DE102012209619A1 - Thermoelectric element for converting energy between thermal energy and electrical energy and a method for disassembling the thermoelectric element - Google Patents

Thermoelectric element for converting energy between thermal energy and electrical energy and a method for disassembling the thermoelectric element Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schafft ein thermoelektrisches Element zur Umwandlung von Energie zwischen thermischer Energie und elektrischer Energie mit: einem ersten thermoelektrischen Schenkel (10), einem zweiten thermoelektrischen Schenkel (20), wobei der erste thermoelektrische Schenkel (10) einen ersten magnetischen Bereich (10a) aufweist und der zweite thermoelektrische Schenkel (20) einen zweiten magnetischen Bereich (20a) aufweist, und einer ersten magnetischen Leiterbahneinrichtung (30), welche mit dem ersten und dem zweiten magnetischen Bereich (10a; 20a) magnetisch-kraftschlüssig verbunden ist. Des Weiteren schafft die Erfindung ein Verfahren zum Auseinanderbauen des thermoelektrischen Elements.The invention provides a thermoelectric element for converting energy between thermal energy and electrical energy, comprising: a first thermoelectric leg (10), a second thermoelectric leg (20), the first thermoelectric leg (10) having a first magnetic region (10a) and the second thermoelectric leg (20) has a second magnetic region (20a) and a first magnetic track device (30) which is magnetically frictionally connected to the first and second magnetic regions (10a; 20a). Furthermore, the invention provides a method for disassembling the thermoelectric element.

Description

Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Element (auch Thermopaar genannt) zur Umwandlung von Energie zwischen thermischer Energie und elektrischer Energie und ein Verfahren zum Auseinanderbauen des thermoelektrischen Elements.The invention relates to a thermoelectric element (also called thermocouple) for the conversion of energy between thermal energy and electrical energy and a method for disassembly of the thermoelectric element.

Stand der TechnikState of the art

2 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines beispielhaften thermoelektrischen Elements, und 3 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines beispielhaften thermoelektrischen Moduls mit in Reihe geschalteten thermoelektrischen Elementen. 2 is a schematic representation of the structure of an exemplary thermoelectric element, and 3 is a schematic representation of the structure of an exemplary thermoelectric module with series-connected thermoelectric elements.

Derartige thermoelektrische Elemente bzw. daraus zusammengesetzte thermoelektrische Module sind aus einzelnen thermoelektrischen Schenkeln 10, 20 aufgebaut, wie es beispielsweise in der AT 410 492 B beschrieben wird. Dabei sieht der Aufbau ein Alternieren der Schenkel vom p-Typ (Leitungsmechanismus durch Defektelektronen) bzw. n-Typ (Leitungsmechanismus durch Elektronen) vor. Such thermoelectric elements or thermoelectric modules composed thereof are made of individual thermoelectric legs 10 . 20 built, as for example in the AT 410 492 B is described. In this case, the structure provides for alternating the legs of the p-type (conduction mechanism by defect electrons) and n-type (conduction mechanism by electrons).

4a) ist eine schematische Darstellung des kraftschlüssigen Aufbaus eines beispielhaften thermoelektrischen Elements, und 4b) ist eine schematische Darstellung des stoffschlüssigen Aufbaus eines weiteren beispielhaften thermoelektrischen Elements. 4a ) is a schematic representation of the frictional structure of an exemplary thermoelectric element, and 4b ) is a schematic representation of the cohesive structure of another exemplary thermoelectric element.

Es gibt im Wesentlichen zwei Arten des Modulbaus. Der Unterschied zwischen diesen beiden Modulbauarten liegt in der thermischen und elektrischen Anbindung der einzelnen Bauteile. Diese kann kraftschlüssig F, wie in 4a) dargestellt, oder stoffschlüssig S, wie in 4b) dargestellt, erfolgen. Darüber hinaus sind auch Kombinationen aus den beiden vorgenannten Modulbauarten möglich. Durch die Vielzahl der in Reihe geschalteten thermoelektrischen Schenkel 10, 20, wie in 3 dargestellt, erhöht sich bei stoffschlüssiger Bauweise des Moduls das Risiko eines Modulausfalls, da durch die stoffschlüssige Bauweise die mechanische Belastung für die thermoelektrischen Schenkel 10, 20 und die Verbindungsstellen mindestens eine Größenordnung höher ist als bei kraftschlüssiger Bauweise. Bereits eine einzige Unterbrechung des Stromflusses, beispielsweise durch einen Riss in einem thermoelektrischen Schenkel oder durch eine abgelöste Verbindungsstelle, führt dazu, dass das Modul ausfällt. Module nach dem heutigen Stand der Technik sind aufgrund ihres stoffschlüssigen Aufbaus im Falle eines Defektes nicht zu reparieren sondern können nur ausgetauscht werden. Die im Modul enthaltenen wertvollen Metalle können darüber hinaus nur mit großem Aufwand wiederverwertet werden. Für eine Wiederverwertung muss das Modul wieder in seine ursprünglichen Bestandteile zurückgebaut wird.There are essentially two types of modular construction. The difference between these two types of modules lies in the thermal and electrical connection of the individual components. This can be frictionally F, as in 4a ), or materially S, as in 4b ) shown. In addition, combinations of the two aforementioned modular types are possible. Due to the large number of series-connected thermoelectric legs 10 . 20 , as in 3 In the case of a material-locking construction of the module, the risk of a module failure increases because the material-locking construction reduces the mechanical load on the thermoelectric legs 10 . 20 and the joints is at least an order of magnitude higher than in non-positive construction. Already a single interruption of the current flow, for example by a crack in a thermoelectric leg or by a detached connection point, causes the module to fail. Modules according to the current state of the art can not be repaired in the event of a defect due to their cohesive structure but can only be replaced. In addition, the valuable metals contained in the module can be recycled only with great effort. For recycling, the module must be restored to its original components.

Stand der Technik ist ferner die stoffschlüssige Verbindung zwischen den thermoelektrischen Schenkeln 10, 20 und den Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60. Diese stoffschlüssigen Verbindungen sind anfällig für Rissbildung bzw. können durch Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizienten das thermoelektrische Material insbesondere bei thermozyklischer Beanspruchung zerrütten. Darüber hinaus sind bei stoffschlüssiger Verbindung thermische Prozessschritte notwendig, die bei Temperaturen durchgeführt werden, die deutlich über der maximalen Betriebstemperatur des Moduls liegen. Diese thermischen Prozessschritte erfordern zum Beispiel bei thermoelektrischen Materialien wie den Skutteruditen die einzelnen Schenkel vor dem Vakuumlöten zu beschichten, um eine Sublimation von Antimon aus dem Material heraus zu vermeiden. Beim kraftschlüssigen Aufbau sind sehr hohe Kräfte notwendig sind, um ein Modul zuverlässig im Verbund zu halten und so gute thermische und elektrische Kontakte zu gewährleisten. Diese Kräfte können pro Modul bis zu 1000 N betragen.State of the art is also the cohesive connection between the thermoelectric legs 10 . 20 and the conductor track devices 30 . 50 . 60 , These cohesive connections are susceptible to cracking or, due to differences in the coefficient of thermal expansion, can disrupt the thermoelectric material, in particular under thermocycling. In addition, in material-locking connection thermal process steps are necessary, which are carried out at temperatures that are well above the maximum operating temperature of the module. For example, in thermoelectric materials such as skutterudites, these thermal process steps require the individual legs to be coated prior to vacuum brazing to avoid sublimation of antimony from the material. When frictional structure very high forces are necessary to hold a module reliably in the composite and thus to ensure good thermal and electrical contacts. These forces can be up to 1000 N per module.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft ein thermoelektrisches Element zur Umwandlung von Energie zwischen thermischer Energie und elektrischer Energie, das folgende Komponenten aufweist: einen ersten thermoelektrischen Schenkel, einen zweiten thermoelektrischen Schenkel, wobei der erste thermoelektrische Schenkel einen ersten magnetischen Bereich aufweist und der zweite thermoelektrische Schenkel einen zweiten magnetischen Bereich aufweist, und eine erste magnetische Leiterbahneinrichtung, welche mit dem ersten und dem zweiten magnetischen Bereich magnetisch-kraftschlüssig verbunden ist. Magnetisch-kraftschlüssig bedeutet, dass der Kraftschluss durch die magnetische Anziehungskraft bewirkt wird.The present invention provides a thermoelectric element for converting energy between thermal energy and electrical energy, comprising: a first thermoelectric leg, a second thermoelectric leg, wherein the first thermoelectric leg has a first magnetic region and the second thermoelectric leg has a second Magnetic region, and a first magnetic conductor device, which is connected to the first and the second magnetic region magnetic force-locking. Magnetic-positive means that the adhesion is caused by the magnetic attraction.

Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Auseinanderbauen eines thermoelektrischen Elements.The present invention also provides a method of disassembling a thermoelectric element.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Preferred developments are the subject of the respective subclaims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können weich- und hartmagnetische Materialien zum Aufbau eines thermoelektrischen Moduls Verwendung finden. Dadurch kann ein kraftschlüssig aufgebautes Modul vorteilhaft realisiert werden, das auch ohne äußere Kraft seinen kraftschlüssigen Aufbau behält bzw. nur sehr geringe äußere Kräfte benötigt um zuverlässig zu funktionieren. Dadurch kann im Gegensatz zur rein kraftschlüssigen Modulbauart das Gehäuse, das die Anpresskraft für die Module aufnimmt, sehr viel weniger massiv ausgeführt sein oder sogar genauso ausgeführt sein wie bei der stoffschlüssigen Modulbauart.In the device according to the invention, soft and hard magnetic materials can be used to construct a thermoelectric module. As a result, a frictionally constructed module can be advantageously realized, which retains its frictional structure even without external force or requires only very small external forces to function reliably. As a result, in contrast to the purely non-positive modular design, the housing, which receives the contact force for the modules, be much less solid or even designed as in the cohesive modular design.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, wobei der erste thermoelektrische Schenkel einen dritten magnetischen Bereich aufweist und der zweite thermoelektrische Schenkel einen vierten magnetischen Bereich aufweist; und wobei eine zweite magnetische Leiterbahneinrichtung vorgesehen ist, welche mit dem dritten magnetischen Bereich magnetisch-kraftschlüssig verbunden ist und wobei eine dritte magnetische Leiterbahneinrichtung vorgesehen ist, welche mit dem vierten magnetischen Bereich magnetisch-kraftschlüssig verbunden ist, besteht ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Modulaufbaus unter Nutzung von Magnetkräften darin, dass für den Modulaufbau und die Verbindungstechnik keine Prozessschritte notwendig sind, in denen das Material höheren Temperaturen als den späteren Betriebstemperaturen ausgesetzt ist. Dadurch wird eine höhere Lebensdauer der thermoelektrischen Schenkel und insbesondere der Beschichtung auf den Schenkeln sichergestellt. According to a preferred development, wherein the first thermoelectric leg has a third magnetic region and the second thermoelectric leg has a fourth magnetic region; and wherein a second magnetic track device is provided, which is magnetically-positively connected to the third magnetic region and wherein a third magnetic track device is provided, which is magnetically-positively connected to the fourth magnetic region, there is a further advantage of the module structure according to the invention under use of magnetic forces in that for the module structure and the connection technology no process steps are necessary, in which the material is exposed to higher temperatures than the later operating temperatures. This ensures a longer service life of the thermoelectric legs and in particular the coating on the legs.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, zwischen dem ersten magnetischen Bereich und der ersten magnetischen Leiterbahneinrichtung sowie dem zweiten magnetischen Bereich und der ersten magnetischen Leiterbahneinrichtung zusätzlich zumindest teilweise eine erste elektrische Leitschicht vorgesehen ist, ergibt sich der Vorteil einer besseren elektrischen Ankopplung der thermoelektrischen Schenkel an die magnetischen Leiterbahneinrichtungen.According to a preferred development, between the first magnetic region and the first magnetic conductor device and the second magnetic region and the first magnetic conductor device additionally at least partially a first electrical conductive layer is provided, there is the advantage of a better electrical coupling of the thermoelectric legs to the magnetic conductor tracks ,

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, wobei zwischen dem dritten magnetischen Bereich und der zweiten magnetischen Leiterbahneinrichtung zusätzlich zumindest teilweise eine zweite elektrische Leitschicht vorgesehen ist, ergibt sich der Vorteil einer noch besseren elektrischen Ankopplung der thermoelektrischen Schenkel an die magnetischen Leiterbahneinrichtungen.According to a preferred refinement, wherein at least partially a second electrical conduction layer is additionally provided between the third magnetic region and the second magnetic conduction device, there is the advantage of an even better electrical coupling of the thermoelectric legs to the magnetic conductor path devices.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, wobei zwischen vierten magnetischen Bereich und der dritten magnetischen Leiterbahneinrichtung zusätzlich zumindest teilweise eine dritte elektrische Leitschicht vorgesehen ist, ergibt sich der Vorteil einer noch besseren elektrischen Ankopplung der thermoelektrischen Schenkel an die magnetischen Leiterbahneinrichtungen.According to a preferred development, wherein at least partially a third electrical conduction layer is provided between the fourth magnetic region and the third magnetic conduction device, there is the advantage of an even better electrical coupling of the thermoelectric legs to the magnetic trace devices.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wobei die erste magnetische Leiterbahneinrichtung eine erste Vertiefung zur Aufnahme des ersten magnetischen Bereichs und eine zweite Vertiefung zur Aufnahme des zweiten magnetischen Bereichs aufweist, ergibt sich der Vorteil der weitgehenden Robustheit des Aufbaus gegen alle Arten von Erschütterungen, die Scherkräfte auf die einzelnen Bauteile ausüben können. According to a preferred development, wherein the first magnetic track device has a first recess for receiving the first magnetic area and a second recess for receiving the second magnetic area, the advantage of the far-reaching robustness of the structure against all types of shocks, the shear forces on the individual Can exercise components.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, wobei die zweite magnetische Leiterbahneinrichtung eine dritte Vertiefung zur Aufnahme des dritten magnetischen Bereichs aufweist und/oder wobei die dritte magnetische Leiterbahneinrichtung eine vierte Vertiefung zur Aufnahme des vierten magnetischen Bereichs aufweist, ergibt sich ebenfalls der Vorteil der weitgehenden Robustheit des Aufbaus gegen alle Arten von Erschütterungen, die Scherkräfte auf die einzelnen Bauteile ausüben können. According to a preferred development, wherein the second magnetic strip conductor device has a third recess for receiving the third magnetic area and / or wherein the third magnetic strip line device has a fourth recess for receiving the fourth magnetic area, the advantage of the far-reaching robustness of the construction also results all kinds of vibrations that can exert shear forces on the individual components.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, wobei die erste magnetische Leiterbahneinrichtung magnetisch-kraftschlüssig mit einer ersten magnetischen Wärmeverteilereinrichtung über eine dazwischen liegende erste elektrische Isolationsschicht verbunden ist, ergibt sich ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen kraftschlüssigen Aufbaus durch die weitgehende mechanische Entkopplung der Bauteile des Moduls. Dies bedeutet, dass die kraftschlüssige Anbindung der thermoelektrischen Schenkel, der Leiterbahneinrichtungen und der Wärmeverteilereinrichtungen vollständig oder überwiegend durch Magnetkräfte erfolgt.According to a preferred development, wherein the first magnetic strip conductor device is connected in a magnetically non-positively connected manner to a first magnetic heat distribution device via a first electrical insulation layer lying therebetween, a further advantage of the non-positive construction according to the invention results from the extensive mechanical decoupling of the components of the module. This means that the frictional connection of the thermoelectric legs, the conductor track devices and the heat distribution devices takes place completely or predominantly by magnetic forces.

Dadurch werden die Vorteile des stoffschlüssigen Aufbaus (gute thermische und elektrische Kontakte, leichtes Gehäuse, einfachere Montage) und des kraftschlüssigen Aufbaus (keine kritische Übertragung von mechanischen Belastungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungs-koeffizienten der Bauelemente, sehr einfache Demontage für die Wiederaufbereitung/ Recycling) in dem erfindungsgemäßen Aufbauprinzip vereint.Thereby, the advantages of cohesive construction (good thermal and electrical contacts, lightweight housing, easier installation) and the frictional structure (no critical transmission of mechanical loads by different thermal expansion coefficients of the components, very easy dismantling for recycling / recycling) in the Uniting principle according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, wobei die zweite und die dritte magnetische Leiterbahneinrichtung magnetisch-kraftschlüssig mit einer zweiten magnetischen Wärmeverteilereinrichtung über eine dazwischen liegende zweite elektrische Isolationsschicht verbunden sind, ergibt sich ebenfalls der zuletzt genannte Vorteil. According to a preferred development, wherein the second and the third magnetic strip conductor device are connected in a magnetically non-positively connected manner to a second magnetic heat distribution device via a second electrical insulation layer lying therebetween, the latter advantage likewise results.

Durch die Erfindung wird die Fertigung von thermoelektrischen Modulen nach dem Prinzip des Kraftschlusses stark vereinfacht, da hier durch den Magnetismus bereits Haltekräfte zwischen den einzelnen Bauelementen während des Aufbaus bestehen und nicht erst dann, wenn der vollständige Aufbau für den Kraftschluss mechanisch zusammengepresst wird. Bei Verwendung von magnetischen bzw. magnetisierbaren Materialien für den Wärmetauscher ist auch eine Anbindung der Module an den Wärmetauscher über die Magnetkräfte realisierbar.By the invention, the production of thermoelectric modules on the principle of frictional connection is greatly simplified, since there are already holding forces between the individual components during construction by the magnetism and not only when the complete structure for the frictional connection is mechanically compressed. When using magnetic or magnetizable materials for the heat exchanger and a connection of the modules to the heat exchanger via the magnetic forces can be realized.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Elements liegt in der Möglichkeit, ein defektes Modul reparieren zu können. Da die Bestandteile des Moduls nur durch magnetische Kräfte fixiert sind, kann ein defektes Modul mit geringem Aufwand zurückgebaut werden und die defekten Bauteile ausgetauscht werden. Dieser einfache Rückbau des Moduls erlaubt auch die Module mit sehr geringem Aufwand in ihre einzelnen Bestandteile zu zerlegen und somit sortenrein einer Wiederverwertung zu zuführen. Darüber hinaus können die Bauteile des Moduls auch direkt für den Aufbau neuer Module verwendet werden.Another advantage of the method and the element according to the invention is the ability to repair a defective module can. Since the components of the module are fixed only by magnetic forces, a defective module can be dismantled with little effort and the defective components are replaced. This simple dismantling of the module also allows the modules with very little effort to disassemble into their individual components and thus sort of a recycling to perform. In addition, the components of the module can also be used directly for the construction of new modules.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines thermoelektrischen Elements zur Umwandlung von Energie zwischen thermischer Energie und elektrischer Energie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic representation of a thermoelectric element for the conversion of energy between thermal energy and electrical energy according to an embodiment of the invention;

2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines beispielhaften thermoelektrischen Elements; 2 a schematic representation of the structure of an exemplary thermoelectric element;

3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines beispielhaften thermoelektrischen Moduls mit in Reihe geschalteten thermoelektrischen Elementen; 3 a schematic representation of the structure of an exemplary thermoelectric module with series-connected thermoelectric elements;

4a) eine schematische Darstellung des kraftschlüssigen Aufbaus eines beispielhaften thermoelektrischen Elements; und 4a) a schematic representation of the frictional structure of an exemplary thermoelectric element; and

4b) eine schematische Darstellung des stoffschlüssigen Aufbaus eines weiteren beispielhaften thermoelektrischen Elements. 4b) a schematic representation of the cohesive structure of another exemplary thermoelectric element.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.

1 ist eine schematische Darstellung eines thermoelektrischen Elements zur Umwandlung von Energie zwischen thermischer Energie und elektrischer Energie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 FIG. 4 is a schematic representation of a thermoelectric element for converting energy between thermal energy and electrical energy according to an embodiment of the invention. FIG.

In 1 bezeichnet Bezugszeichen 10 einen ersten thermoelektrischen Schenkel und Bezugszeichen 20 einen zweiten thermoelektrischen Schenkel, der mit dem ersten thermoelektrischen Schenkel 10 über eine erste magnetische Leiterbahneinrichtung 30 verbunden ist. Bezugszeichen 50 bezeichnet eine zweite magnetische Leiterbahneinrichtung, die mit dem thermoelektrischen Schenkel 10 verbunden ist, und Bezugszeichen 60 bezeichnet eine dritte magnetische Leiterbahneinrichtung, die mit dem thermoelektrischen Schenkel 20 verbunden ist. Bezugszeichen 100 und 300 bezeichnen eine erste und zweite elektrische Isolationsschicht. Bezugszeichen 200 und 400 bezeichnen eine erste und zweite magnetische Wärmeverteilereinrichtung. Bezugszeichen L1, L2, L3 bezeichnen eine erste, zweite und dritte elektrische Leitschicht, und Bezugszeichen V1, V2, V3, V4 bezeichnen eine erste, zweite, dritte und vierte Vertiefung zur Aufnahme eines ersten und zweiten magnetischen Bereichs 10a, 10b des ersten thermoelektrischen Schenkels 10 und eines ersten und zweiten magnetischen Bereichs 20a, 20b des zweiten thermoelektrischen Schenkels 20.In 1 denotes reference numeral 10 a first thermoelectric leg and reference numerals 20 a second thermoelectric leg connected to the first thermoelectric leg 10 via a first magnetic conductor device 30 connected is. reference numeral 50 denotes a second magnetic track device which is connected to the thermoelectric leg 10 is connected, and reference numerals 60 denotes a third magnetic track device which is connected to the thermoelectric leg 20 connected is. reference numeral 100 and 300 Denote a first and second electrical insulation layer. reference numeral 200 and 400 Denote a first and second magnetic heat distribution device. Reference numerals L1, L2, L3 denote first, second and third electrical conduction layers, and reference symbols V1, V2, V3, V4 denote first, second, third and fourth recesses for receiving first and second magnetic regions 10a . 10b of the first thermoelectric leg 10 and a first and second magnetic region 20a . 20b of the second thermoelectric leg 20 ,

Kern der Ausführungsform ist die Verwendung von weich- und hartmagnetischen Materialien zum Aufbau eines thermoelektrischen Elements durch Kraftschluss. Dazu werden die beiden thermoelektrischen Schenkel 10, 20 mit einem weich- oder hartmagnetischen Material beschichtet. Als Material für die magnetischen Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60 wird eine hartmagnetische Verbindung gewählt. Darüber hinaus kann für die elektrischen Isolationsschichten 100, 300 eine magnetische Platte verwendet werden, die elektrisch isolierend beschichtet ist. Dadurch kann die magnetische Kraft erhöht werden, mit der die magnetischen Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60 auf den beiden thermoelektrischen Schenkeln 10, 20 haften. Dabei sind insbesondere folgende Komponenten, wie in 1 dargestellt, aus weich- bzw. hartmagnetischem Material gefertigt: die Beschichtung der Kontaktflächen der thermoelektrischen Schenkel 10, 20, d.h. die magnetischen Bereiche 10a, 10b, 20a, 20b, die Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60 und optional die Wärmeverteilereinrichtungen (Heat Spreader) 200, 400. The core of the embodiment is the use of soft and hard magnetic materials for the construction of a thermoelectric element by adhesion. These are the two thermoelectric legs 10 . 20 coated with a soft or hard magnetic material. As a material for the magnetic track devices 30 . 50 . 60 a hard magnetic connection is chosen. In addition, for the electrical insulation layers 100 . 300 a magnetic plate can be used, which is coated electrically insulating. Thereby, the magnetic force can be increased, with which the magnetic conductor tracks 30 . 50 . 60 on the two thermoelectric legs 10 . 20 be liable. In particular, the following components, as in 1 represented, made of soft or hard magnetic material: the coating of the contact surfaces of the thermoelectric legs 10 . 20 ie the magnetic areas 10a . 10b . 20a . 20b , the conductor tracks 30 . 50 . 60 and optionally the heat spreaders 200 . 400 ,

Derartige thermoelektrische Elemente und daraus zusammengesetzte thermoelektrische Module sind bei Verwendung im Abgasstrang eines PKW sehr hohen Temperaturen ausgesetzt. Daher ist bei der Auswahl der weich- bzw. hartmagnetischen Werkstoffe die Höhe der Curietemperatur von Bedeutung. Folgende Werkstoffe besitzen eine hohe Curietemperatur und sind daher besonders als magnetische Materialien für die heiße Seite des erfindungsgemäßen Aufbaus geeignet. Beispiele für besonders geeignete hartmagnetische und halbharte magnetische Materialien sind in folgender Tabelle 1 zusammengestellt. Zum Vergleich: Spezifischer elektrischer Widerstand von Kupfer: 0,0178 Ωmm2/m, Wärmeleitfähigkeit von Auspuffedelstahl 1.4313 (= X3CrNiMo13-4 = C max.: 0,05; Cr: 12,00–14,00; Ni: 3,50–4,50; Mo: 0,30–0,70; N: min. 0,02 (in Masse%)): 25 W/mK Elemente Markentnamen Curietemperatur in °C thermischer Ausdehnungs koeffizient Spez. elektr. Widerstand in Ωmm2/m Wärmeleitfähigkeit in W/mK Koerzitivfeldstärke Hc in kA/m Energieprodukt BH in kJ/m3 FeCrCo CROVAC 16/550 (Vacuumschmelze) ArnokromeTM 3 (Arnold) 640 10 0,7 20,5 53–61 37 AINiCo Aleast VIII (Cibas) 850 11–13 0,5 60 113–122 36,5–44 CoFeV Magnetoflex 93 (Vacuumsch melze) 700 11 0,65 30 30–35 20 Tabelle 1 Such thermoelectric elements and thermoelectric modules composed thereof are exposed to very high temperatures when used in the exhaust system of a car. Therefore, in the selection of soft or hard magnetic materials, the height of the Curie temperature of importance. The following materials have a high Curie temperature and are therefore particularly suitable as magnetic materials for the hot side of the structure of the invention. Examples of particularly suitable hard magnetic and semi-hard magnetic materials are summarized in Table 1 below. For comparison, copper electrical resistivity: 0.0178 Ωmm 2 / m, thermal conductivity of exhaust stainless steel 1.4313 (= X3CrNiMo13-4 = C max: 0.05, Cr: 12.00-14.00, Ni: 3.50 Mo: 0.30-0.70, N: at least 0.02 (in% by mass): 25 W / mK elements Markentnamen Curie temperature in ° C thermal expansion coefficient Special electr. Resistance in Ωmm 2 / m Thermal conductivity in W / mK Coercive force Hc in kA / m Energy product BH in kJ / m3 FeCrCo CROVAC 16/550 (vacuum melt) Arnokrome TM 3 (Arnold) 640 10 0.7 20.5 53-61 37 AINiCo Aleast VIII (Cibas) 850 11-13 0.5 60 113-122 36.5 to 44 CoFeV Magnetoflex 93 (Vacuumsch melze) 700 11 0.65 30 30-35 20 Table 1

Folgende Tabelle 2 zeigt eine Zusammenstellung geeigneter weichmagnetischer Elemente. Name Curietemperatur in°C thermischer Ausdehnungskoeffizient Spez. elektr. Widerstand in Ωmm2/m Wärmeleitfähigkeit in W/mK Nickel 360 13,0 0,0693 90,7 Kobalt 1121 12,7 0,0624 100 Eisen 768 12,2 0,10–0,15 80,2 Tabelle 2 Table 2 below shows a list of suitable soft magnetic elements. Surname Curie temperature in ° C thermal expansion coefficient Special electr. Resistance in Ωmm 2 / m Thermal conductivity in W / mK nickel 360 13.0 0.0693 90.7 cobalt 1121 12.7 0.0624 100 iron 768 12.2 0.10-0.15 80.2 Table 2

Für den Aufbau eines derartigen thermoelektrischen Elements über Magnetkräfte sind die Kontaktflächen, d.h. die magnetischen Bereiche 10a, 10b, 20a, 20b, auf den thermoelektrischen Schenkeln 10, 20 besonders wichtig. Die Kontaktflächen können aus einem weichmagnetischen oder halbhart- oder einem hartmagnetischen Material gefertigt werden. Besondere gut geeignet sind halbhart- oder hartmagnetische Materialien, die in ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten möglichst nahe dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des thermoelektrischen Materials sind. Die folgende Tabelle 3 zeigt Wärmeausdehnungskoeffizienten einiger thermoelektrischer Materialen. Wärmeausdehnungskoeffizient in K–1 Skutterudite Halb-Heusler n-Typ 11–13 10–12 p-Typ 9–11 8–10 Tabelle 3 For the construction of such a thermoelectric element via magnetic forces are the contact surfaces, ie the magnetic regions 10a . 10b . 20a . 20b , on the thermoelectric legs 10 . 20 particularly important. The contact surfaces can be made of a soft magnetic or semi-hard or a hard magnetic material. Particularly suitable are semi-hard or hard magnetic Materials whose coefficient of thermal expansion is as close as possible to the thermal expansion coefficient of the thermoelectric material. The following Table 3 shows thermal expansion coefficients of some thermoelectric materials. Thermal expansion coefficient in K -1 skutterudites Half-Heusler n-type 11-13 10-12 p-type 9-11 8-10 Table 3

Die Anbindung der Kontaktfläche, d.h. der magnetischen Bereiche 10a, 10b, 20a, 20b, an die thermoelektrischen Schenkel 10, 20 muss so erfolgen, dass diese ein Mehrfaches der Kräfte erträgt, die durch die Magnetkräfte übertragen werden können. Da diese Kräfte vergleichsweise gering sind, sind für die Anbindung der Kontaktfläche zahlreiche Verfahren geeignet. Besonders vorteilhaft ist die Anbindung, wenn bei der Herstellung des thermoelektrischen Materials für den späteren thermoelektrischen Schenkel 10, 20 das magnetische Material der Kontaktflächen bereits als untere und obere Kontaktfläche im Pulverpressling mitgesintert wird. Bevorzugte Methoden für das Sintern sind Starkstrom unterstütztes Sintern (z.B. SPS) oder Heißpressen, die beide eine sehr gute stoffliche Anbindung zwischen dem thermoelektrischen und dem magnetischen Material erzielen.The connection of the contact surface, ie the magnetic regions 10a . 10b . 20a . 20b , to the thermoelectric legs 10 . 20 must be such that it can withstand a multiple of the forces that can be transmitted by the magnetic forces. Since these forces are comparatively low, numerous methods are suitable for the connection of the contact surface. Particularly advantageous is the connection, if in the production of the thermoelectric material for the later thermoelectric leg 10 . 20 The magnetic material of the contact surfaces is already sintered as the lower and upper contact surface in the powder compact. Preferred methods for sintering are high-current assisted sintering (eg SPS) or hot pressing, both of which achieve a very good material connection between the thermoelectric and the magnetic material.

Um genügend hohe magnetische Kräfte zu erzielen, sollte die Kontaktschicht der magnetischen Bereiche 10a, 10b, 20a, 20b auf dem thermoelektrischen Schenkel 10, 20 eine Dicke haben, die im Bereich von 0,1 mm–5 mm liegen kann. Besonders geeignet ist eine Dicke > 1mm, da beim späteren Maß-Schleifen Material von der Kontaktfläche abgetragen wird.In order to achieve sufficiently high magnetic forces, the contact layer of the magnetic regions should 10a . 10b . 20a . 20b on the thermoelectric leg 10 . 20 have a thickness that can be in the range of 0.1 mm-5 mm. Particularly suitable is a thickness> 1 mm, since material is removed from the contact surface during later dimensional grinding.

Darüber hinaus ist es sehr vorteilhaft, wenn sowohl für die Kontaktflächen in den Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60 als auch für die Leiterbahneinrichtungen in der Anbindung an die Wärmeverteilereinrichtungen 200, 400 die passenden Vertiefungen V1, V2, V3, V4 vorgesehen sind, wie in 1 beispielhaft gezeigt wird. Diese Vertiefungen V1, V2, V3, V4 verhindern, dass durch überkritische Vibrationskräfte oder Scherbewegungen das thermoelektrische Element bzw. Modul funktionsunfähig wird. Besonders vorteilhafte Tiefen für diese Vertiefungen V1, V2, V3, V4 sind 10 µm–1 mm. Eine bevorzugte Gestaltung für die Kontaktflächen sieht vor, dass diese geläppt sind und die Kontaktflächen planparallel ohne Luftspalt zueinander in Kontakt sind.In addition, it is very advantageous if both for the contact surfaces in the interconnect devices 30 . 50 . 60 as well as for the conductor track devices in the connection to the heat distribution devices 200 . 400 the appropriate recesses V1, V2, V3, V4 are provided, as in 1 is shown by way of example. These recesses V1, V2, V3, V4 prevent the thermoelectric element or module from becoming inoperative due to supercritical vibration forces or shearing movements. Particularly advantageous depths for these recesses V1, V2, V3, V4 are 10 μm-1 mm. A preferred design for the contact surfaces provides that they are lapped and the contact surfaces are plane-parallel without air gap in contact.

In einem realen thermoelektrischen Element bzw. Modul sind bestimmte Anforderungen, insbesondere an die Planparallelität, nur mit hohem Aufwand zu erfüllen. Daher sind alternative Maßnahmen zur Verbesserung der thermischen bzw. elektrischen Anbindung zwischen den entsprechenden Bauelementen notwendig. Besonders bevorzugt sind der Einsatz sehr dünner Grafitfolien oder von flüssigem Metall bzw. Metall mit niedrigem Schmelzpunkt um den Kapillarspalt in der Kontaktfläche zu füllen. Dadurch werden die herstellungsbedingten Mängel in der Oberflächenbeschaffenheit der Kontaktstellen zwischen den Bauelementen optimal ausgeglichen und der thermische bzw. elektrische Widerstand reduziert.In a real thermoelectric element or module certain requirements, in particular to the parallelism, to meet only with great effort. Therefore, alternative measures to improve the thermal or electrical connection between the corresponding components are necessary. Particularly preferred are the use of very thin graphite foils or of liquid metal or metal with a low melting point to fill the capillary gap in the contact surface. As a result, the production-related defects in the surface condition of the contact points between the components are optimally balanced and the thermal or electrical resistance is reduced.

Die magnetischen Legierungen, die für die Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60 eingesetzt werden, sind elektrisch eher schlechte Leiter. Die vorliegende Ausführungsform beinhaltet daher Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60 aus magnetischer Legierung, die zusätzlich mit einer guten elektrischen Leitschicht L1, L2, L3 auf der Seite beschichtet sind, die in Kontakt mit den thermoelektrischen Schenkeln 10, 20 steht. Vorteil ist, dass dadurch ein elektrischer Leiter mit sehr geringem elektrischen Widerstand in direktem Kontakt zu den thermoelektrischen Schenkeln 10, 20 steht und dadurch die elektrischen Verluste minimiert werden.The magnetic alloys used for the conductor tracks 30 . 50 . 60 are used, are electrically rather bad conductors. The present embodiment therefore includes printed conductor devices 30 . 50 . 60 magnetic alloy, which are additionally coated with a good conductive conductive layer L1, L2, L3 on the side, in contact with the thermoelectric legs 10 . 20 stands. The advantage is that thereby an electrical conductor with very low electrical resistance in direct contact with the thermoelectric legs 10 . 20 stands and thereby the electrical losses are minimized.

Als Metall für die Beschichtung der Leiterbahneinrichtungen 30, 50, 60 ist Kobalt oder eine Nickel-Kobalt-Legierung besonders vorteilhaft, da diese auch bei hohen Temperaturen noch ihre ferromagnetischen Eigenschaften besitzen und so auch bei hohen Temperaturen die Magnetkräfte durch die elektrische Leitschicht L1, L2, L3 hindurch fast verlustfrei übertragen werden.As a metal for the coating of the conductor track devices 30 . 50 . 60 Cobalt or a nickel-cobalt alloy is particularly advantageous because they still have their ferromagnetic properties even at high temperatures and so even at high temperatures, the magnetic forces are transmitted through the electrical conductive layer L1, L2, L3 almost lossless.

Aufgrund der sehr guten Korrosionsbeständigkeit bestimmter magnetischer Legierungen wie zum Beispiel AINiCo kann der verstärkende Magnet der Wärmeverteilereinrichtung 200, 400 auch direkt als Wärmetauscher mit dem Abgas im Abgasstrang in Kontakt kommen.Due to the very good corrosion resistance of certain magnetic alloys such as AINiCo, the reinforcing magnet of the heat spreader device 200 . 400 Also come directly as a heat exchanger with the exhaust gas in the exhaust system in contact.

In folgender Tabelle 4 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Aufbau eines thermolektrischen Elements für den Modulbau dargestellt. Die Bezeichnungen für die einzelnen Bauelemente sind aus 1 übernommen. Auf der kalten Seite wird in diesem Ausführungsbeispiel als Magnetwerkstoff Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) verwendet. NdFeB ist der zur Zeit leistungsfähigste magnetische Werkstoff. Seine maximale Einsatztemperatur liegt bei ca. 200°C. Auf der heißen Seite und in direktem Kontakt mit dem thermoelektrischen Schenkel findet Aluminium-Nickel-Kobalt Verwendung. Dieses Material ist zwar weniger leistungsfähig als NdFeB besitzt aber eine Einsatztemperatur von mind. 500°C, einen sehr gut zu den thermoelektrischen Materialien Skutterudit und Halb-Heusler passenden Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine herausragende Korrosionsbeständigkeit.

Figure 00110001
Tabelle 4 Table 4 below shows an exemplary embodiment of a structure of a thermoelectric element for modular construction. The names for the individual components are off 1 accepted. On the cold side, neodymium-iron-boron (NdFeB) is used as the magnetic material in this embodiment. NdFeB is currently the most powerful magnetic material. Its maximum operating temperature is around 200 ° C. On the hot side and in direct contact with the thermoelectric leg aluminum-nickel-cobalt is used. Although this material is less powerful than NdFeB, it has an operating temperature of at least 500 ° C, a thermal expansion coefficient which is very good for the thermoelectric materials Skutterudit and Halb-Heusler, and outstanding corrosion resistance.
Figure 00110001
Table 4

Die Reparatur von Schenkeln, Elementen bzw. Modulen und der Rückbau von Schenkeln, Elementen Schenkeln, bzw. Modulen für die Wiederverwertung sind durch das Aufbauprinzip über magnetische Haftkräfte sehr einfach. Insbesondere für die Wiederverwertung können durch Einsatz von sehr starken äußeren Magnetfeldern und/oder durch das Erhitzen über die Curie Temperatur des Materials mindestens eines magnetischen Bauelements die magnetischen Bauelemente des Elements bzw. Moduls entmagnetisiert werden und so die Elemente bzw. Module in sehr einfacher Art und Weise in ihre einzelnen Bauelemente zerlegt werden.The repair of thighs, elements or modules and the dismantling of thighs, elements thighs or modules for recycling are very simple by the principle of construction on magnetic adhesive forces. In particular, for recycling can be demagnetized by use of very strong external magnetic fields and / or by heating on the Curie temperature of the material of at least one magnetic component, the magnetic components of the element or module and so the elements or modules in a very simple way and Be broken down into their individual components.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Thermoelektrisches Element zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie mit: einem ersten thermoelektrischen Schenkel (10); einem zweiten thermoelektrischen Schenkel (20); wobei der erste thermoelektrische Schenkel (10) einen ersten magnetischen Bereich (10a) aufweist und der zweite thermoelektrische Schenkel (20) einen zweiten magnetischen Bereich (20a) aufweist; und einer ersten magnetischen Leiterbahneinrichtung (30), welche mit dem ersten und dem zweiten magnetischen Bereich (10a, 20a) magnetisch-kraftschlüssig verbunden ist.Thermoelectric element for converting thermal energy into electrical energy, comprising: a first thermoelectric leg ( 10 ); a second thermoelectric leg ( 20 ); wherein the first thermoelectric leg ( 10 ) a first magnetic region ( 10a ) and the second thermoelectric leg ( 20 ) a second magnetic region ( 20a ) having; and a first magnetic conductor device ( 30 ), which with the first and the second magnetic region ( 10a . 20a ) is magnetically-positively connected. Thermoelektrisches Element nach Anspruch 1, wobei der erste thermoelektrische Schenkel (10) einen dritten magnetischen Bereich (10b) aufweist und der zweite thermoelektrische Schenkel (20) einen vierten magnetischen Bereich (20b) aufweist; und wobei eine zweite magnetische Leiterbahneinrichtung (50) vorgesehen ist, welche mit dem dritten magnetischen Bereich (10b) magnetisch-kraftschlüssig verbunden ist und wobei eine dritte magnetische Leiterbahneinrichtung (60) vorgesehen ist, welche mit dem vierten magnetischen Bereich (20b) magnetisch-kraftschlüssig verbunden ist.Thermoelectric element according to claim 1, wherein the first thermoelectric leg ( 10 ) a third magnetic region ( 10b ) and the second thermoelectric leg ( 20 ) a fourth magnetic region ( 20b ) having; and wherein a second magnetic circuit device ( 50 ) provided with the third magnetic region ( 10b ) is magnetically-positively connected and wherein a third magnetic conductor device ( 60 ) provided with the fourth magnetic region ( 20b ) is magnetically-positively connected. Thermoelektrisches Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen dem ersten magnetischen Bereich (10a) und der ersten magnetischen Leiterbahneinrichtung (30) und zwischen dem zweiten magnetischen Bereich (20a) und der ersten magnetischen Leiterbahneinrichtung (30) zumindest teilweise eine erste elektrische Leitschicht (L1) vorgesehen ist. Thermoelectric element according to claim 1 or 2, wherein between the first magnetic region ( 10a ) and the first magnetic track device ( 30 ) and between the second magnetic region ( 20a ) and the first magnetic track device ( 30 ) at least partially a first electrical conductive layer (L1) is provided. Thermoelektrisches Element nach Anspruch 2, wobei zwischen dem dritten magnetischen Bereich (10b) und der zweiten magnetischen Leiterbahneinrichtung (50) zumindest teilweise eine zweite elektrische Leitschicht (L2) vorgesehen ist.Thermoelectric element according to claim 2, wherein between the third magnetic region ( 10b ) and the second magnetic circuit device ( 50 ) at least partially a second electrical conductive layer (L2) is provided. Thermoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei zwischen vierten magnetischen Bereich (20b) und der dritten magnetischen Leiterbahneinrichtung (60) zusätzlich zumindest teilweise eine dritte elektrische Leitschicht (L3) vorgesehen ist.Thermoelectric element according to one of claims 2 to 4, wherein between the fourth magnetic region ( 20b ) and the third magnetic track device ( 60 ) In addition, at least partially, a third electrical conductive layer (L3) is provided. Thermoelektrisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste magnetische Leiterbahneinrichtung (30) eine erste Vertiefung (V1) zur Aufnahme des ersten magnetischen Bereichs (10a) und eine zweite Vertiefung (V2) zur Aufnahme des zweiten magnetischen Bereichs (20a) aufweist.Thermoelectric element according to one of the preceding claims, wherein the first magnetic conductor device ( 30 ) a first recess (V1) for receiving the first magnetic region (V1) 10a ) and a second recess (V2) for receiving the second magnetic region ( 20a ) having. Thermoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die zweite magnetische Leiterbahneinrichtung (50) eine dritte Vertiefung (V3) zur Aufnahme des dritten magnetischen Bereichs (10b) aufweist und/oder wobei die dritte magnetische Leiterbahneinrichtung (60) eine vierte Vertiefung (V4) zur Aufnahme des vierten magnetischen Bereichs (20b) aufweist.Thermoelectric element according to one of claims 2 to 6, wherein the second magnetic circuit device ( 50 ) a third recess (V3) for receiving the third magnetic region ( 10b ) and / or wherein the third magnetic conductor device ( 60 ) a fourth recess (V4) for receiving the fourth magnetic region (V4) 20b ) having. Thermoelektrisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste magnetische Leiterbahneinrichtung (30) magnetisch-kraftschlüssig mit einer ersten magnetischen Wärmeverteilereinrichtung (200) über eine dazwischen liegende erste elektrische Isolationsschicht (100) verbunden ist.Thermoelectric element according to one of the preceding claims, wherein the first magnetic conductor device ( 30 ) magnetic force-locking with a first magnetic heat spreader device ( 200 ) via an intervening first electrical insulation layer ( 100 ) connected is. Thermoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die zweite und die dritte magnetische Leiterbahneinrichtung (50; 60) magnetisch-kraftschlüssig mit einer zweiten magnetischen Wärmeverteilereinrichtung (400) über eine dazwischen liegende zweite elektrische Isolationsschicht (300) verbunden sind.Thermoelectric element according to one of claims 2 to 8, wherein the second and the third magnetic circuit device ( 50 ; 60 ) magnetically frictionally connected to a second magnetic heat distribution device ( 400 ) via an intermediate second electrical insulation layer ( 300 ) are connected. Verfahren zum Auseinanderbauen des thermoelektrischen Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit folgenden Schritten: Erhitzen des thermoelektrischen Elements auf eine Temperatur, die über einer Curie-Temperatur mindestens einer seiner magnetischen Komponenten (10a; 20a; 10b; 20b; 30; 50; 60; 200; 400) liegt; und/oder Anlegen eines externen Magnetfeldes an das thermoelektrische Element zum Entmagnetisieren mindestens einer seiner magnetischen Komponenten (10a; 20a; 10b; 20b; 30; 50; 60; 200; 400).A method of disassembling the thermoelectric element according to any one of claims 1 to 9, comprising the steps of: heating the thermoelectric element to a temperature above a Curie temperature of at least one of its magnetic components ( 10a ; 20a ; 10b ; 20b ; 30 ; 50 ; 60 ; 200 ; 400 ) lies; and / or applying an external magnetic field to the thermoelectric element for demagnetizing at least one of its magnetic components ( 10a ; 20a ; 10b ; 20b ; 30 ; 50 ; 60 ; 200 ; 400 ).
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT410492B (en) 2000-05-02 2003-05-26 Span Gerhard Dipl Ing Dr THERMOELECTRIC ELEMENT WITH AT LEAST ONE N LAYER AND AT LEAST ONE P LAYER

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3802935A (en) * 1972-05-25 1974-04-09 Geeral Electric Co Demagnetization of cobalt-rare earth magnets
JPS5914350A (en) * 1982-07-13 1984-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Demagnetizing method for annular recording medium layer with outer periphery of rotor
JPS5957405A (en) * 1982-09-28 1984-04-03 Fujitsu Ltd Demagnetization method
JPH01235388A (en) * 1988-03-16 1989-09-20 Nippon Inter Electronics Corp Manufacture of thermoelement
JP2896496B2 (en) * 1996-06-27 1999-05-31 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 Thermoelectric converter
JPH10213360A (en) * 1997-01-30 1998-08-11 Yamaha Corp Thermoelectric conversion device
JP2003338641A (en) * 2002-05-22 2003-11-28 Toshiba Corp Thermoelectric element
US20070056621A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-15 Rajashree Baskaran Self-assembled thin film thermoelectric device
JP2010165847A (en) * 2009-01-15 2010-07-29 Sumitomo Chemical Co Ltd Method of manufacturing thermoelectric conversion module
JP2013507002A (en) * 2009-10-05 2013-02-28 ボード オブ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティー オブ オクラホマ Method for manufacturing a thin film thermoelectric module

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT410492B (en) 2000-05-02 2003-05-26 Span Gerhard Dipl Ing Dr THERMOELECTRIC ELEMENT WITH AT LEAST ONE N LAYER AND AT LEAST ONE P LAYER

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