具体实施方式

本发明的核心是提供一种温差发电器，该温差发电器结构紧凑、强度高，自适应度高。本发明的另一核心是提供一种包括上述温差发电器的工作机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图5，图1为本发明所提供的温差发电器一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的温差发电器一种具体实施方式的外壳结构示意图；图3为本发明所提供的温差发电器一种具体实施方式的温差发电元件结构示意图；图4为本发明所提供的温差发电器一种具体实施方式的温差发电元件组合布置图；图5为本发明所提供的温差发电器一种具体实施方式的内密封板结构示意图。

在该实施方式中，温差发电器包括：

环形散热壳体；

至少一组温差发电元件7，温差发电元件7位于散热壳体的内侧，具体的，温差发电元件7位于散热壳体和热源之间，热源为管状热源，优选为发动机排气管1，或者其他排气管1；

绝缘板，用于对温差发电元件7与散热壳体之间，以及温差发电元件7与热源之间绝缘连接；具体的，绝缘板包括热面绝缘板24和冷面绝缘板22，热面绝缘板24位于温差发电元件7的内侧，冷面绝缘板22位于散热壳体与温差发电元件7之间；即热面绝缘板24位于温差发电元件7与热源之间，冷面绝缘板22位于温差发电元件7与散热壳体之间；

温差发电元件7包括若干N型半导体粒子26、P型半导体粒子25以及用于连接N型半导体粒子26和P型半导体粒子25的弹性金属导流片，金属导流片可沿散热壳体的周向弯曲。具体的，金属导流片包括冷面金属导流片28和热面金属导流片27，冷面金属导流片28为长金属导流片，热面金属导流片27为短金属导流片，冷面金属导流片28连接在N型半导体粒子26和P型半导体粒子25的外侧，即靠近散热壳体的一侧，热面金属导流片27连接在N型半导体粒子26和P型半导体粒子25的内侧，即远离散热壳体的一侧，冷面金属导流片28与热面金属导流片27错位排列，热面绝缘板24安装时接触温差发电元件7的热面金属导流片27，如图3所示。优选的，冷面金属导流片28和热面金属导流片27采取弹性铜片制造，使焊接而成的温差发电元件7对于弯曲状态具有自适应性，并且，温差发电元件7能够继续弯曲，可自动适用一定范围内的不同尺寸的排气管1。

优选的，热面绝缘板24为陶瓷板，冷面绝缘板22为弹性绝缘板。具体的，温差发电元件7与冷面绝缘板22和热面绝缘板24构成三层结构，其中，位于上层的冷端面是冷面绝缘板22，中层设置的温差发电元件7是N型半导体粒子26和P型半导体粒子25由金属导流片串联连接制成的，如图4所示，下层的热端面是热面绝缘板24。

在上述各实施方式的基础上，温差发电元件7的轴向两端还设有内腔侧壁隔热板3，内腔侧壁隔热板3位于散热壳体的内部。具体的，散热壳体的端部内侧设有环形台阶，台阶的内径小于散热壳体主体部分的内径，内腔侧壁隔热板3安装在台阶的内侧。

进一步，散热壳体的两端与热源的连接处设有隔热环2；隔热环2与内腔侧壁隔热板3相邻，并位于内腔侧壁隔热板3的外侧。具体的，隔热环2安装在散热壳体的台阶与排气管1之间，减少热量损失。

在上述各实施方式的基础上，散热壳体包括沿其周向分割的至少两个壳体，各壳体之间可拆卸连接；各壳体内均布置有至少一组温差发电元件7。上述设置，通过对散热壳体及其内部的温差发电元件7进行拆分，通过组装的方式装配在热源上，提高制造、装配、安装、维修便捷性。

具体的，散热壳体优选分割为两部分，第一壳体4和第二壳体5，第一壳体4和第二壳体5的结构相同，嵌合成温差发电器的整体，安装在发动机排气管1的直立段上，温差发电器可以为立式结构，也可以设计为卧式结构。

在上述各实施方式的基础上，绝缘板的内壁上沿其周向分布有若干粒子模块定位条23，粒子模块定位条23用于分隔定位各组温差发电元件7。具体的，粒子模块定位条23安装在冷面绝缘板22上，限制温差发电元件7横向位移。上述设置，通过将粒子模块定位条23设置在冷面绝缘板22上，减少对热源的吸收。

在上述各实施方式的基础上，还包括内密封板14，内密封板14位于温差发电元件7与热源之间。具体的，内密封板14由不锈钢薄板制造，内凹弧面与热源接触，凸弧面与温差发电元件7的热面绝缘板24接触，将排气的热量传导至温差发电元件7，进行热电转换，同时，内密封板14密封第一壳体4和第二壳体5的内腔，防止水汽的渗入。

在上述各实施方式的基础上，还包括用于电连接各组温差发电元件7的接线板12和导线接头，散热壳体上设有输出导线螺纹孔18，导线接头与输出导线螺纹孔18连接。具体的，接线板12由上层板29、中层板30、下层板31组成，均由绝缘材料制造；上层板29和下层板31对连接线起保护和绝缘作用，中层板30的上下两面设置连接电路，中层板30的上面设置有串联电路导线片34，将各温差发电元件7的正极输出接头32和温差发电元件7组的负极输出接头33串联连接，并连接至温差发电元件7的正极输出接线电极36及正极输出电线20；中层板30下面设置的直通连接导线片35，是一条贯通导线片，将最外侧的温差发电元件7的负极输出接头33连接至温差发电元件7组的负极输出接线电极37，以及负极输出电线21。

在上述各实施方式的基础上，散热壳体包括中心筒和位于中心筒外周部的若干散热翅片6，散热翅片6沿中心筒的轴向分布，并沿中心筒的径向延伸。优选的，各散热翅片6平行排列，或者呈螺旋状。

在上述各实施方式的基础上，散热翅片6上设有若干热导管8，热导管8自靠近中心筒的一侧向外侧延伸，热导管8可将散热翅片6内侧的热量快速的传递到外侧。

优选的，相邻散热翅片6上的热导管8错位排布，具体的，每个散热翅片6上可布置三个热导管8，并相对旋转60°。

在上述各实施方式的基础上，散热翅片6上设有用于安装热导管8的热导管孔10，热导管孔10的外径大于散热翅片6的厚度。

具体的，散热壳体上设置了与气流的方向平行的圆环形散热翅片6，通过低温气流冷却温差发电元件7的冷端面，如图3和图4所示；为了强化散热效果，散热翅片6的表面进行粗糙化处理，同时，每个散热翅片6的圆周上均匀分布3个热导管孔10，顺序排列的散热翅片6上的热导管孔10相对旋转60度；热导管孔10的外壁直径尺寸大于散热翅片6的厚度，在散热翅片6的表面形成条状的凸起，对掠过翅片表面的气流产生扰动作用；热导管8通过热导管孔10垂直径向插入散热翅片6内，热导管孔10的顶端装有螺旋形的热导管孔堵头9将热导管8压紧，并调整热导管8与绝缘板的接触间隙和压力；热导管8的下部为吸热段，接触冷面绝缘板22，热导管8的上部为放热段，接触散热翅片6的上部，将热量由冷面绝缘板22高效地传输到散热翅片6的上部；增强了散热翅片6的导热性能，强化了翅片的散热效果。

在一种具体实施例中，外壳紧固螺栓11将第一壳体4和第二壳体5固定为一体，外壳紧固螺栓11安装在外壳紧固螺栓孔15内，间隙调整垫片13起到调整散热壳体与排气管1之间的间隙及内腔的密封作用，定位销16使温差发电器的第一壳体4和第二壳体5精确定位；第一壳体4和第二壳体5内部各设置五块温差发电元件7，热量传递的过程，即热路的传递过程为：排气管1→内密封板14→温差发电元件7的热端面，即热面绝缘板24→P型半导体粒子25和N型半导体粒子26→温差发电元件7的冷端面，即冷面绝缘板22→散热壳体+热导管8底部→散热翅片6→大气流；散热壳体的两端设置了隔热环2，由绝热材料制造，散热壳体的内腔与温差发电元件7的侧边之间设立了隔热层，即内腔侧壁隔热板3，同样由绝热材料制造，目的是防止排气管1的热量直接传入散热壳体，致使散热翅片6的温度升高；内密封板14由不锈钢薄板制成，如图5所示，将温差发电元件7封装在温差发电器的第一壳体4和第二壳体5的内腔里；第一壳体4和第二壳体5的内部各设置了五块温差发电元件7，分别由接线板12串联连接，两个接线板12的输出接头由正极输出电线20和负极输出电线21引至用电设备；即第一壳体4和第二壳体5的接线板12的输出导线，通过防水导线接头19引出，由用电设备决定输出电线的连接方式，形成温差发电器的热电转换电路。

进一步，如图2所示，第一壳体4和第二壳体5的结构是对称的，相对安装在排气管1圆周的两侧，用外壳紧固螺栓11固定在一起。第二壳体5上有13片半圆形的散热翅片6，散热翅片6的表面与高速流动的气流接触进行热量传递，热导管孔10垂直设置在散热翅片6内。散热壳体的弧形内腔中并排设置了五块温差发电元件7，沿排气管1的轴向布置，构成温差发电元件7的组合，与冷面绝缘板22为一整块材料制造，镶嵌在散热壳体的内腔顶部，冷面绝缘板22的外弧面与热导管8接触，如图1所示，冷面绝缘板22的内弧面与温差发电元件7的冷面金属导流片28接触，并设置了四条粒子模块定位条23，将五块温差发电元件7设置其间且相互隔离。散热壳体的内腔两侧设置了内腔侧壁隔热板3，有利于温差发电元件7的固定。散热壳体对角设置了两个定位销孔17，一枚定位销16插入定位销孔17中，使第一壳体4和第二壳体5在合并时能够准确地定位。第一壳体4和第二壳体5在相同位置设置了输出导线螺纹，在第一壳体4和第二壳体5合并时可以形成一个输出导线螺纹孔18，提供安装防水导线接头19的位置。

该温差发电元件7与现有平面薄片型的温差发电元件7结构不同之处是：该温差发电元件7是半圆弧形结构，而且顶圆弧，即冷面绝缘板22的曲率半径大于底圆弧，即热面绝缘板24的曲率半径。因而，冷面金属导流片28的尺寸比热面金属导流片27的尺寸长。同理，冷绝缘板的弧长大于热面绝缘板24的弧长，冷面绝缘板22较长，可以增加冷源面的热量传递，保持冷面的低温状态，相差大的温差，从而提高发电功率；具体的，金属导流片和绝缘板的长度都可以根据弧长公式计算确定。热面绝缘板24采用陶瓷制造，冷面绝缘板22由于温度较低，可以采用具有弹性的绝缘材料制成。

本实施例所提供的温差发电器，依据热电学、传热学等多学科的基本原理，结合燃油摩托车的行驶条件和实际结构，属于风冷型“三防”，即具有防冲击、防水、防漏电性能的温差发电器，可以直接安装在摩托车的排气管1上，在正常行驶时对发动机排气余热进行热电转换。该温差发电器结构紧凑，免于日常维护；输出的直流电可直接用于发动机的点火，以及灯光、喇叭的用电，并为蓄电池充电。

该温差发电器，具有以下优势：

1、针对车辆高速行驶的特点，温差发电器采用风冷冷却，简化了水冷冷却的复杂度，提高了功率/质量比；2、温差发电器采取半分外壳体组件结构，外壳体的内部设置温差发电元件7，外侧是强化的风冷散热翅片6，由两件半分外壳体组件用外壳紧固螺钉合并为一个整体，使用时可以直接安装固定在排气管1的外径上，既保证了温差发电器的强度，防止受到外界的冲击破坏，又不改变排气管1内热气流的流动特性；3、强化散热翅片6冷却是建立温差发电元件7的工作温差的关键技术，包括了两方面的措施：其一是对翅片表面进行粗糙化处理，增加翅片与气流接触的表面积并增加对气流的扰动，强化换热效果；其二是在翅片中纵向插入一定数量的热导管8，利用热导管8的高导热能力，将热量直接从散热翅片6的根部传递到散热翅片6的上端部，提高散热翅片6的导热能力，同时，插入热导管8的热导管孔10使散热翅片6的表面凸起，进一步增加对气流的扰动作用，极大地增加了散热翅片6的散热效果；4、温差发电器的内腔采取多点绝缘密封措施，具有防水、防漏电的性能；5、温差发电器采取多点热源隔离以及封闭的热路，热源提供的热量仅传递给温差发电元件7的热端，并与温差发电元件7的冷端建立工作温差，而温差发电器的外壳体不与排气管1直接接触，减小了排气管1内热量的耗散，增强了空气的冷却效果；6、采取弧形弹性自适应型温差发电元件7，与温差发电器的热源及冷源更紧密地配合，减小接触热阻，提高功率特性。

该温差发电器整体结构更为紧凑，节能环保，安装使用更加方便可靠，强度高，具有防水、防撞击、防漏电的特点；在车辆行驶时翅片冷却可靠，弹性温差发电元件7安装简便，自适应度高，并有利于提高输出功率。

除了上述温差发电器以外，本发明还提供了一种包括上述温差发电器的工作机，该工作机具有发动机，发动机具有排气管1，在排气管1的至少一段的外周缘，设有与之相配合的如上所述的温差发电器。该工作机不限于汽车，也可在诸如摩托车、发电机组等上广泛应用。该工作机的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的温差发电器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。