热电子模块、热电器件和可穿戴设备制造技术

一种热电子模块、热电器件和可穿戴设备，能够提高热传导效率。该热电子模块包括热电单元，热电单元用于实现热能和电能之间的转换，热电单元包括：导热胶层、绝缘膜层以及发电单元；其中，发电单元包括电极层、P型热电臂和N型热电臂，P型热电臂和N型热电臂通过电极层串联连接；绝缘膜层与导热胶层在电极层的第一表面上被依次堆叠设置，第一表面为电极层背离P型热电臂和N型热电臂的表面；导热胶层用于导通热电单元与热电子模块的外壳之间的热能。热电单元与热电子模块的外壳之间的热能。热电单元与热电子模块的外壳之间的热能。

【技术实现步骤摘要】
热电子模块、热电器件和可穿戴设备


[0001]本申请涉及电子器件领域，尤其涉及热电子模块、热电器件和可穿戴设备。

技术介绍

[0002]热电材料是一种能将热能和电能相互直接转换的功能材料，以半导体材料为主，具有小巧轻便、使用寿命长等优点。如果热电材料两端存在温差，就能够将热能转换为电能，该效应称为塞贝克效应(Seebeck effect)。而如果给热电材料通入电流，则热电材料两端会产生一定的温差，可以用来加热或制冷，实现精准温度控制，该效应称为帕尔帖效应(Peltier effect)。
[0003]利用热电材料可制作热电器件。作为示例，若热电器件用于发电，通常可称为热电发电机(thermoelectric generator，TEG)。若热电器件用于温度控制，则通常可称为热电制冷(thermoelectric cooler，TEC)。热电器件中的最小单元为一对热电偶，包括一个P型热电材料以及N型热电材料。通过将不同的热电偶之间的导电材料连接可实现多个热电偶的串联和并联，扩大输出功率能力。
[0004]近些年随着可穿戴设备的兴起，利用人体与环境温差的基于半导体热电的能量收集技术受到了越来越多的关注。例如，智能手表、智能腕带等设备可利用人体温度和环境温度之间的温差来产生电能。但传统的热电器件和系统大多都是面对工业应用的，与基于人体的可穿戴应用存在较大区别。其中一个典型的问题是，工业化设计器件尺寸较大且外形刚性，不能形成有效热传导。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种热电子模块、热电器件以及可穿戴设备，能够提高热传导效率。
[0006]第一方面，提供了一种热电子模块，包括热电单元，所述热电单元用于实现热能和电能之间的转换，所述热电单元包括：导热胶层、绝缘膜层以及发电单元；其中，所述发电单元包括电极层、P型热电臂和N型热电臂，所述P型热电臂和所述N型热电臂通过所述电极层串联连接；所述绝缘膜层与所述导热胶层在所述电极层的第一表面上被依次堆叠设置，所述第一表面为所述电极层背离所述P型热电臂和所述N型热电臂的表面；所述导热胶层用于导通所述热电单元与所述热电子模块的外壳之间的热能。
[0007]通过在热电子模块的外壳和绝缘膜层之间设置导热胶层，可以提高外壳和绝缘膜层之间的导热效率，提高热传导性能，从而提高热电子模块的性能。
[0008]另外，热电单元为模式化设计，每个热电单元中设置有导热胶层、绝缘膜层以及发电单元，模块化的特征使得热电器件能够根据人体身高特征差异来调节系统中的模块数量，从而具有比较高的可维护性以及穿戴舒适性。
[0009]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述P型热电臂和所述N型热电臂之间设置有低热导率材料。
[0010]在P型热电臂和N型热电臂之间填充有低热导率材料，这样可以有效阻隔空气对
流，减低由于空气流动产生的热损，提升系统的发电能力，并提高热电子模块的机械强度。
[0011]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述发电单元中包括至少一个所述P型热电臂和至少一个所述N型热电臂；其中，所述P型热电臂与所述N型热电臂呈竖直方向放置，所述电极层设于所述P型热电臂和所述N型热电臂的上端和下端，所述竖直方向与热电子模块的前表面以及左侧面之间的交线平行。
[0012]每个热电子模块中设置有一个或多个P型热电臂以及N型热电臂，能够增加单个热电子模块的发电功率。
[0013]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述至少一个P型热电臂和所述至少一个N型热电臂被间隔设置。
[0014]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述热电子模块的外壳包括以下至少一项：金属外壳、陶瓷外壳。
[0015]热电单元的上层和下层设置有金属外壳，以便于实现良好导热和保护热电单元的作用。
[0016]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述热电子模块还包括至少一个连接模块，其中，所述连接模块设于所述热电单元的至少一侧，所述连接模块与所述热电单元之间存在电气连接。
[0017]通过对热电器件中的热电子模块进行模块化设计，以便于热电子模块之间通过连接模块连接，由于连接位置位于连接模块而并非在热电材料上，因此不会占据热电材料的表面积，能够在不影响热电器件的性能的情况下，实现热电子模块之间的局部刚性而整体柔性的连接，能够更好的兼顾系统可靠性以及可穿戴场景紧密贴合不规则人体的需求。
[0018]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述热电子模块的上表面和下表面分别用于接触冷源和热源，所述至少一个连接模块设置于所述热电子模块的左侧或右侧。
[0019]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述P型热电臂和所述N型热电臂用于通过所电极层与所述连接模块实现电气连接。
[0020]P型热电臂和所述至少一个N型热电臂还用于通过电极层与连接模块实现电气连接，以便于连接件实现热电子模块之间的电气连接。
[0021]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述热电单元在第一方向上的长度大于任意一个所述连接模块的长度，所述第一方向与所述热电子模块的上表面和侧面之间的交线平行，所述热电子模块的上表面用于与热源或冷源相接触，所述热电子模块的侧面与其它热电子模块相邻。
[0022]热电单元在第一方向上的长度大于两侧连接模块的长度，这样能够增大热电单元的表面积，提升发电能力。并且连接件可以嵌入由于上述长度差异所形成的凹部中，从而可以增加机械连接的牢固度。
[0023]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接模块的材料为低热导率材料。
[0024]连接模块可以由低热导率材料构成，以减少散热，从而减少热电子模块工作时的损耗。
[0025]第二方面，提供了一种热电器件，所述热电器件包括多个如第一方面或第一方面中的任一种可能的方式中热电子模块；多个连接件，所述多个连接件通过连接所述多个热电子模块中的连接模块，以实现所述多个热电子模块之间的机械连接和电气连接。
[0026]通过对热电器件中的热电子模块进行模块化设计，使得热电子模块之间通过连接件以及连接模块连接，由于连接位置位于连接模块而并非在热电材料上，因此不会占据热电材料的表面积，能够在不影响热电器件的性能的情况下，实现热电子模块之间的局部刚性而整体柔性的连接，能够更好的兼顾系统可靠性以及可穿戴场景紧密贴合不规则人体的需求。
[0027]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述连接件中设置有连接导线，用于实现两个相邻的所述热电子模块之间的电气连接。
[0028]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，任意两个相邻的所述热电子模块之间设置有两个所述连接件，所述两个连接件分别设置于所述两个相邻的热电子模块的前侧和后侧。
[0029]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述连接件和所述热电子模块之间通过固定件连接，所述固定件为螺母，所述连接模块中设置有与所述螺母对应的螺栓。
[0030]结合第二方面，在一种可能的实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电子模块，其特征在于，包括热电单元，所述热电单元用于实现热能和电能之间的转换，所述热电单元包括：导热胶层、绝缘膜层以及发电单元；其中，所述发电单元包括电极层、P型热电臂和N型热电臂，所述P型热电臂和所述N型热电臂通过所述电极层串联连接；所述绝缘膜层与所述导热胶层在所述电极层的第一表面上被依次堆叠设置，所述第一表面为所述电极层背离所述P型热电臂和所述N型热电臂的表面；所述导热胶层用于导通所述热电单元与所述热电子模块的外壳之间的热能。2.如权利要求1所述的热电子模块，其特征在于，所述P型热电臂和所述N型热电臂之间设置有低热导率材料。3.如权利要求1或2所述的热电子模块，其特征在于，所述发电单元中包括至少一个所述P型热电臂和至少一个所述N型热电臂；其中，所述P型热电臂与所述N型热电臂呈竖直方向放置，所述电极层设于所述P型热电臂和所述N型热电臂的上端和下端，所述竖直方向与热电子模块的前表面以及左侧面之间的交线平行。4.如权利要求3所述的热电子模块，其特征在于，所述P型热电臂和所述至少一个N型热电臂被间隔设置。5.如权利要求1至4中任一项所述的热电子模块，其特征在于，所述热电子模块的外壳包括以下至少一项：金属外壳、陶瓷外壳。6.如权利要求1至5中任一项所述的热电子模块，其特征在于，所述热电子模块还包括至少一个连接模块，其中，所述连接模块设于所述热电单元的至少一侧，所述连接模块与所述热电单元之间存在电气连接。7.如权利要求6所述的热电子模块，其特征在于，所述热电子模块的上表面和下表面分别用于接触冷源和热源，所述至少一个连接模块设置于所述热电子模块的左侧或右侧。8.如权利要求6或7所述的热电子模块，其特征在于，所述P型热电臂和所述N型热电臂用于通过所电极层与所述连接模块实现电气连接。9.如权利要求6至8中任一项所述的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘方诚，赵新兵，沈紫嫣，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：