截面形状为圆形、椭圆形或多边形。内圆和外圆的形状可以相同，也可以不同。
[0023]根据本发明，环形热电器件的形状可以尽可能地吻合热源的形状，且多边形热电元件的使用使得元件的加工工艺得到简化。
[0024]又，在本发明中，在所述环形热电器件上设有沿其轴向延伸的缝隙，所述缝隙的宽度优选为0.3 ~ I _。
[0025]根据本发明，有意形成的缝隙可以释放脆性热电元器件在使用过程中因频繁热冲击而形成的热应力，提高热电器件的使用可靠性和使用寿命。
[0026]又，在本发明中，各热电元件的内周侧和外轴侧的金属化层以及连接各热电元件之间的导流片为连续的环形或者形成为分段结构；在形成为所述分段结构时，各分段金属化层以及导流片相距I ~ 5 mm。
[0027]根据本发明，分段结构的金属化层可以有效避免因金属化层和热电材料之间的热膨胀系数差异而导致的使用过程中的金属化层的剥离。
[0028]此外，根据本发明的另一方面，提供一种制备环形热电器件的方法，包含以下步骤:
依据环形热电元件的尺寸设计模具； 通过热压烧结、高温等离子烧结的方法获得P型和η型的单片环形热电材料部件； 采用磨抛机对所述单片环形热电材料部件的表面进行研磨抛光至规定尺寸；
采用磁控溅射、电弧喷涂或者电镀方法在环形热电材料部件的金属化区域形成一层或者多层阻挡层及电极层材料；
制备环形绝缘材料部件；
将环形热电元件与环形绝缘材料部件用无机粘结剂固定在一起，相邻环形热电元件内圆和外圆依据串联原则用镍电极或者铜电极或者与金属化层相同材料通过扩散焊接或者焊料焊接的方式连接；
器件两端焊接电流连接线；
最后整个热电器件的内外环用预先制备的陶瓷管、玻璃管或者不锈钢管进行密封固定。
[0029]其中，在该方法中，优选地，也可以在对所述单片环形热电材料部件的表面进行研磨抛光后，采用线切割方法对加工好的环形热电材料部件在高度方向形成一条贯穿的缝隙。
[0030]本发明的环形热电元件具有组装容易和准确的优点，集成的环状器件中各环形热电元件同心度高。采用本发明的环形热电元件组装器件可以提高生产效率和产品成品率。
[0031]采用本发明集成的环状热电器件，位于环形热电元件内外圆表面的固定支撑用陶瓷管或者金属管厚度大大降低，从而明显地提高了环形热电器件与热源的热交换效率。
[0032]采用本发明集成的管状热电器件，其结构本身可以释放大温差环境下形成的热应力，因而，本专利发明的环形热电元器件具有输出稳定、可靠性高和使用寿命长的优点。
[0033]根据下述【具体实施方式】并参考附图，将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。
【附图说明】
[0034]图1示出了根据本发明的第一实施形态的环形热电元件的结构的示意剖面图；
图2示出了图1所示的环形热电元件的立体图；
图3示出了根据本发明的环形构造热电器件的第一实施形态的示意图；
图4是根据本发明的第二实施形态的环形热电元件的立体图；
图5是根据本发明的第三实施形态的环形热电元件的立体图；
图6是根据本发明的第四实施形态的环形热电元件立体图；
图7是根据本发明的第五实施形态的环形热电元件立体图；
图8示出了根据本发明的具有缝隙结构的环形构造热电器件。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例和附图来说明本发明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0036]本发明提供一种结构合理且性能优异的环形构造热电器件及其制备方法。以下说明中，制备出的环形热电材料样品称为环形热电材料部件，所述部件局部表面金属化之后称为环形热电元件，所述环形热电元件通过导电电极材料、绝缘隔离材料和内外环固定材料集成的器件称为环形热电器件。环形产品内外环之间的距离称为环的厚度，环形产品两侧面之间的距离称为高度。
[0037]本发明提供了一种新型带凸台凹槽环形构造热电元件的结构(图1和图2)。环形结构材料部件I 一侧有一个凸台4，另一侧有一个凹槽5。凹槽的直径略大于凸台的直径。环形材料部件的内圆环3和外圆环2表面金属化，从而形成环形热电元件。表面金属化层可以是单层电极层，也可以是阻挡层加电极层。从数量上说，表面金属化层可以是一层，也可以是多层。表面金属化采用的材料是T1、Fe、Ag、Au、Cu、Mo、N1、Cr、W、Ta、Nb中的一种，或以上几种元素形成的合金。表面金属化的工艺可以是烧结或者沉积技术。
[0038]本发明中，当将P型和η型所述环形元件集成管状器件时(图3)，所述P型和η型环状热电元件沿热电器件的轴向交替排列，相邻两环形热电元件之间用环形绝缘部件(即隔离层)6隔开。相邻环形热电元件和环形绝缘部件的凸台和凹槽组装在一起。相邻环形热电元件依据电串联的原则由镍电极或者铜电极或者与金属化形成的电极材料相同的导流片7连接形成环形热电器件。导流片与金属化形成的电极材料层之间的连接可以采用扩散焊接和焊料焊接的方式技术。
[0039]本发明中，环形热电元件之间的绝缘材料6形状与环形热电元件可以相似，即环形绝缘材料部件外径、内径、凸台和凹槽尺寸与环形热电元件尺寸相同。环形绝缘材料部件的形状与环形热电元件的形状也可以不同，此时，环形绝缘材料部件没有凸台和凹槽结构，内径和外径尺寸与环形热电元件内径和外径尺寸相同。环形绝缘材料部件的高度为1~2mm,取决于绝缘材料成分和热性能。环形绝缘材料部件应该具有较低的热导率，不与热电材料和金属化材料反应、高温稳定性好以及与热电材料有相近的热膨胀系数，可选自氧化铝、氧化锆、氮化硼、玻璃和白云母等，这些材料或者是烧结块体材料，或者是一种或几种粉末与无机粘结剂的混合物。
[0040]又，在本发明中，环形热电元件和环形绝缘材料部件截面形状不局限于圆形。内环和外环可以是圆形、多边形、椭圆形。内环和外环的形状可以相同，也可以不同。例如，外环截面为六边形，内环截面为圆形(图4);外环和内环界面都为六边形，凸台和凹槽截面为圆形(图5 );外环、内环、凸台和凹槽截面形状都为六边形(图6 )。如此，环形管状热电器件的形状可以是圆柱体、棱柱体和椭圆柱体。
[0041]本发明中，环形热电元件的内环和外环表面金属化层以及连接环与环的导流片材料可以是完整的环形，也可以是分段结构。如果是分段结构，段与段之间的距离可以是I ~5 mmD
[0042]本发明中，环形热电元件沿着高度方向可以存在一条贯通的缝隙8 (图7)，缝隙的宽度为0.3 ~ I _。该缝隙的作用在于可以为温度频繁变化造成的热电元件热胀冷缩提供调整空间，从而释放热电元件内部的热应力，提高元件的使用寿命和可靠性。采用带有缝隙结构的环形元件集成环形器件时，为便于导流片焊接，所有环形热电元件和环形绝缘材料部件的狭缝对齐(图8)。
[0043]本发明中，环形热电材料部件的高度、厚度、内径和外径尺寸应该依据材料的热电性能和力学性能进行优化设计。高度范围为2 ~ 20 mm，内径为6 ~ 12 mm，外径为13 ~ 30_。凸台和凹槽的直径应大于所述环形内径和小于所述环形外径，凸台直径较环内径大0.5~ 2 mm，凹槽直径较凸台的直径大0.3 ~ 0.6 mm。
[0044]本发明中，环形热电材料可以是碲化铋、填充方钴矿、碲化锌、ZrNiSn基half-HeuI sIer、Ba8Ga16Ge30、猛酸|丐、钴鹏丐、钴酸钠。
[0045]此外，本发明还提供了一种制备环形热电器件的方法。依据环形元件的尺寸设计特殊模具，通过高温等离子烧结的方法获得P型和η型的单片环形热电材料部件，采用磨抛机对部件进行表面研磨抛光至指定的尺寸。采用线切割的方法对每个机械加工好的热电材料部件在高度方向形成一条贯穿的缝隙。采用磁控溅射的方法在环形材料部件的表面形成一层阻挡层材料，然后采用电镀的方法在阻挡层上面形成一层镍电极。制备与环形热电元件形状和尺寸相同的白云母绝缘材料部件，将环形热电元件与环形白云母部件用无机粘结剂固定在一起，相邻环形热电元件内圆和外圆依据串联原则用Ni电极通过扩散焊接的方式连接。器件两端焊接电流连接线。最后整个器件内外环用预先制备的氧化铝管进行密封固定。
[0046]另一种制备制备环形热电器件的方法。依据环形元件的尺寸设计特殊模具，通过高温等离子烧结技术采用一步法工艺获得P型和η型的单个锥形热电部件，即锥形材料表面含有阻挡层材料。采用电镀的方法在阻挡层上面形成一层铜电极。制备与环形热电元件形状和尺寸相同的白云母绝缘材料部件。将环形热电元件与环形白云母部件用无机粘结剂固定在一起，相邻环形热电元件内圆和外圆依据串联原则用铜电极通过扩散焊接的方式连接。在器件两端焊接电流连接线。最后整个器件内外环用预先制备的氮化