CN203133190U - 温差电致冷组件老化筛选自动试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，包括试验平台和试验制度控制***，其特点是：还包括控温***。本实用新型通过控温***和试验制度控制***自动控制试验平台中陶瓷加热棒实现对试验平台的热补偿，通过控温***和试验制度控制***自动控制温差电致冷组件通断电的时间和次数，进行温差电致冷组件电冲击老化试验，剔除存在隐患和早期失效的温差电致冷组件，确保在高温工作中温差电致冷组件的可靠性。

Description

温差电致冷组件老化筛选自动试验装置

技术领域

本实用新型属于温差电致冷组件试验装置技术领域，特别是涉及一种温差电致冷组件老化筛选自动试验装置。 

背景技术

温差电致冷组件具有结构紧凑、没有运动部件、可靠性高、不受环境条件影响等特点，是恶劣环境使用的首选电池之一。随着科学技术的不断发展，温差电致冷组件的应用范围不断扩大，特别是对恶劣环境中高功耗元器件的致冷和控温，提高了对温差电致冷组件电冲击老化和温度老化可靠性的要求。因此，对温差电致冷组件进行老化筛选试验是保证温差电致冷组件可靠性的重要工作之一。 

目前，对温差电致冷组件进行老化筛选试验的方式为：室温环境中，将温差电致冷组件的热面贴在铝合金结构成的水套表面，铝合金水套两端有两个水嘴，分别与循环水的进水和回水***连接，构成串联通路，实现水流流动，带走温差电致冷组件热面产生的热量，通过脉冲时间继电器控制，对温差电致冷组件进行通电2min、断电2min，总计时间2h，电流冲击次数为30次的老化筛选试验，以此为标准，剔除掉不满足要求的温差电致冷组件。但是该方法由于热面温度不可控、自适应能力差，难以保证温差电致冷组件在恶劣和高温环境中高可靠性工作，容易造成因温差电致冷组件早期失效导致整体装置无法正常工作造成巨大的损失。 

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种保证温差电致冷组件在恶劣和高温环境中不会因温度老化和电冲击老化造成早期失效导致整体装置无法正常工作的温差电致冷组件老化筛选自动试验装置。 

本实用新型所采取的技术方案是：  

温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，包括基板和散热翅片为一体的贴有温差电致冷组件热面的试验平台和试验制度控制***，其特点是：基板中嵌有平行于基板上平面并且相互平行、均匀分布的两根以上陶瓷加热棒， 其中一根陶瓷加热棒两侧置有平行于陶瓷加热棒的热偶孔，陶瓷加热棒两极连接在含有热电偶的温控仪表和固态继电器的控温***中；温差电致冷组件的两极连接在包括脉冲时间继电器和交流接触器的试验制度控制***中。 

本实用新型还可以采用如下技术措施： 

所述基板安装温差电致冷组件一面的空白处裱贴有多层材料；所述多层材料为双面镀铝的疏松纤维状、网状或泡沫状的塑料，所述裱贴材料为聚酯薄膜。 

所述散热翅片为相互平行、经过发黑处理的多条锯齿形的楔状散热翅片。 

所述嵌在基板中的陶瓷加热棒和热电偶与基板之间均置有超导热硅脂。 

所述温差电致冷组件通过聚酰亚胺压板经聚酰亚胺螺钉固定在基板上。 

本实用新型具有的优点和积极效果是： 

1、本实用新型由于采用了在试验平台中嵌入陶瓷加热棒，通过控温***和试验制度控制***自动控制陶瓷加热棒实现对试验平台的热补偿，进行温差电致冷组件温度老化试验；通过控温***和试验制度控制***自动控制温差电致冷组件通断电的时间和次数，进行温差电致冷组件电冲击老化试验；剔除存在隐患和早期失效的温差电致冷组件，确保在高温工作中温差电致冷组件的可靠性。 

2、本实用新型由于在试验平台贴有温差电致冷组件一面的空白处裱贴了“多层”，以及在试验平台的散热翅片进行发黑处理，形成自然对流和辐射散热的模式，使温差电致冷组件在试验中处于恶劣环境。 

3、本实用新型基板中放置陶瓷加热棒的孔中填充有超导热硅脂，保证良好热传导； 

4、本实用新型采用发黑处理的锯齿形的楔状散热翅片，并与基板根部的连接处为圆周相贯状，既保证了良好散热，又提高了抗辐射能力； 

5、本实用新型试验平台的基板表面加工有满足不同型号尺寸温差电致冷组件的安装孔，满足不同型号温差电致冷组件的安装和试验需求，具有良好的通用性和强大的适应性，能够实现全覆盖温差电致冷组件老化筛选自动试验。 

附图说明

图1是本实用新型试验平台主视示意图； 

图2是图1的俯视示意图； 

图3是图1的左视示意图； 

图4是图3中A的放大示意图； 

图5是图1中B的放大示意图； 

图6是本实用新型试验制度控制***线路图； 

图7是本实用新型控温***线路图。 

其中，1-试验平台，2-压板，3-温差电致冷组件，4-螺钉，5-陶瓷加热棒，6-超导热硅脂，7-热偶孔，8-上方脉冲时间继电器，9-组件2供电用交流接触器，10-温控仪表，11-热电偶，12-固态继电器，13-散热翅片，14-基板，15-下方脉冲时间继电器，16-组件1供电用交流接触器。 

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：  

温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，包括基板和散热翅片为一体的贴有温差电致冷组件热面的试验平台和试验制度控制***。 

实用新型的创新点是： 

基板中嵌有平行于基板上平面并且相互平行、均匀分布的两根以上陶瓷加热棒，其中一根陶瓷加热棒两侧置有平行于陶瓷加热棒的热偶孔，陶瓷加热棒两极连接在含有热电偶的温控仪表和固态继电器的控温***中；温差电致冷组件的两极连接在包括脉冲时间继电器和交流接触器的试验制度控制***中；所述基板安装温差电致冷组件一面的空白处裱贴有多层材料；所述多层材料为双面镀铝的疏松纤维状、网状或泡沫状的塑料，所述裱贴材料为聚酯薄膜；所述散热翅片为相互平行、经过发黑处理的多条锯齿形的楔状散热翅片；所述嵌在基板中的陶瓷加热棒和热电偶与基板之间均置有超导热硅脂；所述温差电致冷组件通过聚酰亚胺压板经聚酰亚胺螺钉固定在基板上。 

本实用新型的制作过程： 

如图1-3所示，采用易于加工和导热性能良好的6061铝合金制作外形尺寸为长度500mm，宽度300mm，高度60mm的试验平台1，试验平台由上端10mm 厚的基板14和与基板为一体、位于基板下端，并垂直于基板上平面的50mm高散热翅片13构成。 

采用精铣加工工艺保证基板表面平面度和表面粗糙度，通过加长钻头定位在基板相对两侧面各加工出平行于基板表面，并且自身相互平行、均匀分布的25个放置陶瓷加热棒5的孔，其中位于中部的一个孔两侧加工出一对对称并平行于放置陶瓷加热棒的孔的热偶孔7，根据温差电致冷组件3尺寸，在基板表面加工出96个温差电致冷组件的安装孔，所有的安装孔均装有M4的不锈钢钢丝螺套，防止安装使用过于频繁造成铝合金的加工螺纹异扣，提高温差电致冷组件装卸的稳定性和可靠性；图2所示基板下面的散热翅片为相互平行、经过发黑处理的多条如图4所示两侧为锯齿形的楔状散热翅片，散热翅片与基板连接处的根部宽度为5mm的圆周相贯形状，增大基板的热容量，保证良好和充足的传热性能，不采用强迫风冷模式，不使用风机，能够大大提高散热翅片的散热面积，保证良好散热；发黑处理的无光黑漆黑度控制在0.96～0.98，形成自然对流和辐射散热的模式，并且在空气中的热辐射能力强。 

在基板内每一个放置陶瓷加热棒的孔和热偶孔内均挤满超导热硅脂6，嵌入导热性、电绝缘性能良好如图5所示的陶瓷加热棒,基板一侧的25个陶瓷加热棒电并联接在一棵AWG16导线上, 由220VAC交流电源供电。见图7，陶瓷加热棒并联连接线的一极连接在固态继电器的输出端，另一极连接在交流电源的一端，加热棒位于基板10mm的中线位置，加热棒的平行间距为20mm，加热棒的功率为40W，共计可提供满额2000W的热补偿能力，陶瓷加热棒与基板具有良好的热接触、热传导性能，保证陶瓷加热棒能够良好的散热，陶瓷加热棒通过交流供电降低电流，减小线路损耗。 

如图2所示，将16个温差电致冷组件热面均布贴在试验平台的基板上表面，将16个温差电致冷组件分成上下两排，上排的8个温差电致冷组件并联连接，作为组件1、下排的8个温差电致冷组件并联连接，作为组件2，保证各个温差电致冷组件的电压一致性；选用导热性能差、加工性能良好的聚酰亚胺压板2置于每一个温差电致冷组件的冷面，用聚酰亚胺材质的螺钉4，通过压板将温差电致冷组件固装在基板上，聚酰亚胺压板和螺钉导热系数低， 减小漏热，同时具备耐高温特性，保证温差电致冷组件冷、热面之间绝热；选用疏松纤维状、网状或泡沫状的塑料作为隔热材料，在隔热材料的双面镀铝后，用聚酯薄膜裱贴在基板上表面未固装温差电致冷组件的地方，作为多层材料，起到良好隔热、减少试验平台表面热辐射损失的作用；如图6所示，将组件1的正、负两极连接在为组件1供电的交流接触器16输出端，组件2的正、负两极连接在为组件2供电用的交流接触器9的输出端； 

本实用新型的工作过程： 

设定温差电致冷组件的热面工作温度为70℃，以通电时间5min，断电时间5min为一个通/断电次数，试验时间12h，在本实用新型装置中进行温差电致冷组件的老化筛选试验。 

通常单级的温差电致冷组件热面无法达到70℃。如图7所示，将控制精度达到±0.5℃、具备自整定、超调自适应功能和预先控制的一块温控仪表10上的Pt100热电偶11在热偶孔的对称位置任意选择一个作为测温点，将1个热电偶嵌入基板中充满导热硅脂的一个热偶孔中，保证热电偶能够真实感知温差电致冷组件的热面温度。通过热电偶监测温度信号反馈给温控仪表，由温控仪表控制MGR-1 D4810固态继电器12接通交流输出，使接在交流回路中的陶瓷加热棒工作，对试验平台的基板进行热补偿，当试验平台的基板温度接近设定温度时，热电偶反馈温度信号至温控仪表，由温控仪表自动控制固态继电器的通断电时间，即调节通断电的占空比，保证温差电致冷组件的热面温度保持在70℃。 

如图6所示，设定型号为DH48S的上方脉冲时间继电器8的通电时间为5min，接通220V交流电源，上方脉冲时间继电器的触点5带电，接通为组件2供电的CJX2501交流接触器9和为组件1供电用的CJX2501的交流接触器16，实现直流稳压电源对基板上两排温差电致冷组件的供电，作为老化筛选试验制度的第一步，5min通电工作结束，上方脉冲时间继电器中的触点5断开，同时触点6闭合；触点5输出信号控制两个交流接触器触点断开，使直流稳压电源与温差电致冷组件之间的供电通路断开，进入温差电致冷组件的断电状态，触点6触发型号同为DH48S的下方脉冲时间继电器15进入温差电致冷组件的断电计时段，脉冲时间继电器计时5min后，下方脉冲时间继电器 的触点2断开，同时触点6闭合；触点6输出信号控制上方脉冲时间继电器触点3复位，触点3打开，实现时间复位，完成一次温差电致冷组件通/断电过程；上方脉冲时间继电器复位后,触点5闭合,进入下一个通/断电循环；温差电致冷组件共进行12h、72次通/断电循环试验，通过测试，筛选出最大温差不低于试验前的80%和内阻变化率绝对值小于12%的失效温差电致冷组件。 

本实用新型温差电致冷组件老化筛选自动试验装置具备自动控制功能，可以高效、便捷的进行试验控制，试验平台可以实现如60mm×60mm、55mm×55mm、50mm×50mm、40mm×40mm、30mm×30mm、20mm×20mm、15mm×15mm等各种型号尺寸温差电致冷组件的老化筛选试验，实现整个试验过程标准化、产品系列化的温差电致冷组件老化筛选试验。 

温度老化是指温差电致冷组件在热面温度为70℃进行的温度应力释放过程，温差老化时间为整个试验周期，时间为12h。电冲击老化是指在热面温度为70℃时，采用通电5min断电5min的试验制度，通电过程中电流由瞬态最大电流逐渐趋于稳态值，最大电流大概是稳态电流的1.3倍，电流稳定试验大概120s，其余180s是稳态电流保持时间，因此电冲击老练即电应力老化过程，老化时间为6h。 

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，包括基板和散热翅片为一体的贴有温差电致冷组件热面的试验平台和试验制度控制***，其特征在于：基板中嵌有平行于基板上平面并且相互平行、均匀分布的两根以上陶瓷加热棒，其中一根陶瓷加热棒两侧置有平行于陶瓷加热棒的热偶孔，陶瓷加热棒两极连接在含有热电偶的温控仪表和固态继电器的控温***中；温差电致冷组件的两极连接在包括脉冲时间继电器和交流接触器的试验制度控制***中。

2.根据权利要求1所述的温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，其特征在于：所述基板安装温差电致冷组件一面的空白处裱贴有多层材料。

3.根据权利要求1所述的温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，其特征在于：所述散热翅片为相互平行、经过发黑处理的多条锯齿形的楔状散热翅片。

4.根据权利要求1所述的温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，其特征在于：所述嵌在基板中的陶瓷加热棒和热电偶与基板之间均置有超导热硅脂。

5.根据权利要求1所述的温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，其特征在于：所述温差电致冷组件通过聚酰亚胺压板经聚酰亚胺螺钉固定在基板上。

6.根据权利要求2所述的温差电致冷组件老化筛选自动试验装置，其特征在于：所述多层材料为双面镀铝的疏松纤维状、网状或泡沫状的塑料，所述裱贴材料为聚酯薄膜。 

Images