CN211045477U - 一种柔性热电器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种柔性热电器件，包括：第一柔性基板，由多个尺寸形状一致的分层薄膜堆叠压合而成，所述第一柔性基板的一侧表面设有第一金属层；第一金属层，一面电镀贴附在所述第一柔性基板的表面，另一面蚀刻有第一连接电路，所述第一连接电路用于与热电晶体器件连接；热电晶体器件，分为间隔分布的N型热电晶体和P型热电晶体；所述第二连接电路、第二金属层、第二柔性基板相对热电晶体器件的中心截面分别与第一连接电路、第一金属层、第一柔性基板一一对称分布。具有柔性结构特性的热电器件，可根据实际应用环境，灵活耐用，应用范围广，而且其具有柔性，在使用过程中受力发生弯折移动也不易损坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及热电器件技术领域，具体涉及一种柔性热电器件。
背景技术
热电转换器件一般由三部分组成：热源、热沉和热电堆。热电堆是由一系列串联的能够将热能转换成电能的热电对组成。热电对一般由不同类型的N/P型热电材料组成，当其两端，即热源端和热沉端出现温度梯度时，其两端可产生电势差。
目前常见的热电器件的将一系列热电对设置在由陶瓷制成。这种陶瓷结构的热电器件应用环境范围较窄，只适用于具有平面结构的放置环境，而且这种热电器件在使用时很容易碎裂而无法使用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种柔性热电器件来解决陶瓷热电器件应用环境范围较窄且容易碎裂的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种柔性热电器件，包括：
第一柔性基板，由多个尺寸形状一致的分层薄膜堆叠压合而成，所述第一柔性基板的一侧表面设有第一金属层；
第一金属层，一面电镀贴附在所述第一柔性基板的表面，另一面蚀刻有第一连接电路，所述第一连接电路用于与热电晶体器件连接；
热电晶体器件，分为间隔分布的N型热电晶体和P型热电晶体，所述N型热电晶体与P型热电晶体一端与所述第一连接电路连接形成电串联，另一端与第二连接电路连接形成电串联；
所述第二连接电路蚀刻在第二金属层上，所述第二金属层电镀贴附在第二柔性基板上；
所述第二连接电路、第二金属层、第二柔性基板相对热电晶体器件的中心截面分别与第一连接电路、第一金属层、第一柔性基板一一对称分布。
作为本实用新型的一种改进，所述第一柔性基板、第二柔性基板均由多层聚酰亚胺薄膜堆叠压合而成。
作为本实用新型的一种改进，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为0.01-0.06mm，所述第一柔性基板、第二柔性基板的厚度为0.03-0.10mm。
作为本实用新型的一种改进，所述第一金属层、第二金属层的厚度为0.005-0.01mm。
作为本实用新型的一种改进，所述第一金属层、第二金属层为金、镍、锡、铜中的一种。
作为本实用新型的一种改进，所述热电晶体器件的厚度为0.1-1mm。
作为本实用新型的一种改进，所述第一连接电路、第二连接电路为FPC连接电路且厚度为0.01-0.05mm。
作为本实用新型的一种改进，所述第一柔性基板、第二柔性基板为方形结构，首尾串联的所述热电晶体器件的两端均与电压输出件的一端连接，两个所述电压输出件另一端为自由端且平行固接在所述第一柔性基板的同一侧，所述电压输出件包括：
壳体，呈圆形管状结构，粘接固定在所述第一柔性基板的内表面，其内腔中设有自胀套筒；
自胀套筒，内部设有容许导线穿过的通孔，所述自胀套筒的外壁呈锥台状，所述自胀套筒的一端为瓣状结构的自胀端，所述自胀端的外周还设有凸缘，所述自胀套筒的另一端为自由端且位于所述壳体的外部；
弹性套，套设在所述自胀套筒上位于壳体内部的部分，所述弹性套的两端分别设有第一卡环和第二卡环，所述第一卡环卡接在所述壳体的内壁上且与所述自胀套筒的凸缘紧密贴合，所述第二卡环滑动设置在所述壳体内部且贴合在所述自胀套筒与弹性套平齐的端面，压紧螺栓与所述自胀套筒螺纹连接且紧固在所述壳体的端部。
作为本实用新型的一种改进，一根所述导线与其中一个N型热电晶体相连的第一金属层相连，另一根导线与其中一个P型热电晶体相连的第二金属层相连。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的俯视图；
图3为本实用新型的电压输出件的结构示意图；
图4为本实用新型的电压输出件的安装爆炸图。
图中各构件为：
1-第一柔性基板，2-第一金属层，3-第一连接电路，4-N型热电晶体，5-P型热电晶体， 6-第二连接电路，7-第二金属层，8-第二柔性基板，9-电压输出件，91-壳体，92-自胀套筒，92a-自胀端，92b-凸缘，92c-自由端，93-导线，94-弹性套，95-第一卡环，96-第二卡环，97-压紧螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，一种柔性热电器件，包括：
第一柔性基板1，由多个尺寸形状一致的分层薄膜堆叠压合而成，所述第一柔性基板1 的一侧表面设有第一金属层2；
第一金属层2，一面电镀贴附在所述第一柔性基板1的表面，另一面蚀刻有第一连接电路3，所述第一连接电路3用于与热电晶体器件连接；
热电晶体器件，分为间隔分布的N型热电晶体4和P型热电晶体5，所述N型热电晶体4与P型热电晶体5一端与所述第一连接电路3连接形成电串联，另一端与第二连接电路6连接形成电串联；
所述第二连接电路6蚀刻在第二金属层7上，所述第二金属层7电镀贴附在第二柔性基板8上；
所述第二连接电路6、第二金属层7、第二柔性基板8相对热电晶体器件的中心截面分别与第一连接电路3、第一金属层2、第一柔性基板1一一对称分布。
所述第一柔性基板1、第二柔性基板8均由多层聚酰亚胺薄膜堆叠压合而成。多层形状大小一样的聚酰亚胺薄膜在压合机的压合下形成一个整体，构成相对而设的第一柔性基板1、第二柔性基板8。
所述聚酰亚胺薄膜的厚度为0.01-0.06mm，所述第一柔性基板1、第二柔性基板8的厚度为0.03-0.10mm。
所述第一金属层2、第二金属层7的厚度为0.005-0.01mm。
所述第一金属层2、第二金属层7为金、镍、锡、铜中的一种。
所述热电晶体器件的厚度为0.1-1mm。
所述第一连接电路3、第二连接电路6为FPC连接电路且厚度为0.01-0.05mm。
上述技术方案的工作原理：本技术方案利用柔性基板替代传统陶瓷基板的理念并在结构上作出想适应的调整从而构成热电器件的整个结构。其具体结构为，采用两个大小形状尺寸材料均相同的第一柔性基板和第二柔性基板作为基体，再在二者之间设置热电转换装置，其中热电转换装置的核心元件为可以将温差传化为电势差的N型热电晶体、P型热电晶体，而N型热电晶体、P型热电晶体则分别通过蚀刻在第一金属层2和第二金属层7上的第一连接电路3、第二连接电路6首尾串联从而输出电压，将热量转化为电能。此外为了适应热电器件的柔性特征，各个N型热电晶体、P型热电晶体采用间隔布置的方式，同时第一连接电路3、第二连接电路6也采用FPC柔性电路。
上述技术方案的有益效果：具有柔性结构特性的热电器件，可根据实际应用环境，灵活耐用，应用范围广，而且其具有柔性，在使用过程中受力发生弯折移动也不易损坏。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一柔性基板1、第二柔性基板8为方形结构，首尾串联的所述热电晶体器件的两端均与电压输出件9的一端连接，两个所述电压输出件9另一端为自由端且平行固接在所述第一柔性基板1的同一侧，所述电压输出件9包括：
壳体91，呈圆形管状结构，粘接固定在所述第一柔性基板1的内表面，其内腔中设有自胀套筒92；
自胀套筒92，内部设有容许导线93穿过的通孔，所述自胀套筒92的外壁呈锥台状，所述自胀套筒92的一端为瓣状结构的自胀端92a，所述自胀端92a的外周还设有凸缘92b，所述自胀套筒92的另一端为自由端92c且位于所述壳体91的外部；
弹性套94，套设在所述自胀套筒92上位于壳体91内部的部分，所述弹性套94的两端分别设有第一卡环95和第二卡环96，所述第一卡环95卡接在所述壳体91的内壁上且与所述自胀套筒92的凸缘92b紧密贴合，所述第二卡环96滑动设置在所述壳体91内部且贴合在所述自胀套筒92与弹性套94平齐的端面，压紧螺栓97与所述自胀套筒92螺纹连接且紧固在所述壳体91的端部。
一根所述导线93与其中一个N型热电晶体相连的第一金属层2连接，另一根导线93与其中一个P型热电晶体相连的第二金属层7连接。
上述技术方案的工作原理：传统的陶瓷基板一般是直接采用普通的电线将热电器件所产生的电能引导连接至存储电池或使用装置中去。而由于本实用新型采用的柔性结构的热电器件，如果直接使用普通的电线，在柔性热电器件发生必要的弯折时，电线会有一定几率卡入N型热电晶体、P型热电晶体之间的间隔中，严重的会导致整个热电器件损坏无效。为了避免此种现象的发生，在导出热电器件中的电量时，采用固定结构的电压输出件导出电压，一方面可以防止导出电线卡入热电晶体的间隔中，另一方面也能对导线起到保护作用。该电压输出件采用硬性壳体结构，将壳体固定粘接在第一柔性基板上，使电压输出件相对热电器件固定。此外为了保证导线能够相对热电器件也保持固定不动，采用自胀套筒92将导线置于壳体内部，导线的一部分穿过自胀套筒92中心的通孔然后再由壳体的另一端穿出，并利用第一卡环95和第二卡环96对导线的轴向位置及径向位置进行限定。此外为了进一步确保导线能够与壳体紧密固定不会发生移动，采用螺纹相连接的自胀套筒92与压紧螺栓97的配合，使自胀套筒92在压紧螺栓97的作用下向四周膨胀扩散，从而增加自胀套筒92与壳体内腔之间的静摩擦力。
上述技术方案的有益效果：通过壳体以及自胀套筒92的导向限定作用，可以有效避免用于采集输出电量的导线不会卡入热电晶体的间隔中，从而确保热电器件能够有效持续的使用下去。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内中。
Claims (9)
1.一种柔性热电器件，其特征在于，包括：
第一柔性基板(1)，由多个尺寸形状一致的分层薄膜堆叠压合而成，所述第一柔性基板(1)的一侧表面设有第一金属层(2)；
第一金属层(2)，一面电镀贴附在所述第一柔性基板(1)的表面，另一面蚀刻有第一连接电路(3)，所述第一连接电路(3)用于与热电晶体器件连接；
热电晶体器件，分为间隔分布的N型热电晶体(4)和P型热电晶体(5)，所述N型热电晶体(4)与P型热电晶体(5)一端与所述第一连接电路(3)连接形成电串联，另一端与第二连接电路(6)连接形成电串联；
所述第二连接电路(6)蚀刻在第二金属层(7)上，所述第二金属层(7)电镀贴附在第二柔性基板(8)上；
所述第二连接电路(6)、第二金属层(7)、第二柔性基板(8)相对热电晶体器件的中心截面分别与第一连接电路(3)、第一金属层(2)、第一柔性基板(1)一一对称分布。
2.根据权利要求1所述的一种柔性热电器件，其特征在于，所述第一柔性基板(1)、第二柔性基板(8)均由多层聚酰亚胺薄膜堆叠压合而成。
3.根据权利要求2所述的一种柔性热电器件，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为0.01-0.06mm，所述第一柔性基板(1)、第二柔性基板(8)的厚度为0.03-0.10mm。
4.根据权利要求1所述的一种柔性热电器件，其特征在于，所述第一金属层(2)、第二金属层(7)的厚度为0.005-0.01mm。
5.根据权利要求1所述的一种柔性热电器件，其特征在于，所述第一金属层(2)、第二金属层(7)为金、镍、锡、铜中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种柔性热电器件，其特征在于，所述热电晶体器件的厚度为0.1-1mm。
7.根据权利要求1所述的一种柔性热电器件，其特征在于，所述第一连接电路(3)、第二连接电路(6)为FPC连接电路且厚度为0.01-0.05mm。
8.根据权利要求1所述的一种柔性热电器件，其特征在于，所述第一柔性基板(1)、第二柔性基板(8)为方形结构，首尾串联的所述热电晶体器件的两端均与电压输出件(9)的一端连接，两个所述电压输出件(9)另一端为自由端且平行固接在所述第一柔性基板(1)的同一侧，所述电压输出件(9)包括：
壳体(91)，呈圆形管状结构，粘接固定在所述第一柔性基板(1)的内表面，其内腔中设有自胀套筒(92)；
自胀套筒(92)，内部设有容许导线(93)穿过的通孔，所述自胀套筒(92)的外壁呈锥台状，所述自胀套筒(92)的一端为瓣状结构的自胀端(92a)，所述自胀端(92a)的外周还设有凸缘(92b)，所述自胀套筒(92)的另一端为自由端(92c)且位于所述壳体(91)的外部；
弹性套(94)，套设在所述自胀套筒(92)上位于壳体(91)内部的部分，所述弹性套(94)的两端分别设有第一卡环(95)和第二卡环(96)，所述第一卡环(95)卡接在所述壳体(91)的内壁上且与所述自胀套筒(92)的凸缘(92b)紧密贴合，所述第二卡环(96)滑动设置在所述壳体(91)内部且贴合在所述自胀套筒(92)与弹性套(94)平齐的端面，压紧螺栓(97)与所述自胀套筒(92)螺纹连接且紧固在所述壳体(91)的端部。
9.根据权利要求8所述的一种柔性热电器件，其特征在于，一根所述导线(93)与其中一个N型热电晶体相连的第一金属层(2)连接，另一根导线(93)与其中一个P型热电晶体相连的第二金属层(7)连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111554793A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-08-18 | 中国农业大学 | 一种复合式全柔性发电单元体和人体可穿戴电子设备 |
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2019
- 2019-11-22 CN CN201922038282.5U patent/CN211045477U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111554793A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-08-18 | 中国农业大学 | 一种复合式全柔性发电单元体和人体可穿戴电子设备 |
| CN111554793B (zh) * | 2020-03-23 | 2021-10-15 | 中国农业大学 | 一种复合式全柔性发电单元体和人体可穿戴电子设备 |
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