能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱電成形裝置，尤其是涉及了一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]熱電技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料的塞貝克效應(yīng)，將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，無(wú)需化學(xué)反應(yīng)或流體介質(zhì)，因而在發(fā)電過(guò)程中具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和方便等優(yōu)點(diǎn)。熱電單元是指將N型熱電半導(dǎo)體和P型熱電半導(dǎo)體材料的一端通過(guò)導(dǎo)流片連接起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)，是傳統(tǒng)溫差發(fā)電器的重要組成部分。根據(jù)塞貝克效應(yīng)、帕爾貼效應(yīng)以及傅里葉效應(yīng)，通過(guò)在熱電單元的兩端施加一定的溫差，能在熱電單元的開路端產(chǎn)生一定的溫差電動(dòng)勢(shì)。
[0003]工業(yè)上的熱電單元通常使用分步制備法，即先制備出N型熱電臂和P型熱電臂，再分別與沖壓制得的導(dǎo)流片焊接。其中熱電臂的制備通常為先壓出塊體圓盤，再在圓盤上用傳統(tǒng)的線切割切出所需的熱電臂。這種制備方法不僅耗費(fèi)了大量的時(shí)間，也會(huì)產(chǎn)生大量的切割余料，降低材料的利用率，且分步焊接法制得的熱電單元常常出現(xiàn)N型熱電臂和P型熱電臂不平整和朝向不整齊的現(xiàn)象。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)朇N200810239624.3)公開了一種具有高縱橫比熱電臂的微型熱電器件的制備方法。該方法利用機(jī)械加工在玻璃薄片上制作出凹槽，并利用光刻和磁控濺射技術(shù)在單晶硅襯底上面制作叉指電極來(lái)分別控制P型和N型熱電材料的電化學(xué)沉積，從而制作出交替排列的P型和N型熱電陣列。該裝置能精確控制熱電臂的長(zhǎng)度和厚度等工藝參數(shù)，但工藝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(7?30小時(shí))且只能用于微納級(jí)別的P、N型熱電臂的加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、N型和P型熱電臂直徑可控、成形試樣連接強(qiáng)度高、形狀規(guī)則、一次成型和自動(dòng)脫模的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括底座、下模沖、N型熱電臂陰模、P型熱電臂陰模和上模沖，底座中心開有凹槽，下模沖包括位于中間的長(zhǎng)方體陰模和連接在長(zhǎng)方體陰模兩側(cè)的頂桿，長(zhǎng)方體陰模嵌合在底座的凹槽內(nèi)，長(zhǎng)方體陰模上開有腰形通槽，豎直的兩個(gè)頂桿穿過(guò)底座凹槽兩側(cè)各自的孔，從而實(shí)現(xiàn)下模沖的上下移動(dòng)#型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模并列地安裝在下模沖的長(zhǎng)方體陰模上，N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模上方安裝有上模沖，上模沖下的兩個(gè)沖頭分別穿過(guò)N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模上的模腔孔。
[0007]所述的底座上的凹槽深度大于下模沖長(zhǎng)方體陰模的厚度，以使N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模也同時(shí)嵌合在底座上的凹槽內(nèi)。
[0008]所述的N型熱電臂陰模的模腔孔為圓形，與下模沖腰形通槽右邊的半圓孔徑相同且同軸。
[0009]所述的P型熱電臂陰模的模腔孔為圓形，與下模沖腰形通槽左邊的半圓孔徑相同且同軸。
[0010]所述的N型熱電臂陰模與P型熱電臂陰模的厚度相同。
[0011]所述的N型熱電臂陰模與P型熱電臂陰模模腔孔直徑不約束為相同。
[0012]所述的上模沖的沖頭長(zhǎng)度大于所述的N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模的厚度。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明利用N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模疊加在下模沖上的方法，可以使熱電單元一體化成形。
[0014](2)本發(fā)明利用N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模相貼并列嵌入底座的方法，能夠使成形后試樣N型熱電臂和P型熱電臂平整且朝向規(guī)則整齊。
[0015](3)本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，部件可更換，可適應(yīng)于不同直徑P、N型熱電臂的熱電單元的制造。
[0016](4)本發(fā)明采用下置式頂桿，可以快速脫模，提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的脫模示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的底座剖視圖。
[0020]圖4是本發(fā)明的下模沖結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖5是本發(fā)明的上模沖結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖6是本發(fā)明的熱電單元試樣結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖中:1.底座，2.下模沖，3.上模沖，4.N型熱電臂陰模，5.P型熱電臂陰模，6.熱電單元試樣。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]如圖1?3所示，底座I中心開有凹槽，下模沖2包括位于中間的長(zhǎng)方體陰模和連接在長(zhǎng)方體陰模兩側(cè)的頂桿，長(zhǎng)方體陰模嵌合在底座I的凹槽內(nèi)，如圖4所示，長(zhǎng)方體陰模上開有腰形通槽，豎直的兩個(gè)頂桿穿過(guò)底座I凹槽兩側(cè)各自的孔，從而實(shí)現(xiàn)下模沖2的上下移動(dòng)；N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5并列地安裝在下模沖2的長(zhǎng)方體陰模上，N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5上方安裝有上模沖3，如圖5所示，上模沖3具有兩個(gè)沖頭，上模沖3下的兩個(gè)沖頭分別穿過(guò)N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5上的模腔孔。N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5的模腔孔以及長(zhǎng)方體陰模的腰形通槽內(nèi)裝有導(dǎo)流片材料粉末，通過(guò)上模沖3壓模并脫出形成最后如圖6所示的熱電單元試樣6。
[0026]如圖2和圖3所示，底座I上的凹槽深度大于下模沖2長(zhǎng)方體陰模的厚度，以使N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5也同時(shí)嵌合在底座I上的凹槽內(nèi)。
[0027]如圖2和圖4所示，優(yōu)選的N型熱電臂陰模4的模腔孔為圓形，與下模沖2腰形通槽右邊的半圓孔徑相同且同軸。
[0028]如圖2和圖4所示，優(yōu)選的P型熱電臂陰模5的模腔孔為圓形，與下模沖2腰形通槽左邊的半圓孔徑相同且同軸。
[0029]N型熱電臂陰模4與P型熱電臂陰模5的厚度相同，但N型熱電臂陰模4與P型熱電臂陰模5模腔孔直徑不一定相同，可以是不相同的。
[0030]上模沖3的沖頭長(zhǎng)度大于所述的N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5的厚度，有利于將成型的熱電單元試樣6進(jìn)行脫模。
[0031]為進(jìn)一步解釋本發(fā)明的本
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
實(shí)施例1:如圖1所示，先將下模沖2嵌入底座I中，使下模沖2的下表面與底座I的凹槽相貼。再將導(dǎo)流片材料(是銅、銅基材料及鈦鋁釩合金等)的粉末放入下模沖2的通槽中，填緊壓實(shí)，使導(dǎo)流片材料粉末的上端與下模沖2的上表面平齊。然后將N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5并列地嵌入底座I的凹槽中，再將N型熱電臂粉末和P型熱電臂粉末放入N型熱電臂陰模4和P型熱電臂陰模5的模腔中。下壓上模沖3將N型熱電臂粉末和P型熱電臂粉末壓緊。通過(guò)熱壓或者放電等離子燒結(jié)(SPS)等方法對(duì)熱電臂粉末和導(dǎo)流片粉末進(jìn)行燒結(jié)。
[0032]如圖2所示，在一定時(shí)間的保溫保壓后，熱電單元試樣6燒結(jié)完成。關(guān)閉加熱系統(tǒng)，利用下模沖2兩側(cè)的頂桿使下模沖2上升，同時(shí)下降上模沖3，使熱電單元試樣6脫模。
[0033]加工完成的熱電單元試樣6形狀如圖6所示，重復(fù)上述工序，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工。
[0034]由此本發(fā)明采用模塊化安裝的方式，可對(duì)需要不同直徑的熱電臂的熱電單元進(jìn)行制造，利用熱電臂陰模相貼并列嵌入底座的方法，可使成形后的試樣和熱電臂平整且朝向規(guī)則整齊；并可快速脫模，提高生產(chǎn)效率，具有顯著的技術(shù)效果。
[0035]上述【具體實(shí)施方式】用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，其特征在于:包括底座(I)、下模沖(2)、N型熱電臂陰模(4)、P型熱電臂陰模(5)和上模沖(3)，底座(I)中心開有凹槽，下模沖(2)包括位于中間的長(zhǎng)方體陰模和連接在長(zhǎng)方體陰模兩側(cè)的頂桿，長(zhǎng)方體陰模嵌合在底座(I)的凹槽內(nèi)，長(zhǎng)方體陰模上開有腰形通槽，豎直的兩個(gè)頂桿穿過(guò)底座(I)凹槽兩側(cè)各自的孔，從而實(shí)現(xiàn)下模沖(2)的上下移動(dòng)；N型熱電臂陰模(4)和P型熱電臂陰模(5)并列地安裝在下模沖(2)的長(zhǎng)方體陰模上，N型熱電臂陰模(4)和P型熱電臂陰模(5)上方安裝有上模沖(3)，上模沖(3)下的兩個(gè)沖頭分別穿過(guò)N型熱電臂陰模(4)和P型熱電臂陰模(5)上的模腔孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，其特征在于:所述的底座(I)上的凹槽深度大于下模沖(2)長(zhǎng)方體陰模的厚度，以使N型熱電臂陰模(4)和P型熱電臂陰模(5)也同時(shí)嵌合在底座(I)上的凹槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，其特征在于:所述的N型熱電臂陰模(4)的模腔孔為圓形，與下模沖(2)腰形通槽右邊的半圓孔徑相同且同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，其特征在于:所述的P型熱電臂陰模(5)的模腔孔為圓形，與下模沖(2)腰形通槽左邊的半圓孔徑相同且同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，其特征在于:所述的N型熱電臂陰模(4)與P型熱電臂陰模(5)的厚度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，其特征在于:所述的N型熱電臂陰模(4)與P型熱電臂陰模(5)模腔孔直徑不約束為相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置，其特征在于:所述的上模沖(3)的沖頭長(zhǎng)度大于所述的N型熱電臂陰模(4)和P型熱電臂陰模(5)的厚度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能夠自動(dòng)脫模的熱電單元成形裝置。底座中心開有凹槽，下模沖包括長(zhǎng)方體陰模和連接在長(zhǎng)方體陰模兩側(cè)的頂桿，長(zhǎng)方體陰模嵌合在底座的凹槽內(nèi)并開有腰形通槽，豎直的兩個(gè)頂桿穿過(guò)底座凹槽兩側(cè)各自的孔；N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模并列地安裝在下模沖的長(zhǎng)方體陰模上，N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模上方安裝有上模沖，上模沖下的兩個(gè)沖頭分別穿過(guò)N型熱電臂陰模和P型熱電臂陰模上的模腔孔。本發(fā)明模塊化安裝的方式，可對(duì)需要不同直徑大小的熱電臂的熱電單元進(jìn)行制造，利用熱電臂陰模相貼并列嵌入底座的方法，可使成形后的試樣和熱電臂平整且朝向規(guī)則整齊；并可快速脫模，提高生產(chǎn)效率。
【IPC分類】B22F3-03
【公開號(hào)】CN104772457
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510110738
【發(fā)明人】梅德慶, 王輝, 姚喆赫, 李洋, 陳子辰
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月14日