电子设备及其壳体的制作方法

本发明实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种电子设备及其壳体。

背景技术：

随着科技的高速发展，各种电子设备(比如手机、平板电脑等)的性能不断优化，功能也越来越完善，但是糟糕的续航能力依然是一个突出的问题。目前，电池技术难以取得突破性的发展，对于大多数电子设备而言，36小时的续航时长已经是极限了，而在经常使用的情况下，电池基本只能够满足半天左右的使用时长。续航能力不足导致电子设备需要进行频繁充电，进而会降低用户的体验感，特别是在户外的情况下，用户通常采用移动电源进行充电，但是移动电源的电量有限，难以给电子设备提供充足的供电，而且上述充电方式都需要具备电源，这也是对电子设备供电的限制。

基于此，现有技术通过在电子设备内部安装温差发电结构，由温差发电结构利用电子设备的壳体吸收的热量进行发电，并将产生的电能充入电池，以供电子设备使用。但是该技术方案中的温差发电结构会占用大量电子设备的内部空间，不仅会增大电子设备内部结构设计的难度，而且会挤占电池的安装空间，因此需要缩减电池的体量，从而导致电池的电能容量减小，这与提升电子设备的续航能力相悖。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电子设备的壳体，以解决目前具有温差发电功能的电子设备中，温差发电结构占用大量壳内空间的问题。

为了解决上述问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种电子设备的壳体，所述电子设备包括充电电池，所述壳体包括壳本体和温差发电片，所述壳本体具有容纳空间，所述温差发电片设置在所述容纳空间中；所述温差发电片的热端朝向所述壳本体的外壁所在的一侧，所述温差发电片的冷端朝向所述壳本体的内壁所在的一侧，所述温差发电片与所述充电电池电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所公开的电子设备包括上述的壳体。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

在本发明实施例中，通过将温差发电结构设置在壳本体的容纳空间中，可以利用电子设备壳体内外的温度差异实现热能向电能的转换，并将产生的电能充入电子设备的电池，保持电子设备的电量充足，而且也克服了充电时需要充电配件、需要连接电源的限制，从而优化用户的体验感。相较于现有的具有温差充电功能的电子设备，将温差发电结构设置在电子设备的壳体的内腔中而言，本发明将温差发电结构嵌设在电子设备的壳体中，节省了电子设备内部的结构设计空间，降低了电子设备内部的结构设计难度，同时为电子设备的电池提供了更充足的安装空间，可以安装更大体量的电池，从而增强电子设备的续航能力。

与此同时，因为电子设备的壳体上不需要安装其他的构件，温差发电结构在壳体上具有更大的安装覆盖面积，从而能够设置更多的热电件，来提高温差发电结构的整体发电效率。

再者，温差发电结构的发电原理基于塞贝克效应实现，本发明所公开的电子设备的壳体中，温差发电结构较于现有技术更接近壳体外部的热源，在温差发电结构的冷热两端的温度差异更加明显，更有利于在温差发电结构中产生温差电动势，从而使得本发明所公开的电子设备的壳体的温差发电功能具有更佳的运行稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例公开的第一种电子设备的壳体的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例公开的第一种电子设备的壳体的俯视图；

图3为本发明实施例公开的第二种电子设备的壳体的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例公开的第二种电子设备的壳体的仰视图；

图5为本发明实施例公开的一种第一热电件和第二热电件的连接示意图；

图6为本发明实施例公开的电子设备的结构示意图。

附图标记说明：

100-壳本体、110-容纳空间、

200-温差发电片、210-第一热电件、211-空穴、220-第二热电件、221-电子、230-导电体、

310-绝缘层、320-导热片、330-吸热层、

410-电流控制组件、420-电流转换组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1-图6，本发明实施例公开一种电子设备的壳体。所涉及的电子设备包括充电电池，充电电池作为电子设备的电能储备供给构件，在其电量不足的时候，通常是通过充电配件如usb数据线外接电源来实现充电，也可以通过如后文所述的温差发电片200来实现对充电电源的充电。

本发明实施例公开的电子设备的壳体包括壳本体100和温差发电片200，电子设备的壳体是电子设备的基础构件，其为电子设备上的其他零部件提供了安装基础，包括温差发电片200。其中，壳本体100为壳体的主体构件，壳本体100能够为温差发电片200提供安装基础。在本发明实施例中，壳本体100具有容纳空间110，温差发电片200设置在容纳空间110中，在本发明实施例中，容纳空间110的形状尺寸不限，例如其可以与温差发电片200的尺寸相适配，这样温差发电片200的稳定性更好，当然也可以与温差发电片200之间存在间隙，在局部对温差发电片200进行固定支撑即可。

温差发电片200的热端朝向壳本体100的外壁所在的一侧，温差发电片200的冷端朝向壳本体100的内壁所在的一侧。其中，温差发电片200的热端是指温差发电片200靠近温度相对较高的一端，相应地，温差发电片200的冷端是指温差发电片200靠近温度相对较低的一端，温差发电片200的热冷两端存在温度差异，即可以在温差发电片200中产生电势差，从而形成电流。温差发电片200与充电电池电连接，从能够将温差发电片200中的电能输送给充电电池。

需要说明的是，温差发电原理是基于塞贝克效应，在效应过程中把热能转化为电能。塞贝克效应又称作第一热电效应，是指由于两种不同材质的电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在两种热电件组成的回路中，如果使热电件两端的温度不同，在温度梯度下导体内的载流子从热端向冷端运动，并在冷端堆积，从而在材料内部形成电势差，同时在该电势差作用下产生一个反向电荷流，如此就在回路中产生电流，相应的电动势的方向取决于温度梯度的方向。

在具体的工作过程中，当电子设备需要充电时，可以将电子设备置于温度较高的环境中，例如将电子设备放置在阳光下，或者通过摩擦壳体外壁来产生热量来改变电子设备所处的环境的温度，从而使得电子设备的壳体内外存在温度差异，此时，温差发电片200内部的载流子会从热端向冷端运动，并在冷端堆积，从而在温差发电片200内部形成电势差，从而产生电流。

通过上述工作过程可知，本发明公开的电子设备的壳体，通过将温差发电片200设置在壳本体100的容纳空间110中，可以利用电子设备壳体内外的温度差异实现热能向电能的转换，并将产生的电能充入电子设备的电池，保持电子设备的电量充足，而且也克服了充电时需要充电配件、需要连接电源的限制，从而优化用户的体验感。相较于现有的具有温差充电功能的电子设备，将温差发电结构设置在电子设备的内腔中，温差发电结构占用了大量的内部结构设计空间，本发明将温差发电片200嵌设在电子设备的壳体中，节省了电子设备内部的结构设计空间，降低了电子设备内部的结构设计难度，同时为电子设备的电池提供了更充足的安装空间，可以安装更大体量的电池，从而增强电子设备的续航能力。

与此同时，因为电子设备的壳体上不需要安装其他的构件，温差发电片在壳体上具有更大的安装覆盖面积，从而能够设置更多的热电件，来提高温差发电片的整体发电效率。

再者，温差发电片200基于塞贝克效应实现发电，本发明所公开的电子设备的壳体中，温差发电片200较于现有技术更接近壳体外部的热源，在温差发电片200的冷热两端的温度差异更加明显，更有利于在温差发电片200中产生温差电动势，从而使得本发明所公开的电子设备的壳体的温差发电功能具有更佳的运行稳定性。

在本发明实施例中，温差发电片200包括第一热电件210和第二热电件220，第一热电件210和第二热电件220交替间隔排布，即是指第一热电件210和第二热电件220依次排布，而且相邻的第一热电件210和第二热电件220之间具有间隙，不是紧密贴合。相邻的第一热电件210和第二热电件220可以为串联，具体的，即是第一热电件210和第二热电件220的首端或者尾端分别对应的连接，例如第一个第一热电件210的首端与第一个第二热电件220的首端相连，第一个第二热电件220的尾端与第二个第一热电件210的尾端相连，依此类推。如此设置，电流就可以在各个热电件中流通并最终与充电电池连接形成回路。需要说明的是，本发明实施例不限制第一热电件210和第二热电件220在为多个的情况下，二者的联系关系，第一热电件210和第二热电件220可以为串联关系，但是也可以为并联关系。当然，第一热电件210和第二热电件220为串联关系使得电子设备内部的结构设计更为简单，而且空间利用率更高。

在具体的工作过程中，第一热电件210或第二热电件220的热端即靠近壳本体100外壁的一端，位于该端的载流子(一般为电子)的浓度高于第一热电件210或第二热电件220的冷端即靠近壳本体100内壁的一端，在浓度梯度的驱动下，载流子会从热端向冷端扩散，从而就产生了电动势和电流。位于首位的第一热电件210和位于末位的第二热电件220上形成阳极和阴极，再通过电连接器件连接在充电电源的正负极上，就可以实现对充电电源的充电。

请参考图1和图3，为了提升温差发电片200中热电件之间的电流传输效率，在较为优选的方案中，相邻的第一热电件210和第二热电件220之间可以通过导电体230电连接，具体的，第一热电件210和第二热电件220的首端或者尾端之间通过导电体230来实现电连接，形成近似“u”字形结构，而且第一热电件210和第二热电件220可以是平行关系，也可以不平行。在本发明实施例中，导电体230的形状和具体材料类型不限，只要能够保证第一热电件210和第二热电件220之间实现电连接即可，例如，导电体230可以为片状、块状或者条状等规则形状，也可以为不规则形状；导电体230可以为导体，具体的可以为金属导体，铝、铁、铜、银等均可，也可以为半导体。

当然，相邻的第一热电件210和第二热电件220之间也可以不设置导电体230。第一热电件210和第二热电件220的首端或者尾端可以相互靠拢倾斜并连接在一起，形成近似“v”字形结构，也可以实现第一热电件210和第二热电件220的串联，一样的可以实现热电件内部电流的传输。

第一热电件210和第二热电件220的数量可以设置为多种，本发明实施例对其未做限制。如果第一热电件210和第二热电件220均为一个，结合前文内容可知，二者可以组成近似“u”字形或“v”字形结构。但是温差发电片200中的第一热电件210和第二热电件220数量过少时，其内部所产生的电动势有限，从而充电效率较低，所以通常会设置多个第一热电件210和第二热电件220，并将热电件进行串联，汇集每个热电件的电动势，从而获得较大的输出功率。请参考图5，如果第一热电件210和第二热电件220为多个，且相邻的第一热电件210和第二热电件220之间未设置导电体230，让二者的首端或者尾端倾斜靠拢并连接，结合前文所述，多个热电件就形成近似“w”字形结构。如果在相邻的第一热电件210和第二热电件220之间设置导电体230，结合前文所述，则多个热电件和导电体230会形成多个“u”和倒“u”的组合形状。

由于半导体的温差电动势较大，为了使得温差发电片200的温差发电性能更佳，本发明实施例在较为优选的方案中，第一热电件210可以为p型半导体件，第二热电件220可以为n型半导体件。具体的，请参考图6，在热激发的作用下，p型半导体件的热端即靠近壳本体100外壁的一端，位于该端的空穴211(相当于带正电的粒子)的浓度，高于p型半导体件的冷端即靠近壳本体100内壁的一端，因此在浓度梯度驱动下，空穴211会从热端向冷端扩散，从而产生温差电动势；n型半导体件的热端即靠近壳本体100外壁的一端，位于该端的电子221的浓度，高于n型半导体件的冷端即靠近壳本体100内壁的一端，因此在浓度梯度驱动下，电子221会从热端向冷端扩散，从而也产生温差电动势。由上述可知，p型半导体件和n型半导体件内部因为存在电荷的运动，从而形成电流，并在首位的p型半导体件上形成阳极，在末位的n型半导体件上形成阴极，再用电连接器件连接在充电电源的正负极上，就可以实现对充电电源的充电。

为了提升温差发电片200的性能以及降低成本，在较为优选的方案中，第一热电件210和第二热电件220为不同材料制成的导体件或半导体件，具体的，本发明实施例对第一热电件210和第二热电件220的具体材料类型不做限制，只要二者内部能够实现载流子的运动即可，例如第一热电件210可以为bi2te3基热电材料件，第二热电件220为pote基热电材料件，或者第一热电件210也可以为pote基热电材料件，而第二热电件220为bi2te3基热电材料件。pote基热电材料件和bi2te3基热电材料件的优势在于，市场上的bi2te3基热电材料和pote基热电材料以铋、碲、硒等为原料，与其他的基热电半导体材料相比，不仅更容易获得，而且bi2te3基热电材料和pote基热电材料在温差发电过程中其产生的电动势也相对较高，成本和毒性相对较低。当然，本发明实施例对第一热电件210和第二热电件220的具体材料类型不做限制。

请参考图1和图2，本发明实施例中公开了第一种电子设备的壳体，容纳空间110位于壳本体100中，且容纳空间110未与壳体外部连通，温差发电片200安装于容纳空间110中。基于这种结构，温差发电片200的热端和冷端均与容纳空间110在壳本体100的内壁表面接触，在本发明实施例中，它们的接触方式不限，只要能够保证壳本体100与温差发电片200的热端及冷端具有良好的导热效果即可。例如，接触的方式可以是直接接触，当然也可以是间接接触。若为直接接触，则温差发电片200的热端或冷端可以直接贴合在容纳空间110在壳本体100的内壁表面；若为间接接触，温差发电片200的热端或冷端可以通过导热胶与容纳空间110在壳本体100的内壁表面粘接，也可以留有间隙空间，通过空气间接传递热量。

请参考图3和图4，本发明实施例公开了第二种电子设备的壳体，容纳空间110可以贯通壳本体100的外壁和内壁中的至少一者，具体的，即指容纳空间110可以只贯通壳本体100的外壁，也可以只贯通壳本体100的内壁，还可以壳本体100的外壁和内壁都贯通，此种情况下，容纳空间则为贯通壳本体100的通孔，本发明实施例对其不做限制。基于这种结构，温差发电片200的热端和/或冷端可以直接与空气接触，同样能够实现温差发电功能。进一步地，温差发电片200的热端可以延伸至与壳本体100的外壁共面的位置，也可以延伸至壳本体100的外部；温差发电片200的冷端可以延伸至与所述壳本体100的内壁共面的位置，也可以延伸至壳本体100的外部，本发明实施例均不作限制，当然，温差发电片200的热端和冷端与壳本体100的外壁和内壁分别共面，有利于提升电子设备的壳体的外观美感，以及提高电子设备的抓握性能。

基于安全考虑，本发明实施例在较为优选的方案中，温差发电片200的外部可以包覆有绝缘层310，具体的，因为温差发电片200在温差发电过程中，其本身是带电的，特别是前文所述的温差发电片200与壳本体100的外壁共面的实施方式中，都存在一定的触电风险，而上述绝缘层310的设置可以确保加工人员和用户的安全。进一步地，绝缘层310可以优选为高导热绝缘材料，例如xk-f60、kerafolu90或陶瓷材料等。

为了提升温差发电片200的热端和冷端的导热效率，本发明实施例在较为优选的方案中，温差发电片200的热端和冷端至少有一者上可以设置有导热片320，具体的，即指可以只是温差发电片200的热端设置导热片320，也可以只是温差发电片200的冷端设置导热片320，还可以是温差发电片200的热端和冷端均设置有导热片320，本发明实施例对其不做限制。导热片320覆盖温差发电片200的热端或冷端的至少部分，具体的，导热片320设在温差发电片200的热端的端面上或冷端的端面上，可以覆盖端面的一部分，也可以覆盖整个端面，本发明实施例对其不做限制。同时，导热片320的材料可以为多种，本发明实施例对其不做限制，例如导热片320可以为导热性能良好的金属片，银、铜、金、和铝等均可，也可以是导热硅脂、导热硅胶等化学材料。由于电子设备的壳体的导热性能一般较差，而结合容纳空间110贯通壳本体100的方案中，将温差发电片200直接裸露在空气中，则温差发电片200容易受到损坏，得不到有效的保护，而在温差发电片200的热端或冷端设置有导热片320后，不仅能够确保温差发电片200的与热源之间的温度传递，还能够对温差发电片200起到保护作用；进一步地，导热片320可以与壳本体100的外壁和内壁共面，提升电子设备的壳体的外观美感，以及提高电子设备的抓握性能。

为了进一步地提高温差发电片200的热端的温度，扩大热端和冷端的温差，从而提升温差发电片200的发电效率，本发明实施例在较为优选的方案中，壳体还可以包括吸热层330，吸热层330设置于壳本体100的外壁、且覆盖温差发电片200的至少部分，具体的，吸热层330可以覆盖温差发电片200热端的一部分，也可以覆盖其热端的整个端面。在具体的工作过程中，吸热层330可以吸收空气中的热量，并传递给温差发电片200的热端，从而扩大了热端和冷端的温差，增大了温差电动势，提高了温差发电片200的发电效率。吸热层330的材料类型可以有多种，例如硅化物纳米壳材、黑铬涂层或铝阳极氧化涂层等，本发明对其不做限制。

请参考图6，基于本发明实施例公开的电子设备的壳体，本发明还公开了一种电子设备，所公开的电子设备包括如前文所述的电子设备的壳体，其中，温差发电片200与充电电池电连接，从而实现对充电电池的充电，即热能向电能的转换。温差发电片200与充电电池之间的电连接件可以有多种类型，通常情况下，温差发电片200与充电电池通过导线电连接，当然，二者还可以通过其他的电连接件实现电连接，例如电缆、端子或插头等电连接器件，本发明实施例不限制温差发电片200与充电电池之间的电连接件的具体类型。具体的，因为在温差发电片200中形成了温差电动势，其内部形成电流，在温差发电片200上形成了电极，导线将温差发电片200上形成的电极与充电电池的正负极相对应地连接，温差发电片200与充电电池都在一个回路上，从而在导线中有电流通过，对充电电池进行充电。

由于温差发电片200生成的电流与其热端和冷端的温度差异具有直接影响关系，当温差发生变化，则形成的温差电动势和生成的电流都会有变化，进而对应的电压也不能保持恒定，变化的电压和电流会对充电电池形成冲击，缩短电池寿命。

基于此，本发明实施例在较为优选的方案中，导线上可以设置有电流控制组件410和电流转换组件420的至少一者，本发明实施例不限制电流控制组件410和电流转换组件420的具体安装方式，导线上可以只安装电流控制组件410，也可以只安装电流转换组件420，还可以电流控制组件410和电流转换组件420一并安装。具体的，电流控制组件410通常可以包括整流电路和/或稳压电路，整流电路可以对导线输入的变化的电流进行整流，输出恒定的电流；稳压电路可以通过控制使得其输出的电压稳定在充电电池的可充电电压范围内。电流转换组件420也可以将变化的电流转化为处于充电电池的可充电范围内的电压。

本发明实施例所指的电子设备可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、可穿戴装置等设备，本发明实施例不限制电子设备的具体种类。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。