(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210917184.2 (22)申请日 2022.08.01 (71)申请人 集美大学 地址 361021 福建省厦门市集美区银 江路 185号 (72)发明人 曹文胜　徐建壮　雷杰　王保霖　 (74)专利代理 机构 厦门市新 华专利商标代理有 限公司 3 5203 专利代理师 罗恒兰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/06(2020.01) (54)发明名称 一种二级温差发电器结构的优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种二级温差发电器结构的优 化方法， 其考虑了温度对热电材料性能的影响， 对二级温差发电器内部热电臂的横截面积和不 同热电材料高度的计算方法进行了优化。 具体 地， 本发明利用傅里叶定律和微积分的计算原 理， 以最大输出为优化结果， 对TTEG上下两层PN 型热电臂的横截面积和 高度计算方法进行了优 化， 优化过程中充分考虑了温度对 热电材料的影 响， 提高了TTEG结构设计的精度， 且本发明的计 算方法更加的简单方便 。 权利要求书2页 说明书11页 附图3页 CN 115391994 A 2022.11.25 CN 115391994 A 1.一种二级温差发电器结构的优化方法， 其特征在于： 所述优化方法考虑了温度对热 电材料性能的影响， 对二级温差发电器内部热电臂的横截面积和不同热电材料高度的计算 方法进行了优化； 假设二级温差发电器的中间陶瓷的热端温度为定值Tb， 中间陶瓷冷端温度为定值Ta； 不 考虑铜导流片和上下两端的陶瓷片对温度的影响， 假设其高温层热电材料的热导率为κNh， κPh； 低温层热电材料的热导率为κNh， κPh， 中间陶瓷与铜导流片连接处假设其等效热导率为 κm； 在热端温度Th和冷端温度Tc的范围内， 取多组Tb和Ta， 每一组Tb和Ta均对应有一个输出 功率最大值， 并依据公式(31)计算得到； 其中， ANct， APct——分别为T TEG中低温层所有N型或P型 热电臂的横截面积之和； Uh， Uc——分别为T TEG中高温层和低温层PN型 热电臂产生的电压； Hh， Hc——分别为T TEG中高温层和低温层热电臂的高度； Aht， Act——分别为T TEG中高温层和低温层所有PN型 热电臂的横截面积之和； CNc、 CPc、 CNh和CPh为常数， 其表达式如下： 式中： ρNh， ρPh——分别为T TEG中高温层N型和P型 热电臂的电阻率； ρNc， ρPc——分别为T TEG中低温层N型和P型 热电臂的电阻率； 然后在所有输出功率最大值中选择出最大值， 那么， 利用该最大值对应的Tb和Ta的计算 出的结构参数， 即为 最终优化得到的结构参数； 具体如下： 依据公式(18)计算出高温层和低温层中每一层的N型热电臂与P型热电臂横截面积之权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115391994 A 2比； 依据公式(23)计算出高温层和低温层热电臂的高度之比； 依据公式(3 0)计算出高温层和低温层热电臂的横截面积之比； 其中， Uh， Uc——分别为T TEG中高温层和低温层PN型 热电臂产生的电压 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115391994 A 3