(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 202210916038.8 (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 17/14(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种分段温差发电器结构的优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种分段温差发电器结构的优 化方法利用傅里叶定律和微积分的计算原理对 分段温差发电器内部的温度分布进行了分析， 并 在分析过程中充分考虑了温度对热电材料性能 的影响， 从而对分段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优 化， 从而提高分段温差发电器的结构优化精度。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 115374607 A 2022.11.22 CN 115374607 A 1.一种分段温差发电器结构的优化方法， 其特征在于： 所述优化方法利用傅里叶定律 和微积分的计算原理对分段温差发电器内部的温度分布进 行了分析， 并在分析过程中充分 考虑了温度对热电材料性能的影响， 从而对分段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优化： 对于P型和N型热电臂， 其均由n层 热电臂组成， 其中， n≥3； 第i层 热电材料与第i+1层 热 电材料交界处的温度 分别为Tsbi和Tsai， 第i层热电材料的热导率分别为κSPi和κSNi， 第i层热 电材料的电阻率分别为ρSPi和ρSNi， 同时忽略铜导流片和陶瓷的热导率对温度传播的影响， 则P型和N型分段 热电臂的冷热端温度皆是Tc和Th， Tsb0＝Tsa0＝Tc； Tsbn＝Tsan＝Th； 在热端温度Th和冷端温度Tc的范围内， 根据热电材料属性设定每两层热电材料交界处 的温度， 求取分段温差发电器的内阻如下: RSt＝RSN+RSP 其中， RSP， RSN——分别为P型和N型分段 热电臂的电阻； RSt——为PN型分段 热电臂的电阻； HS——为分段 热电臂的总高度； ASP， ASN——分别为P型和N型分段 热电臂的横截面积， 计算如下： 然后依据以下公式计算分段温差发电器的输出效率 最大值： 式中： η——为输出效率 最大值； K——为热导系数； RL， Ri——分别为TEG的外 接电阻和内阻， Ri为RSt； αPN——为PN型 热电臂的等效塞 贝克系数； 在热端温度Th和冷端温度Tc的范围内， 根据热电材料属性重新设定每两层热电材料交 界处的温度， 然后依据上述方法计算出新的输出效率 最大值；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374607 A 2重复上述操作， 得到多个输出效率最大值， 从中选择一个最大的输出效率最大值， 根据 该最大的输出效率最大值对应的每两层热电材料交界处的温度， 计算出分段温差发电器的 结构参数， 具体如下： P型和N型分段 热电臂的第i层热电材 料的高度值如下： P型热电臂和N型 热电臂的横截面积之比如下： 2.根据权利要求1所述的一种分段温差发电器结构的优化方法， 其特征在于： 所述分段 温差发电器的优值系数Z的计算如下： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374607 A 3