用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块制造技术

本发明专利技术公开了一种用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块。它是在第一导热体的两侧同时安装第一半导体致冷器、第一散热器和第二半导体致冷器、第二散热器，它们通过对称的二根弹簧固定；在第二导热体的两侧同时安装第三半导体致冷器、第三散热器和第四半导体致冷器、第四散热器，它们通过对称的二根弹簧固定；在第一导热体和第二导热体之间粘有绝热层，在第一导热体上方设有上测温体，并装有温度传感器，在第二导热体下方设有下测温体，并装有温度传感器，半导体致冷器由绝热模块控制器控制，本发明专利技术既可以加热，又可以致冷，从而方便改变热流方向，使控制变得简单；在导热体之间加绝热层，既可以降低功耗，又可以减小耦合，易于控制。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块。
技术介绍
超精密加工技术是一个国家的战略必争技术，统计表明在超精密加工领域由热变形引起的误差占总加工误差的40％～70％，热已成为制约超精密技术发展的主要因素之一。特别是超精密机电系统功能部件朝模块化方向发展，使功能部件之间的热量传递变得更为复杂，热对精度的影响更加明显，因此日益体现出功能部件联接处热态特性研究的重要性和迫切性。当热功能模块上下有温差，但热流密度为零时，此热功能模块称为绝热模块。目前对绝热模块的控制可分为二类一类是被动控制方式，由于该方式不需要额外的致冷器或致热器，控制相对简单，但可控性差，控制精度难以达到理想的效果；另一类是主动控制方式，该方式引入了致冷器及致热器，能控性好但能耗太大，在超精密机电系统中会带来一些负面的影响。为了克服绝热模块被动控制能控性差和主动控制能耗大的缺点，本专利技术制造集成半导体致冷器、散热器、导热体、绝热层于一体的绝热模块，由半导体致冷器实现主动控制所要求的功能，由绝热层及导热体的合理配置满足设计所要求的热量传递通路，从而实现被动控制的功能，由此发展一种兼顾主动控制能控性好和被动控制能耗低的半主动绝热模块控制技术。半主动的含义，一方面集成了主动控制中的半导体致冷器，另一方面发展了被动控制中根据需要设计不同热量传递通路的技术，利用较小的代价得到较理想的控制效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块。它是在第一导热体的X方向左右两侧同时安装第一半导体致冷器和第二半导体致冷器，第一导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器的另一面与第一散热器相连，第二半导体致冷器的另一面与第二散热器相连，第一散热器、第一半导体致冷器、第一导热体、第二半导体致冷器、第二散热器通过对称的二根弹簧固定；在第二导热体的X方向左右两侧同时安装第三半导体致冷器和第四半导体致冷器，第二导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第三半导体致冷器的另一面与第三散热器相连，第四半导体致冷器的另一面与第四散热器相连，第三散热器、第三半导体致冷器、第二导热体、第四半导体致冷器、第四散热器通过对称的二根弹簧固定；在第一导热体和第二导热体之间粘有绝热层，在第一导热体上方设有上测温体，上测温体中装有第一温度传感器和第二温度传感器，在第二导热体下方设有下测温体，下测温体中装有第三温度传感器和第四温度传感器，第一半导体致冷器、第二半导体致冷器、第三半导体致冷器和第四半导体致冷器由绝热模块控制器控制。本专利技术采用对称结构，半导体致冷器作为控制绝热模块的驱动源，既可以加热，又可以致冷，从而方便改变热流方向，使控制变得简单；在导热体之间加绝热层，既可以降低功耗，又可以减小耦合，易于控制。附图说明图1是用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块结构示意图，图中1第一半导体致冷器、2第二温度传感器、3第一温度传感器、4上测温体、5第一导热体、6第一条弹簧、7第二半导体致冷器、8第二散热器、9第四散热器、10第二条弹簧、11第四半导体致冷器、12下测温体、13第四温度传感器、14第三温度传感器、15第二导热体、16第三半导体致冷器、17绝热层、18第三散热器、19第一散热器；图2是用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块控制框图；图3是基于半主动控制的绝热模块用于部件之间联接的结构示意图，图中20上部件、21用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块、22下部件。具体实施例方式如图1所示，在第一导热体5的X方向左右两侧同时安装第一半导体致冷器1和第二半导体致冷器7，第一导热体5与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器1的另一面与第一散热器19相连，第二半导体致冷器7的另一面与第二散热器8相连，第一散热器19、第一半导体致冷器1、第一导热体5、第二半导体致冷器7、第二散热器8通过对称的二根弹簧固定；在第二导热体15的X方向左右两侧同时安装第三半导体致冷器16和第四半导体致冷器11，第二导热体15与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，目的是使热量便于传递，第三半导体致冷器16的另一面与第三散热器18相连，第四半导体致冷器11的另一面与第四散热器9相连，第三散热器18、第三半导体致冷器16、第二导热体15、第四半导体致冷器11、第四散热器9通过对称的二根弹簧固定；为了便于控制，防止第一导热体5和第二导热体15之间的热耦合，在第一导热体5和第二导热体15之间粘有绝热层17，在第一导热体5上方设有上测温体4，上测温体4中装有第一温度传感器3和第二温度传感器2，在第二导热体15下方设有下测温体12，下测温体12中装有第三温度传感器14和第四温度传感器13，第一半导体致冷器1、第二半导体致冷器7、第三半导体致冷器16和第四半导体致冷器11由绝热模块控制器控制。本专利技术采用主动控制与被动控制相结合的控制方式，被动控制采用绝热层17，在没有主动控制的情况下，要求用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块接近绝热；而半主动控制中主动控制的目的是在能耗不大的情况下，使基于半主动控制的绝热模块的控制精度更高，更接近绝热，所采用的是温度闭环反馈方案。绝热层17的材料为石棉、玻璃棉、岩棉、欧文斯、软木板或纤维板。图2所示，第一温度传感器3依次与第一信号调理电路、第一差动放大电路、第一功率放大电路、第一半导体致冷器1相连，第二温度传感器2依次与第二信号调理电路、第一差动放大电路相连；第三温度传感器14依次与第三信号调理电路、第二差动放大电路相连，第四温度传感器13依次与第四信号调理电路、第二差动放大电路、第四功率放大电路、第四半导体致冷器11相连，第一差动放大电路与第一功率放大电路连接点分别与第二功率放大电路，第三功率放大电路，第四功率放大电路相连，第二差动放大电路与第四功率放大电路连接点分别与第一功率放大电路，第二功率放大电路，第三功率放大电路相连，第二功率放大电路与第二半导体致冷器7相连，第三功率放大电路与第三半导体致冷器16相连。第一温度传感器和第二温度传感器分别经第一信号调理电路和第二信号调理电路后，信号送第一差动放大电路，然后经第一功率放大电路和第二功率放大电路分别去控制第一半导体致冷器和第二半导体致冷器，使第一温度传感器和第二温度传感器所测的温度相等，流过上测温体的热流密度为零，第一差动放大电路经第三功率放大电路和第四功率放大电路去控制第三半导体致冷器和第四半导体致冷器的目的是起到补偿作用。同理，第三温度传感器和第四温度传感器分别经第三信号调理电路和第四信号调理电路后，信号送第二差动放大电路，然后经第三功率放大电路和第四功率放大电路分别去控制第三半导体致冷器和第四半导体致冷器，使第三温度传感器和第四温度传感器所测的温度相等，流过下测温体的热流密度为零，第二差动放大电路经第一功率放大电路和第二功率放大电路去控制第一半导体致冷器和第二半导体致冷器的目的是起到补偿作用。图3所示，中间为用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块21，目的使上部件20和下部件22之间绝热。第一导热体和第二导热体的材料可以是钢、金、银、铜、铝、镍、锌、锡或者合金；上测温体和下测温体的材料可以是钢、铜、铝、镍、锌或者合金；第一温度传感器至第四温度传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于部件之间联接的基于半主动控制的绝热模块，其特征在于，在第一导热体（５）的Ｘ方向左右两侧同时安装第一半导体致冷器（１）和第二半导体致冷器（７），第一导热体（５）与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器（１）的另一面与第一散热器（１９）相连，第二半导体致冷器（７）的另一面与第二散热器（８）相连，第一散热器（１９）、第一半导体致冷器（１）、第一导热体（５）、第二半导体致冷器（７）、第二散热器（８）通过对称的二根弹簧固定；在第二导热体（１５）的Ｘ方向左右两侧同时安装第三半导体致冷器（１６）和第四半导体致冷器（１１），第二导热体（１５）与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第三半导体致冷器（１６）的另一面与第三散热器（１８）相连，第四半导体致冷器（１１）的另一面与第四散热器（９）相连，第三散热器（１８）、第三半导体致冷器（１６）、第二导热体（１５）、第四半导体致冷器（１１）、第四散热器（９）通过对称的二根弹簧固定；在第一导热体（５）和第二导热体（１５）之间粘有绝热层（１７），在第一导热体（５）上方设有上测温体（４），上测温体（４）中装有第一温度传感器（３）和第二温度传感器（２），在第二导热体（１５）下方设有下测温体（１２），下测温体（１２）中装有第三温度传感器（１４）和第四温度传感器（１３），第一半导体致冷器（１）、第二半导体致冷器（７）、第三半导体致冷器（１６）和第四半导体致冷器（１１）由绝热模块控制器控制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡旭晓，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]