内侧面上，所述热端基板与所述螺母柱相对应的位置处开设有第一通孔，所述螺钉隔热套固定设置于所述第一通孔内，所述螺钉穿过所述螺钉隔热套与所述螺母柱紧固连接。

5.根据权利要求4所述的热电模组，其特征在于，所述冷端基板与所述第一通孔相对应的位置处开设有第二通孔，所述螺母柱铆接于所述第二通孔内。

6.根据权利要求4或5所述的热电模组，其特征在于，还包括隔热固定套，所述隔热固定套设置于所述冷端基板和所述热端基板之间，并且相对的两个端面分别与所述冷端基板的内侧面和所述热端基板的内侧面相抵接，所述螺母柱和所述螺钉隔热套的前端部固定于所述隔热固定套的内部。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的热电模组，其特征在于，所述连接件由低导热系数材料制成。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的热电模组，其特征在于，所述热电制冷片与所述冷端基板之间设置第一导热层，所述热电制冷片与所述热端基板之间设置第二导热层。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的热电模组，其特征在于，所述冷端基板和所述热端基板为陶瓷基板、金属基板、石墨基板的任意一种。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的热电模组，其特征在于，还包括温度传感器和控制电路板，所述温度传感器和所述热电制冷片分别与所述控制电路板电连接。

11.根据权利要求10所述的热电模组，其特征在于，还包括电源引出线，所述电源引出线与所述控制电路板电连接。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的热电模组，其特征在于，还包括设置于所述热端基板上的安装件，所述安装件用于将所述热电模组固定安装在其他设备上。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的热电模组，其特征在于，所述热电制冷片包括多个，并且均匀分布于所述冷端基板和所述热端基板之间。

14.一种硬盘装置，其特征在于，包括硬盘壳体、硬盘本体以及如权利要求1-13中任一项所述的热电模组，所述硬盘壳体内形成有硬盘仓，所述硬盘本体和所述热电模组设置于所述硬盘仓内，所述冷端基板与所述硬盘本体相连接，所述热端基板与所述硬盘壳体相连接。

15.根据权利要求14所述的硬盘装置，其特征在于，所述热电模组设置于所述硬盘本体的下方，所述冷端基板与所述硬盘本体的下壁面相连接，所述热端基板与所述硬盘壳体的下壳体相连接。

16.根据权利要求15所述的硬盘装置，其特征在于，所述冷端基板与所述硬盘本体的下壁面之间设置有第一柔性导热垫。

17.根据权利要求15或16所述的硬盘装置，其特征在于，所述热端基板与所述硬盘壳体的下壳体之间设置有第二柔性导热垫。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的硬盘装置，其特征在于，所述硬盘壳体的下壳体的边缘部开设有多个内外贯通的散热通孔，所述硬盘壳体的下壳体的外壁面上设置有多个散热翅片。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的硬盘装置，其特征在于，所述硬盘本体上设置有固定支架，通过所述固定支架将所述硬盘本体安装于所述硬盘壳体内，所述固定支架和所述硬盘壳体之间设置有减震垫。

20.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求14-19中任一项所述的硬盘装置。

21.根据权利要求20所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括主机壳体和控制主板，所述主机壳体内形成有主机仓，所述控制主板设置于所述主机仓内，所述主机仓和所述硬盘仓相互独立，所述控制主板分别与所述硬盘本体和所述热电模组电连接。

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