[发明专利]一种二级温差发电器结构的优化方法

权利要求书

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T_b，中间陶瓷冷端温度为定值T_a；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κ_Nh，κ_Ph；低温层热电材料的热导率为κ_Nh，κ_Ph，中间陶瓷与铜导流片连接处假设其等效热导率为κ_m；

在热端温度T_h和冷端温度T_c的范围内，取多组T_b和T_a，每一组T_b和T_a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，A_Nct，A_Pct——分别为TTEG中低温层所有N型或P型热电臂的横截面积之和；

U_h，U_c——分别为TTEG中高温层和低温层PN型热电臂产生的电压；

H_h，H_c——分别为TTEG中高温层和低温层热电臂的高度；

A_ht，A_ct——分别为TTEG中高温层和低温层所有PN型热电臂的横截面积之和；

C_Nc、C_Pc、C_Nh和C_Ph为常数，其表达式如下：

式中：

ρ_Nh，ρ_Ph——分别为TTEG中高温层N型和P型热电臂的电阻率；

ρ_Nc，ρ_Pc——分别为TTEG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T_b和T_a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(30)计算出高温层和低温层热电臂的横截面积之比；

其中，U_h，U_c——分别为TTEG中高温层和低温层PN型热电臂产生的电压。