专利名称：一种小型便携式半导体热电发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小型便携式半导体热电发电机，属半导体热电发电技术领 域。
背景技术：
随着科学技术的发展，各种照明器和随身携带的电子产品越来越丰富，人们对其 依赖程度也越来越强，但在偏远的地区、野外活动或在停电等没有电源供应的情况下，这些 照明器和电子产品的电源常常因为不能得到电能补充而无法使用，这就急需寻求一种替代 的电能。热电发电机所需的热能火源在偏远的地区、野外活动和停电的情况下是最常见的， 而这些常见便携式设备的充电电压需求一般为0 15V。因此，开发一种以火源为热源的半 导体小型热电发电机，在没有电源供应的情况下提供0 15V电源用来照明和给便携式电 子产品充电成为一种很有效的办法。
发明内容本实用新型的目的是，为了克服现有的火源热量不稳定而影响热电发电装置正常 供电的不足，开发一种以火源为热源的半导体小型热电发电机，在没有电源供应的情况下， 能提供O 15V电源用来照明或给便携式电子产品充电，以解决在偏远地区和野外活动时 电子产品的充电问题。本实用新型的技术方案是，本实用新型小型便携式半导体热电发电机由台阶式集 热器6，热电模块4，热电模块冷热面石墨纸3、铝型材挤压式散热器2加小型风扇1、卡扣5、 USB接口 8组成；热电模块冷热两面陶瓷板贴有石墨纸，贴有石墨纸的热电模块热面紧贴于 台阶集热器上端面的长方形凸台，贴有石墨纸的热电模块冷面紧贴于带风扇散热器的下 端面，套在散热器上的可拆卸卡扣扣在集热器圆盘上的卡扣底座上，将散热器、热电模块和 集热器牢牢扣紧，集热器下端面放置在火源的正上方，热电模块的电源引出线接风扇和经 开关接USB接口。当热电发电机置于火源正上方后，底部圆盘的集热器挡住火苗与热电模块及散热 器接触的同时吸收了火源的热量，将热量传导到集热器中部凸起的长方体上来将热量传导 至热电模块的热端，热电模块的冷面与带卡扣和风扇的散热器接触紧密，散热器迅速将该 面的温度传输出去，这样，热电模块的二个面很快形成了温差，当温差达到一定时，热电模 块即产生电流，带动散热器上的风扇转动保证冷热面温差恒定，产生电流，给便携式设备供 H1^ ο本实用新型的集热器的形状设计成台阶状，下端为圆盘状和圆盘上端中部凸起的 薄长方体凸台，如图4、图5所示。集热器底座上的长方体凸台10用于放置热电模块，台阶 集热器圆盘底座11与火源接触。通过控制圆盘的面积能够稳定的吸收火源的热量，阻挡 火源与热电电模块和散热器直接接触引起的热电模块破坏和螺丝固定引起的热短路，上端 凸起的长方体状保持能稳定的吸收底部圆盘的热量，保持温差电模块的热端温度的稳定在250 300°C左右，达到了为温差模块提供稳定热量的目的。本实用新型的热电模块为一片或两片自制的热电组件，热电模块由二块夹有多 个热电元件的陶瓷板组成，热电模块外表的电瓷板分别为冷面和热面，冷热面分别贴高导 热石墨纸，冷面石墨纸与散热器紧贴，热面石墨纸与台阶状集热器紧贴，冷面和热面平行， 散热器、集热器与温差电模块的相关冷热接触面彼此平行；其温差电模块为耐高温稳定 Bi2Te3基商用热电模块，热面耐温达380°C，冷面耐温达200°C。本实用新型的散热器为铝型材挤压式散热器加小型风扇，如图6所示，所述的铝 制散热器可选用常用的小型散热器，固定在散热器上的小风扇选用大小70X70mm左右，额 定电压4 15V，额定电流0. 10 0. 20A的小风扇。当便携式半导体热电发电机工作时，所 述发电机置于火源上方，在带小风扇和卡扣的散热器的散热作用下，紧贴散热器的热电模 块的这个面的温度能稳定在60 100°C左右。热电模块的热量通过热电模块本身扩散的热 量很小，而采用热电模块温差发的电带动散热器上的风扇后，加快空气流动，将半导体热电 发电模块冷面的热量散发出去，才能使冷面的温度稳定60 100°C左右，从而在热电发电 模块的两端面产生稳定的温度差来发电。本实用新型的台阶式集热器、热电模块及散热器之间的固定通过散热器上的卡扣 与台阶式集热器圆盘上方的卡扣底座扣在一起来固定。散热器上的卡扣为不锈钢材质，采 用卡扣避免了由螺丝固定引起的热短路，同时更换热电模块和拆卸方便，易于调节热电发 电机的电压、功率同时携带方便。由于热电模块耐高温、冷热面温差达200°C、转换效率高，热电模块冷热面贴石墨 纸，散热器上的卡扣与集热器之间可以将热电模块很好的固定的两者之间，体积小、拆卸方 便。同时可以很方便的根据输出设备对电压的要求，直接更换热电模块的片数和型号来实 现输出电压在0 15V之间调节、功率在0 20W之间调节。本实用新型的优点和有益效果在于该小型便携式半导体热电发电机可广泛应用 于无电源供应的情况下，只要火源，就能稳定的给便携式设备充电。该发电装置提供的电压 稳定、功率及能量比高、无运动部件无须维护、寿命长、结构简单、拆卸方便、体积小便于携 带、经济适用、使用方便。本实用新型适用于无电时利用火源发电获得电力或照明。
图1为本实用新型小型便携式半导体热电发电机结构示意图； 图2为本实用新型小型便携式半导体热电发电机侧视示意图； 图3为本实用新型小型便携式半导体热电发电机工作框图； 图4为本实用新型小型便携式半导体热电发电机集热器俯视图； 图5为本实用新型小型便携式半导体热电发电机集热器左视图； 图6为本实用新型小型便携式半导体热电发电机散热器俯视图； 图7为本实用新型小型便携式半导体热电发电机散热器主视图； 图8为本实用新型小型便携式半导体热电发电机散热器上卡扣主视图； 图9为本实用新型小型便携式半导体热电发电机散热器上卡扣左视图； 图10为本实用新型小型便携式半导体热电发电机散热器上卡扣俯视4[0023]图中1风扇；2铝型材挤压式散热器；3石墨纸；4热电模块；5卡扣；6台阶式集热 器；7火焰热源；8USB接口 ；9卡扣底座；10集热器底座上凸起长方体；11台阶集热器圆盘 底座。
具体实施方式
本实用新型实施例一种小型便携式半导体热电发电机如图1所示。该装置由台阶式集热器6，热电模块4，热电模块冷热面贴的石墨纸3，铝型材挤压 式散热器2加小型风扇1、卡扣5、USB接口 8等组成。本实施例的集热器的形状设计成台阶状，台阶状集热器的形状为底座为圆盘和底 座中心凸起的长方体，如图4和图5所示。通过控制圆盘底座的面积挡住火源与热电模块 和散热器直接接触导致的热短路和对热电模块损坏的同时将火源的热量集中传到凸起的 长方体中，保证了热电模块热面温度的稳定，台阶状集热器采用由导热系数高的铝合型材 制成。本实施例的散热器为固定了大小为70X70mm左右额定电压4 15V，额定电流 0. 1 0. 2A的小风扇和套上卡扣的台式电脑CPU上的散热器，如图6所示。小风扇所需 电源通过热电模块产生的电来带动，无需额外电源，保证了热电模块冷面温度稳定在60 100°C左右；选用台式电脑CPU上的散热器体积小、无需开模、价格便宜；散热器上自带的卡 扣与集热器上的卡扣底座将热电模块固定在散热器上和集热器之间，避免了更换热电模块 和拆卸方便，易于调节电压功率和携带。本实施例采用的热电电模块设计为一片或两片型号为TEHP1-12635-1. 2的热电 电组件组成,每片组件大小为35_X35_X4. 2_，由126对大小为1. 3_X 1. 3_X 2mm的 粒子制成，其所用原料相当与单片常用半导体制冷片TEC1-12703，达到了降低器件成本的 目的；热电模块冷热面分别贴高导热石墨纸来实现与散热器和集热器之间的无缝连接，保 证了热电模块与集热器和散热器之间良好的导热和保护热电模块在拆卸的过程中不会被 损坏。同时该器件为耐高温稳定Bi2Te3基商用热电模块，热面耐温达380°C、冷面耐温达 2000C ；才能在火源(瓦斯炉、木材燃烧等)为热源下集热器温度为250 300°C的条件下 稳定工作，冷端60 100°C条件下，单片能提供7V电压和5W的功率，产生的电能足够通过 USB接口给小型便携式电器如手机、Mp4、Iphone等充电和照明；两片能提供14V电压和IOW 的功率，则能给大型便携式电器如笔记本电脑等充电和照明，器件所用原料少，功率比及能 量比大。
权利要求一种小型便携式半导体热电发电机，其特征在于，所述发电机由台阶式集热器，热电模块，热电模块冷热面石墨纸、铝型材挤压式散热器、小型风扇、卡扣、USB接口组成；热电模块冷热两面陶瓷板贴有石墨纸，贴有石墨纸的热电模块热面紧贴于台阶集热器上端面的长方体凸台，贴有石墨纸的热电模块冷面紧贴于带风扇散热器的下端面，套在散热器上的可拆卸卡扣扣在集热器圆盘上的卡扣底座上，将散热器、热电模块和集热器牢牢扣紧，集热器下端面放置在火源的正上方，热电模块的电源引出线接风扇和经开关接USB接口。
2.根据权利要求1所述的一种小型便携式半导体热电发电机，其特征在于，所述的热 电模块的冷面和热面平行，散热器、集热器与温差电模块的相关冷热接触面彼此平行。
3.根据权利要求1所述的一种小型便携式半导体热电发电机，其特征在于，所述的热 电模块为Bi2Te3基商用热电模块，热面耐温达380°C、冷面耐温达200°C。
专利摘要一种小型便携式半导体热电发电机，所述热电发电机由台阶式集热器(6)，热电模块(4)，热电模块冷热面石墨纸(3)、铝型材挤压式散热器(2)、小型风扇(1)、卡扣(5)、USB接口(8)组成；热电模块冷热两面陶瓷板贴有石墨纸，贴有石墨纸的热电模块热面紧贴于台阶集热器上端面的凸台，贴有石墨纸的热电模块冷面紧贴于带风扇散热器的下端面，套在散热器上的卡扣扣在集热器圆盘上的卡扣底座上，将散热器、热电模块和集热器牢牢扣紧。当热电发电机置于火源(7)正上方后，集热器将热量传递给热电模块，热电模块的二个面很快形成温差，即产生电流，可给便携式电子设备供电。本实用新型适用于无电时利用火源发电给便携式设备充电和照明。
文档编号H01L35/30GK201708191SQ20102025241
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者郑俊辉 申请人:江西纳米克热电电子股份有限公司