本發(fā)明涉及一種定位裝置，尤其是涉及一種熱電模組制作過程中的熱電臂定位裝置。

背景技術(shù)：

溫差發(fā)電技術(shù)是一種基于塞貝克效應(yīng)，能直接將熱能轉(zhuǎn)化成電能的新型發(fā)電技術(shù)，具有無噪音、無污染、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)。在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，如汽車尾氣、火電廠、煉鋼廠等地方都存在大量的余熱，如果能將這些余熱加以回收利用，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

利用溫差發(fā)電技術(shù)回收余熱主要依靠各式各樣的溫差發(fā)電器件，而熱電模組作為溫差發(fā)電器件的核心部件，其性能直接決定溫差發(fā)電器件的工作效率。最常用的熱電模組主要由下陶瓷基底、下導(dǎo)電電極、P型熱電臂、N型熱電臂、上導(dǎo)電電極、上陶瓷基底等部分組成。P、N型熱電臂依次交替排列，然后通過上下導(dǎo)電電極串聯(lián)起來，并在上下表面覆上陶瓷基底，起到了絕緣保護(hù)的作用。目前應(yīng)用較為成熟的P、N型熱電材料主要有Bi₂Te₃、PbTe、SiGe等，分別應(yīng)用于不同的溫度工作區(qū)間；導(dǎo)電電極要求具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，常采用Cu、Al、Ag等金屬材料；陶瓷基底其絕緣保護(hù)作用，要求具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的導(dǎo)熱性和絕緣性，常采用Al₂O₃、AIN等。

為了保證良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，熱電模組制作時(shí)各層材料通暢采用焊接的工藝，根據(jù)焊接溫度的差異，主要包含：陶瓷基底與導(dǎo)電電極之間的連接、熱電臂與導(dǎo)電電極之間的連接這兩部分。陶瓷基底與導(dǎo)電電極之間的連接工藝較為成熟，常采用Mo-Mn燒結(jié)法；熱電臂與導(dǎo)電電極之間的連接，常采用釬焊法，根據(jù)熱電模組工作溫度區(qū)間的不同，需選用不同熔點(diǎn)的焊料及焊接溫度。

由于單對熱電臂產(chǎn)生的電動(dòng)勢有限，常將多對P、N型熱電臂進(jìn)行串聯(lián)，由于熱電臂尺寸小，布置間距小，在熱電模組的制作過程中，大面積的熱電臂對布置成了最重要、耗時(shí)的環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確的定位也是保證熱電臂與導(dǎo)電電極能夠良好接觸從而降低接觸電阻的關(guān)鍵要求。查閱相關(guān)專利可知，目前關(guān)于熱電模組制作過程中多對熱電臂定位裝配的資料較少，浙江大學(xué)于2015年申請的專利“一種用于熱電模組制作過程的熱電臂定位裝配裝置”（專利申請?zhí)枺?01520555853.1），該專利使用導(dǎo)向槽和定位條分割出一個(gè)個(gè)的矩形區(qū)域用于定位熱電臂，該裝置對P、N型熱電臂塊體沒有選擇性，對于多對熱電臂布置時(shí)極易出錯(cuò)，同時(shí)定位不夠準(zhǔn)確，熱電臂存在一定的轉(zhuǎn)動(dòng)搖擺空間，極易造成裝配時(shí)裝配面平整度低，無法實(shí)現(xiàn)有效的焊接，從而造成模組失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種熱電模組制作過程中的熱電臂定位裝置，該定位裝置通過熱電臂定位板、熱電臂掩模板等部件可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的熱電臂定位，布置多對熱電臂時(shí)具有選擇性，極大地降低了操作人員的工作壓力及操作要求，對保證熱電模組的裝配質(zhì)量有重要意義。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明在下底板上面中心處開有凹槽，凹槽內(nèi)安裝預(yù)先完成下導(dǎo)電電極燒結(jié)的下陶瓷基底，在要布置P、N型熱電臂的下導(dǎo)電電極處涂有釬焊焊料，在下底板往上依次布置熱電臂定位板、熱電臂掩模板和熱電臂壓緊塊，熱電臂定位板和熱電臂掩模板用定位銷定位；

熱電臂定位板下面中心處開有凹槽，熱電臂定位板中部開有與P、N型熱電臂位置相對應(yīng)的陣列方孔；

熱電臂掩模板上開有與P型熱電臂位置相對應(yīng)的方孔；

熱電臂壓緊塊上端面中部設(shè)有作為把手的圓臺(tái)，熱電臂壓緊塊下端面設(shè)有凸臺(tái)陣列，凸臺(tái)陣列的位置與熱電臂定位板的陣列方孔相對應(yīng)，熱電臂壓緊塊的凸臺(tái)陣列能插入到熱電臂定位板的方孔中。

所述下底板上面中心處凹槽為方形凹槽，方形凹槽內(nèi)開有通孔，下底板兩側(cè)開有熱電臂定位板的定位孔。

所述熱電臂定位板下表面設(shè)有兩個(gè)與下底板兩側(cè)定位孔相配合的圓柱形凸臺(tái)。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1)該定位裝置快速、準(zhǔn)確地對較大尺寸熱電模組中多對P、N型熱電臂的布置和定位；

2)該定位裝置采用的熱電臂定位板可在布置熱電臂時(shí)，對熱電臂的布置方向進(jìn)行選擇，保證熱電臂具有防擴(kuò)散鍍層的面與上、下導(dǎo)電電極連接；

3)該定位測試裝置通過對下底板凹槽中心開通孔，可方便的在熱電模組制作完成后取出模組；

4)該定位裝置采用的壓緊形式，可通過轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊塊實(shí)現(xiàn)不同壓力的施加，墊片與壓緊支撐塊之間的彈簧可為焊接過程中裝置的熱脹冷縮提供一定范圍的保護(hù)，避免應(yīng)力過大破壞模組。

附圖說明

圖1是本發(fā)明定位夾緊裝置的整體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖。

圖2是熱電臂定位板的俯視圖。

圖3是熱電臂掩模板的俯視圖。

圖4是熱電臂壓緊塊的主視圖。

圖5是熱電臂壓緊塊的仰視圖。

圖6是下導(dǎo)電電極與下陶瓷基底燒結(jié)后俯視圖。

圖7是上導(dǎo)電電極與上陶瓷基底燒結(jié)后俯視圖。

圖8是熱電臂布置完成后熱電模組俯視圖。

圖9是下底板俯視圖。

圖10是熱電模組完成定位夾緊裝配主視圖。

圖中：1、支撐柱，2、螺母，3、墊片，4、彈簧，5、壓緊塊，6、壓緊支撐塊，7、上壓板，8、定位銷，9、熱電臂壓緊塊，10、熱電臂掩模板，11、熱電臂定位板，12、上陶瓷基底，13、上導(dǎo)電電極，14、N型熱電臂，15、P型熱電臂，16、下導(dǎo)電電極，17、下陶瓷基底，18、下底板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明在下底板18上面中心處開有凹槽，凹槽內(nèi)安裝預(yù)先完成下導(dǎo)電電極16燒結(jié)的下陶瓷基底17，在要布置P型熱電臂15、N型熱電臂14的下導(dǎo)電電極16處涂有釬焊焊料，在下底板18往上依次布置熱電臂定位板11、熱電臂掩模板10和熱電臂壓緊塊9，熱電臂定位板11和熱電臂掩模板10用定位銷8定位；

如圖2所示，熱電臂定位板11下面中心處開有凹槽，熱電臂定位板11中部開有與P型熱電臂15、N型熱電臂14位置相對應(yīng)的陣列方孔；

如圖3所示，熱電臂掩模板10上開有與P型熱電臂15位置相對應(yīng)的方孔；

如圖4、圖5所示，熱電臂壓緊塊9上端面中部設(shè)有作為把手的圓臺(tái)，熱電臂壓緊塊9下端面設(shè)有凸臺(tái)陣列，凸臺(tái)陣列的位置與熱電臂定位板11的陣列方孔相對應(yīng)，熱電臂壓緊塊9的凸臺(tái)陣列能插入到熱電臂定位板11的方孔中。

如圖9所示，所述下底板18上面中心處凹槽為方形凹槽，方形凹槽內(nèi)開有完成焊接后取出熱電模組的通孔，下底板18兩側(cè)開有熱電臂定位板的定位孔。

如圖1、圖2所示，所述熱電臂定位板11下表面設(shè)有兩個(gè)與下底板18兩側(cè)定位孔相配合的圓柱形凸臺(tái)。

如圖6、圖7、圖8、圖10所示，熱電模組包括下陶瓷基底17、下導(dǎo)電電極16、P型熱電臂15、N型熱電臂14、上導(dǎo)電電極13和上陶瓷基底12，P型熱電臂15、N型熱電臂14交替排列，通過上導(dǎo)電電極13、下導(dǎo)電電極16依次串聯(lián)起來；根據(jù)熱電臂的排列焊接位置要求，預(yù)先將下導(dǎo)電電極16燒結(jié)到下陶瓷基底17，將上導(dǎo)電電極13燒結(jié)到上陶瓷基底12。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，將熱電臂定位板11通過下表面兩圓柱形凸臺(tái)固定于下底板18兩側(cè)開有定位孔中，將熱電臂掩模板10通過兩個(gè)定位銷8固定于熱電臂定位板11上，熱電臂定位板11中部開有陣列方孔，其大小、位置均與P型熱電臂15、N型熱電臂14相符合，熱電臂掩模板10只在P型熱電臂15對應(yīng)的位置開有與其相對應(yīng)的方孔；布置熱電臂時(shí)，通過熱電臂掩模板10遮蓋N型熱電臂14布置位置，先完成P型熱電臂15的布置工作；隨后取走定位銷8與熱電臂掩模板10，熱電臂定位板11中P型熱電臂15對應(yīng)的位置已布置P型熱電臂15，N型熱電臂14對應(yīng)的位置空出，可完成N型熱電臂14的布置工作。

當(dāng)P型熱電臂15、N型熱電臂14布置完成后，將熱電臂壓緊塊9下端面的凸臺(tái)插入熱電臂定位板11方孔中，對熱電臂進(jìn)行壓緊固定，從而向上移去熱電臂定位板11；在布置P、N型熱電臂的上導(dǎo)電電極13處涂有釬焊焊料，隨后完成上導(dǎo)電電極13和上陶瓷基底12的布置工作。

如圖1所示，當(dāng)完成熱電臂定位后的裝置，取出熱電臂壓緊塊9、熱電臂掩模板10和熱電臂定位板11，在完成組裝后的熱電模組上面安裝上壓板7，上壓板7下端面與上陶瓷基底12上端面接觸；4根支撐柱1的一端分別穿過上壓板7四角上各自的孔后與下底板18四角的螺孔螺紋連接，4根支撐柱1的另一端分別穿過各自十字形壓緊支撐塊6的孔、各自彈簧4、各自墊片3與各自螺母2螺紋連接，十字形壓緊支撐塊6中心螺孔和壓緊塊5螺紋連接，壓緊塊5壓在熱電臂壓緊塊9上端面，裝配夾緊完成后用于熱電模組的后續(xù)焊接工作。通過轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊塊5，可通過上壓板7對熱電模組施加壓力，并可調(diào)節(jié)壓力大??；墊片3與壓緊支撐塊6之間的四個(gè)彈簧4可為焊接過程中，裝置的熱脹冷縮提供一定的膨脹空間，保護(hù)熱電模組避免因應(yīng)力過大而產(chǎn)生破壞。熱電模組完成定位夾緊裝配主視圖如圖10所示。

本發(fā)明是以4乘4個(gè)熱電臂，首尾各缺少一個(gè)熱電臂用于熱電模組導(dǎo)線的焊接為例而繪制的定位裝配裝置示意圖，當(dāng)需要增加熱電臂對數(shù)時(shí)，只需要同理增加熱電臂定位板11、熱電臂掩模板10中方孔和熱電臂壓緊塊9凸臺(tái)陣列的數(shù)量即可，當(dāng)需要改變P型熱電臂15、N型熱電臂14連接形式時(shí)，只需要根據(jù)情況變動(dòng)上導(dǎo)電電極13、下導(dǎo)電電極16的布置方式即可。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通過熱電臂定位塊、熱電臂掩模板等部件可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的熱電臂定位，布置多對熱電臂時(shí)具有材料選擇性，同時(shí)對P、N型熱電臂的布置方向具有選擇性，極大地降低了操作人員的工作壓力及操作要求，對保證熱電模組的裝配質(zhì)量有重要意義。

上述具體實(shí)施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(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)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。