本公開涉及熱電模塊，并且更具體地涉及在加熱源組件的非平坦表面(例如非均勻表面的彎曲表面)上安裝的熱電模塊，以減少熱阻來增強(qiáng)熱電發(fā)電效率。

背景技術(shù)：

一般地，熱電模塊用于具有使用其兩個(gè)表面之間的溫度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的塞貝克效應(yīng)(seebeck effect)的熱電發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)通過熱電模塊進(jìn)行熱電發(fā)電時(shí)，熱電發(fā)電的輸出量可以通過保持高溫組件和低溫組件之間的顯著的溫差來增加。例如，從熱源傳輸?shù)綗犭娔K的傳熱系數(shù)顯著影響熱電發(fā)電的輸出量。

此外，相關(guān)的熱電模塊具有平坦結(jié)構(gòu)，并且當(dāng)安裝有熱電模塊的熱源的表面不平坦時(shí)(例如，彎曲的或不均勻的)，散熱劑(heat spreader)或熱漿料(heat paste)被涂覆到不均勻的表面。特別地，散熱劑或熱漿料涂覆到熱源以使表面平坦，并且熱電模塊隨后附著到此。然而，熱阻由于散熱劑或熱漿料而增加，從而降低熱電模塊的高溫組件的溫度。特別地，在熱電模塊中的溫差減小，并且熱電發(fā)電的輸出量大幅減少。

為了克服這些缺點(diǎn)，可應(yīng)用具有如下結(jié)構(gòu)的熱電模塊，其中N型元件、P型元件、絕緣板以及熱電模塊形成為對(duì)應(yīng)于熱源組件的不均勻表面。然而，制造熱電模塊可以被證明是困難的，并且其制造成本可能增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的示例性實(shí)施例提供相鄰元件相對(duì)地樞轉(zhuǎn)以安裝到熱源組件的非平坦表面上的熱電模塊。此外，高溫組件的熱阻可被減少以增加高溫組件和低溫組件之間的溫度差，因此增加熱電發(fā)電的輸出量。

根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，熱電模塊可包括至少一個(gè)電極組件，其具有彼此相對(duì)樞轉(zhuǎn)連接的第一電極板和第二電極板。此外，至少一個(gè)半導(dǎo)體部可具有電連接到第一電極板的第一半導(dǎo)體元件和電連接到第二電極板的第二半導(dǎo)體元件。

在示例性實(shí)施例中，第一電極板和第二電極板可以通過樞軸組件彼此相對(duì)樞轉(zhuǎn)連接。樞軸組件可包括從第一電極板突出的第一樞軸凸耳(lug)、從第二電極板突出的第二樞軸凸耳、以及貫穿第一樞軸凸耳和第二樞軸凸耳的樞軸銷。樞軸銷可沿著與直角坐標(biāo)系的任何一個(gè)軸平行的軸向線延伸。此外，樞軸銷可沿著與在水平面上的任何一個(gè)軸平行的軸向線延伸。樞軸銷可沿著與垂直于水平面的軸平行的軸向線延伸。樞軸組件可包括球窩接頭部(ball-socket joint portion)。

熱電模塊可還包括貫穿至少一個(gè)半導(dǎo)體部的冷卻管。冷卻管可貫穿至少一個(gè)半導(dǎo)體部的第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件。此外冷卻介質(zhì)可通過冷卻管的內(nèi)部。冷卻管可以大致S形(例如，或類似幾何形狀)貫穿至少一個(gè)半導(dǎo)體組件的第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件。

根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，熱電模塊可包括多個(gè)電極組件，每個(gè)都具有彼此相對(duì)樞轉(zhuǎn)連接的第一電極板和第二電極板。多個(gè)半導(dǎo)體組件可包括電連接到第一電極板的第一半導(dǎo)體元件和電連接到第二電極板的第二半導(dǎo)體元件。冷卻管可大致以S形貫穿多個(gè)半導(dǎo)體組件，其中冷卻管可由絕緣材料形成。

冷卻管可具有可插入到多個(gè)半導(dǎo)體組件的第一和第二半導(dǎo)體元件的 插入部，以及露出于多個(gè)半導(dǎo)體組件的第一和第二半導(dǎo)體元件的外部的露出部。導(dǎo)電層可形成在露出部的局部區(qū)段的外表面上，并且可電連接多個(gè)半導(dǎo)體組件的相鄰區(qū)段。

附圖說明

從與附圖結(jié)合的以下詳細(xì)描述，本公開的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將被更清楚地理解。

圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱電模塊的示例性前截面圖；

圖2是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例在圖1的箭頭‘A’的方向上的示例性平面圖；

圖3是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱電模塊的冷卻管的內(nèi)部的示例性截面圖；

圖4是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱電模塊的示例性平面圖；

圖5是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例沿著圖4的線B-B的示例性截面圖；

圖6是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱電模塊的樞軸組件的示例性視圖。

附圖標(biāo)記說明

20：電極組件

21：第一電極板

22：第二電極板

30：半導(dǎo)體組件

31：第一半導(dǎo)體元件

32：第二半導(dǎo)體元件

40：冷卻管

50：樞軸組件

具體實(shí)施方式

雖然本公開將結(jié)合參考附圖的示例性實(shí)施例進(jìn)行描述，但是本描述并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實(shí)施例。與此相反，本發(fā)明旨在不僅覆蓋示例性實(shí)施例，而且也覆蓋各種替換、修改、等同物及其它實(shí)施例，其可包括在由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。貫穿附圖，相同的附圖標(biāo)記將指代相同或相似的部分。因此，組件可以參考若干附圖進(jìn)行描述。

應(yīng)該理解，如這里使用的術(shù)語“車輛”(vehicle)或“車輛的(vehicular)”或其它類似術(shù)語，通常包括機(jī)動(dòng)車輛，如包括運(yùn)動(dòng)功能車(SUV)在內(nèi)的乘用車、公交車、卡車、各種商用車、包括各種小船和輪船的船舶、飛機(jī)等，并包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插入式混合動(dòng)力車輛、氫能源車輛和其它替換燃料車輛(例如源自非石油資源的燃料)。

這里所用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施例，并不是為了限制本發(fā)明。如這里所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非說明書中另外明確指示。應(yīng)進(jìn)一步理解，當(dāng)術(shù)語“包括”和/或“包含”用在本說明書中時(shí)，其指出存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或外加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其群組。如這里所用，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何和所有組合。例如，為了使本發(fā)明的描述清楚，不相關(guān)的部分未示出，并且層和區(qū)域的厚度被放大以便清楚。此外，當(dāng)它被指出層在另一層或襯底“上”時(shí)，該層可直接在另一層或者襯底上，或者第三層可以被布置在其間。

除非特別說明或從上下文顯而易見，如本文所用，術(shù)語“約”應(yīng)理解為在本領(lǐng)域的正常公差范圍，例如在平均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)?！凹s” 可以理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之內(nèi)。除非從上下文中明確，否則這里所提供的數(shù)值由術(shù)語“約”修飾。

圖1和圖2是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱電模塊的示例性視圖。如圖1所示，根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的熱電模塊可包括多個(gè)電極組件20、可電連接到電極組件的多個(gè)半導(dǎo)體組件30、以及可貫穿多個(gè)半導(dǎo)體組件30的冷卻管40。

電極組件20可包括可通過樞軸組件50彼此樞轉(zhuǎn)連接的第一電極板21和第二電極板22。第一電極板21和第二電極板22可以由導(dǎo)電材料形成。第一絕緣板23可附接到第一電極板21的下表面，而第二絕緣板24可附接到第二電極板22的下表面。

樞軸組件50可以包括可從第一電極板21的一側(cè)突出的第一樞軸凸耳51、從第二電極板22的一側(cè)突出的第二樞軸凸耳52、以及可貫穿第一樞軸凸耳51和第二樞軸凸耳52的樞軸銷53。第一樞軸凸耳51和第二樞軸凸耳52可具有允許樞軸銷53貫穿其中的孔。第一樞軸凸耳51和第二樞軸凸耳52可以彼此相對(duì)插入以對(duì)齊其孔。樞軸銷53可貫穿要安裝的第一樞軸凸耳51和第二樞軸凸耳52的孔。樞軸銷53可以沿著軸向線P1延伸，并且樞軸銷53的軸向線P1可以被形成為平行于圖1和圖2的直角坐標(biāo)系的水平面(X-Y平面)上的Y軸方向。換句話說，本示例性實(shí)施例的樞軸銷53可以被配置為在水平面(X-Y平面)的任一軸方向(例如X軸或Y軸方向)上延伸。

因此，熱源組件60的表面可以是其在相對(duì)于水平面(例如，X-Y平面)的Z軸方向上的高度可以是不均勻的非平坦表面。第一電極板21和第二電極板22可以如圖1所示由樞軸銷53彼此相對(duì)樞轉(zhuǎn)(pivoted)，并且可以被安裝在熱源組件60的不均勻表面上。樞軸銷53可以由導(dǎo)電材料形成，并且可以電連接第一電極板21和第二電極板 22。

半導(dǎo)體組件30可具有可連接到第一電極板21的第一半導(dǎo)體元件31和連接到第二電極板22的第二半導(dǎo)體元件32。根據(jù)示例性實(shí)施例，第一半導(dǎo)體元件31可以是P型半導(dǎo)體元件，并且第二半導(dǎo)體元件32可以是N型半導(dǎo)體元件。相反地，第一半導(dǎo)體元件31可以是N型半導(dǎo)體元件，并且第二半導(dǎo)體元件32可以是P型半導(dǎo)體元件。

根據(jù)示例性實(shí)施例的熱電模塊可以包括配置成冷卻半導(dǎo)體組件30的冷卻組件，并且冷卻組件可以包括貫穿半導(dǎo)體組件30的冷卻管40。冷卻管40可被安裝成貫穿半導(dǎo)體元件30的第一半導(dǎo)體元件31和第二半導(dǎo)體元件32，并且可允許冷卻介質(zhì)通過其內(nèi)部。

冷卻管40可以大致“S”形貫穿半導(dǎo)體組件30中的每一個(gè)的第一半導(dǎo)體元件31和第二半導(dǎo)體元件32，從而以“S”形連接多個(gè)半導(dǎo)體組件30。因此，可對(duì)于多個(gè)半導(dǎo)體組件30形成冷卻結(jié)構(gòu)。特別地，由于冷卻管40可以貫穿多個(gè)半導(dǎo)體組件30，所以冷卻管40可包括可被插入到半導(dǎo)體組件30的第一半導(dǎo)體元件31和第二半導(dǎo)體元件32的內(nèi)部的插入部41、和可以經(jīng)受半導(dǎo)體組件30的外部的露出部42。

例如，冷卻管40可貫穿第一半導(dǎo)體元件31和第二半導(dǎo)體元件32的上部，并且因此冷卻管40可以形成與熱源組件60分隔開的冷卻組件。此外，由于冷卻管40貫穿第一半導(dǎo)體元件31和第二半導(dǎo)體元件32的上部，所以低溫組件可以實(shí)現(xiàn)。冷卻管40可由絕緣材料形成以將其外表面及內(nèi)表面兩者絕緣。

導(dǎo)電層45可以形成在露出部42的局部區(qū)段的外表面上，并且可以電連接一對(duì)相鄰半導(dǎo)體元件30和30a的具有相反極性的半導(dǎo)體元件。例如，如在圖1和圖2中示出，導(dǎo)電層45可以電連接一個(gè)半導(dǎo)體組件30的第一半導(dǎo)體元件31和可位于左側(cè)的半導(dǎo)體組件30b的第二半導(dǎo)體元件32b，并且電連接一個(gè)半導(dǎo)體組件30的第二半導(dǎo)體元件32和可位 于右側(cè)的半導(dǎo)體組件30a的第一半導(dǎo)體元件31a。

根據(jù)示例性實(shí)施例，如在圖1和圖2中所示，第一半導(dǎo)體元件31可以被配置為N型半導(dǎo)體元件，并且第二半導(dǎo)體元件32可以被配置為P型半導(dǎo)體元件。電流可以在一個(gè)半導(dǎo)體組件30中通過第一電極板21、第二電極板22和樞軸組件50，從第一半導(dǎo)體元件(例如，N型)流到第二半導(dǎo)體元件(例如，P型)。電流可以在相鄰的半導(dǎo)體組件30、30a和30b之間通過冷卻管40的導(dǎo)電層45，從一個(gè)半導(dǎo)體組件30的第二半導(dǎo)體元件(例如，P型)流動(dòng)至另一半導(dǎo)體組件30a的第一半導(dǎo)體元件(例如，N型)。另外，本示例性實(shí)施例的導(dǎo)電層45可以對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的熱電模塊的上電極墊(electrode pad)，并且本公開的電極組件20可以對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的熱電模塊的下電極墊。

如在圖3中所示，冷卻銷43可以形成在冷卻管40的內(nèi)表面上，以便增強(qiáng)冷卻效率。

圖4和圖5是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的熱電模塊的示例性視圖。如在圖4中示出，樞軸組件50可以包括從第一電極組件21的一側(cè)突出的第一樞軸凸耳54、從第二電極組件22的一側(cè)突出的第二樞軸凸耳56、以及貫穿第一樞軸凸耳54和第二樞軸凸耳56的樞軸銷55。

第一樞軸凸耳54和第二樞軸凸耳56可各具有允許樞軸銷55貫穿的孔，并且第一樞軸凸耳54和第二樞軸凸耳56可以彼此插入以對(duì)準(zhǔn)其孔。樞軸銷55可以被安裝為貫穿第一樞軸凸耳54和第二樞軸凸耳56的孔。樞軸銷55可以沿著軸向線P2延伸。此外，樞軸銷55的軸向線P2可形成為平行于在圖4的直角坐標(biāo)系上的Z軸方向。換句話說，第二示例性實(shí)施例的樞軸銷55可沿著與垂直于水平面(例如，X-Y平面)的軸向方向(例如，Z軸方向)平行的軸向線P2延伸。

因此，第一電極板21和第二電極板22可以基于樞軸銷55的軸向線P2，在圖4的直角坐標(biāo)系的水平面(例如，X-Y平面)上彼此相對(duì) 樞轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)障礙物K1和K2存在于熱源組件60的水平面(例如，X-Y平面)上時(shí)，第一電極板21和第二電極板22可以被安裝成適當(dāng)?shù)乇荛_障礙物K1和K2。其它組件與先前的示例性實(shí)施例的那些相同或相似，因此，其詳細(xì)描述將被省略。

在上述示例性實(shí)施例中，樞軸組件50可具有樞軸銷53和55，所述樞軸銷53和55分別具有平行于直角坐標(biāo)系上的任一軸(例如，Y軸或Z軸)的軸向線P1和P2。此外，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的樞軸組件50可以具有從第一電極板21的一側(cè)延伸的第一延伸部61、從第二電極板22的一側(cè)延伸的第二延伸部62、以及可在第一延伸部61和第二延伸部62的彼此相鄰的端部之間布置的球窩接頭部59。球窩接頭部59可具有與第一延伸部61一體形成的窩部(socket portion)57、以及與第二延伸部62一體形成的接頭球(joint ball)58。第一電極板21和第二電極板22可以在任何方向上通過包括球窩接頭部59的樞軸組件50自由地樞轉(zhuǎn)。第一電極板21和第二電極板22可以有效地容納熱源組件60的各種非平坦表面。其它組件和操作與先前的示例性實(shí)施例的那些相同或相似，因此，其詳細(xì)描述將被省略。

根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，相鄰元件可相對(duì)樞轉(zhuǎn)以安裝在熱源部分的非平坦表面上。因此，可減少高溫組件的熱阻，以增加高溫組件和低溫部分之間的溫度差，增加熱電發(fā)電的輸出量。

在上文中，雖然本公開已經(jīng)參考示例性實(shí)施例和附圖進(jìn)行了描述，但是本公開并不限于此，而是可以由本公開涉及的本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行各種修改和改變，而不脫離在所述權(quán)利要求書中要求的本公開的精神和范圍。此外，要考慮的是，所有這些修改和變化都落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。