专利名称：多个热电偶的制造方法和装置以及由此而得的热电转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是多个热电偶的制造方法和装置，以及由实施这种方法而得到的热电转换器及其应用。
早已提出使用热电偶串接而成的热电转换器来通过SEEBECK效应由热源与冷源之间的温度差产生电。将热电偶的所有热端结点置于热源附近，例如火焰、燃烧炉等，将所有冷端的结点置于冷源附近，例如大气、水等，以能产生相对弱的电功率，然而则可供给一个耗电少的电学仪器用电，特别是一个晶体管无线电接收机。
然而，低价制造的这样一个转换器具有一些问题没有解决，特别是在热电偶的制造和连接以及热电偶的热结与冷结间的热绝缘方面都有问题。
本发明的一个目的在于提出解决这些问题的一个简单的、有效的且廉价的方案。
为此，本发明提出一种串接的多个热电偶的制造方法，特征在于这种方法是在一个底座上横向基本平行地交替放置两种导电材料的丝段，两种材料中某一种的每一段都处在另一种导电材料的两段之间，并在这些导体丝段的端头纵向放置两条导电材料丝，这两条纵向丝和每条丝段垂直，并将这两条纵丝和各导电丝段的各个端头焊接，再将这每条纵丝在两条横丝段之间的部分截去而保留这两个横丝段中的一条与后面的一条之间的那一部分，这两条纵丝的剪断在一条丝段与另一条丝段之间是相互错开的，以使前述的相继的横向丝段在一端是在它们之间连接，在另一端则是与另一条丝段连接。
这样使用简单、可靠且便宜的方法得到串接的多个热电偶。
根据本发明的另一个特征，这种方法还在于在各横丝段和这样焊接的丝段所构成的整体上装上一条对热电都绝缘的带，并将这些丝段和绝缘带所构成的整体绕在一个对热电都绝缘的材料制成的一个芯上。
这种带最好有一个附着面，位于前述的纵线及丝段上。
本发明还提出一种实现这种方法的装置，其特征在于其中有一个可在下述装置之间拖动的传送带剪断及放置前述的丝段和纵丝的装置、焊接装置、断开纵丝的装置、以及安置绝缘带的装置。可移动传送带上有横向的沟或槽，用来接纳述及的丝段并对之定位。
焊接装置最好是具有两个旋转的电极型的，将相应的纵丝和相应丝段的端头引导到这两个电极之间。
这就能够在行进中自动将纵丝焊接在横丝段的各个端头上。
本发明还提出一种由实施前述的方法而得到的热电转换器，其特征在于由前述的在芯上卷成的圆柱体的端头都覆盖如耐高温的胶合物的一层绝缘材料，和一个导热材料盘。
这样圆柱体的两个端头的一个对应于冷源，和散热装置相连接。
可以将这种热电转换器装在一个加热或照明装置上，例如特别是装在一个煤油灯上，用来对晶体管无线电接收机供电。
阅读后面的描述将更清楚弄懂本发明，进一步看到本发明的特征、细节和优越性。后面的描述是作为示例给出的，并参考下面的附图-
图1和图2示意性地示出根据本发明的制造方法的一些步骤；-图3是根据本发明的制造装置的部分示意图；-图4示意性地绘出根据本发明的焊接装置；-图5示意性地绘出装有根据本发明的转换器的煤油灯。
首先参考图1和图2，其中描绘出根据本发明的方法的主要步骤。
按照这种方法，在支承板10上放上导电丝段12、14，这些丝段12、14有相同的长度，相对于支承板(10)的纵向是横向放置的，整齐地排成一排，丝段12和14是用两种不同的材料制成的，通常是用来制造热电偶的材料(例如镍-铬合金和镍-铜合金)，在前述的排中交替放置。
在导电丝段12和14的两端放置用导电材料制成的两根纵丝16和18，这些纵丝例如可以是铜丝，或者更好的是其中一条是用制成丝段12的材料制成的，其中的另一条是用制成丝段14的材料制成的。
然后将丝16和18焊接在丝段12和14的端头，如20所示，以形成一个梯子，其横木是由丝段12和14构成，而其竖柱则是丝16和18。
然后如图2所示，将丝16和18剪断，就是说，在两个相邻的丝段12和14之间剪断丝16，而留下这两条丝段12和14与其前述的丝段12和14相连，如些重复，丝16和18的剪断之处错开从一条丝段到另一条丝段间的一个步长，以使丝段12与14之间的连接是在它的一端是由丝18的一个长度，而在另一端是用丝16的一个长度与另外的丝段12和14相连。
这种方法可以简单而快速制成串接而成的多个热电偶，而且造价相对小。
图3示意性地示出根据本发明的制造装置。
这个装置中有前述的支承板10，是一个没有端头的带，安装在端头的滚22上，其中至少有一个滚是有驱动的，以能使这带按箭头所指的方向前进，在带10上面有剪断和布放丝段12、14的两个装置24，在丝段12、14的端头牵引和布放纵丝16、18的装置26、一个焊接机28、一个如图2所描述的在丝段12、14间剪断丝16、18的装置30、一个剪断一定长度的丝16、18以构成具有确定数目的热电偶的整体的装置32、一个将软的电热都绝缘的带36放在这些整体上的装置34、以及一安放对电热都绝缘的材料芯并把带36及丝段都绕在这些芯上的装置38。
相当方便，支承板10中有许多浅的横槽或沟，其间距相等，以接纳导电横丝段12、14并为之定位，带的宽度小于丝12、14的长度。
在本发明的一种理想的实施方式中，横丝段都是一些平的条，其长度为5mm，宽度2mm，厚度为0.1mm，一个与另一个之间分开约2mm，放在丝段12、14、16、18上的带36最好为陶瓷纤维制成的，其厚度为0.8mm，其中有一个附着面(在图3的视图中为下面)，用这种方法将这带附着在热电偶的整体上，以使这个整体成图2所示的那样。
将这种绝缘带固定在热电偶整体上使得对热电偶的操作不出现问题。
另外，当将支承热电偶整体的带36绕在绝缘材料芯(最好是陶瓷的)上时，带36的附着面能够用粘贴将一些圈与另一些圈固结起来。
最好，将丝16、18焊接在丝段12、14端头上的焊接装置是图4所示的类型，其中对于每条丝16、18都有两个旋转盘40，相应的丝16、18及相应丝段12、14的端头穿过两盘之间，盘40的周边构成或是带有电极，作用在相应的丝16、18和丝段12、14的端头上，这就将丝16、18焊接在丝段12、14的端头上。
在图3所示的制造装置的输出处可以得到的卷成的圆柱体，其中可以有约400到500个串接的热电偶。
可以在这个圆柱体的轴向的端头涂一层耐热胶，然后放上一个电绝缘而导热的片，例如经过阳极处理的金属片。
这样就得到一个热电转换器，可以将这个热电转换器通过处在热电偶整体的端头的丝16、18接在电路中。
这个转换器的一个端头是用来置于热源附近，例如燃烧炉附近，而其另一端是用来置于冷源附近，例如可以通风，或与热辐射器连接，在这个转换器两端所生成的电能与这个转换器两端间的温度差有关。
如图5所示，可以将这个转换器42放在一个传统的煤油灯44里面，灯芯的上面，使得在用灯时，转换器的下端处在火焰的较热的部分处。
像示意性地示出的那样，可以用镶边将周围卷有热电偶整体的陶瓷芯的上部通过镶嵌连接在导热材料的管46上，管46的上端盖有一个辐射器48。辐射器48是安放在灯的侧柄与用来挂灯的上环50之间。
当使用煤油灯时，转换器42的下面约承受500℃的温度，而与此同时，由于管46和辐射器48的作用，其上端的温度约保持在80℃到100℃之间。
当转换器有400到500个热电偶时，在经常的情况下便能生成的电压约8至9伏特，这供给一个晶体管无线电接收机用电是没有问题的。
根据本发明的转换器亦可和别的热源一块使用，其实际应用是非常多的，且是多种多样的。
权利要求
1．一个将热电偶串接而成的多个热电偶的制造方法，其特征在于将两种导电材料制成的横向丝段(12、14)大体平行地交替放在一个支承板10上，在这些横向丝段所构成的排列中，两种导电材料之一的每根丝段(12、14)是处在两根另一种导电材料的丝段之间；将两根导电材料制成的纵丝(16、18)放在前述的横丝段的端头，两条纵丝与述及的横丝段垂直；将两条纵丝(16、18)与各横丝段的端头焊接；对于每一根纵丝(16、18)，剪去其在两个横丝段(12、14)之间的部分，而保留其在这两条横丝段之一与后一条丝段之间的部分，这两条纵丝(16、18)的一条与另一条的剪断处是相互错开的，使得两条相继的丝段(12、14)之间在一端是相接的，在它们的另一端则是和别的横丝段相接。
2．根据权利要求1的方法，其特征还在于将一条用对电热都绝缘的材料制成的带(36)放在所焊接的横丝段与纵丝的整体上；并将这带(36)及横丝段(12、14)和纵丝(16、18)都卷在一个对电热都绝缘的材料制成的芯上。
3．根据权利要求2的方法，其特征在于绝缘带(36)中有一个附着面，附着在前述的横丝段(12、14)及纵丝(16、18)上。
4．一种用来实现前述的任一项权利要求书的方法的装置，其特征在于其中在剪断并安放横丝段(12、14)的装置(24)、导引并安放纵丝(16、18)的装置(26)、焊接装置(28)、纵丝的剪断装置(30)以及放置绝缘带(36)的装置(34)之间有一条可拖动的传送带(10)，传送带(10)上有横向的沟或槽，用来接纳前述的横丝段(12、14)并将之定位。
5．根据权利要求4的装置，其特征在于述及的焊接装置(28)是有两个旋转电极(40)型的，将各纵丝(16、18)及各横丝段(12、14)的端头都导引到这两个电极之间。
6．一种由实施在权利要求1至3中任一项所描述的方法而得到的热电转换器，其特征在于其中有交替放置的两种不同导电材料制成的横向丝段(12、14)，这些横丝段的端头是用纵丝(16、18)连接的，而纵丝(16、18)和横丝段(12、14)是用相同的材料制成的。
7．根据权利要求6的转换器，其特征在于将绝缘带(36)及横丝段(12、14)和纵丝段(16、18)卷成的圆柱体的两端都盖有一层如高温胶那样的绝缘材料和一个导热材料的盘。
8．根据权利要求7的转换器，其特征在于它的两个端头中的一个对应于冷源，这端和一排热装置(46、48)相连。
9．根据权利要求7或8的转换器，其特征在于它是装在一个加热装置或是照明装置上，例如一个煤油灯(44)上，用来对一个晶体管无线电接收机供电。
全文摘要
根据本发明的热电转换器是由交替放置的两种不同导电材料制成的横丝段(12、14)经在它们的端头的纵丝(16、18)的连接而成,所述的连接是在横丝段(12、14)的端头放置两条纵丝,将纵丝与横丝段的端头焊接,并对纵丝(16、18)剪断而成。本发明简化了将多个热电偶串接而成转换器的制造。
文档编号H01L35/28GK1286808SQ9881387
公开日2001年3月7日 申请日期1998年3月10日 优先权日1998年3月10日
发明者爱德华·塞拉斯, 尼古拉斯·塞拉斯 申请人:爱德华·塞拉斯, 尼古拉斯·塞拉斯