[发明专利]环形热电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种环形热电器件，其特征在于，具备：

沿轴向依次交替排列的多个环形P型热电元件和N型热电元件；

设置于每对所述P型热电元件和N型热电元件之间的环形的隔离层；

所述多个环形P型热电元件和N型热电元件之间串联连接；

在各热电元件的轴向的一端设有凸台，在各热电元件的轴向的另一端设有凹槽；

各热电元件的所述凸台嵌于相邻的所述热电元件的凹槽内；

所述热电元件的凸台和凹槽的直径均大于所述热电元件的内径并小于所述热电元件的外径。

2.根据权利要求1所述的环形热电器件，其特征在于，各热电元件的最外侧的两个平行平面之间的垂直距离为2 ～ 20 mm，各热电元件的内径为6 ～ 12 mm，外径为13 ～ 30 mm。

3.根据权利要求1所述的环形热电器件，其特征在于，所述热电元件的凸台的直径比所述热电元件的内径大0.5 ～ 2 mm，所述热电元件的凹槽的直径比凸台的直径大0.3 ～ 0.6 mm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的环形热电器件，其特征在于，所述隔离层没有凸台和凹槽结构，所述隔离层的外径与所述热电元件的外径相同，所述隔离层的内径比所述热电元件的凸台的直径大0.5～1 mm。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的环形热电器件，其特征在于，所述隔离层在其轴向的一端设有凸台，在其轴向的另一端设有凹槽；所述隔离层的凸台与凹槽的直径分别与所述热电元件的凸台与凹槽的直径相同，且所述隔离层的外径和内径分别与所述热电元件的外径和内径相同；各热电元件的所述凸台嵌于相邻的所述隔离层的凹槽。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的环形热电器件，其特征在于，所述隔离层的材料选自氧化铝、氧化锆、氮化硼、玻璃或白云母中的一种或多种；所述材料是烧结块体材料，或者是一种或多种粉末与无机粘结剂的混合物。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的环形热电器件，其特征在于，所述热电元件和所述隔离层的截面形状为圆形、椭圆形或多边形。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的环形热电器件，其特征在于，在所述环形热电器件上设有沿其轴向延伸的缝隙，所述缝隙的宽度为0.3 ～ 1 mm。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的环形热电器件，其特征在于，各热电元件的内周侧和外周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，各分段金属化层的相邻分段以及各分段导流片的相邻分段之间相距1 ～ 5 mm。

10.一种制备环形热电器件的方法，其特征在于，包含以下步骤：

依据环形热电元件的尺寸设计模具；

通过热压烧结或高温等离子烧结的方法获得p型和n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；

其中，将设于所述热电元件轴向一端的凸台和设于所述热电元件轴向另一端的凹槽的直径设置为均大于所述热电元件的内径并小于所述热电元件的外径；

各热电元件的所述凸台嵌于相邻的所述热电元件的凹槽内。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，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。