圆锥形热电臂的热电制冷器制冷性能和热应力分析

建立了三维圆锥形热电臂的热电制冷器的有限元模型，考虑了热电材料对温度的依赖性，研究了输入电流和热电臂的几何形状对圆锥形热电臂的热电制冷器制冷性能和热应力的影响，并与传统矩形做了对比。研究结果表明，圆锥形热电臂形状的设计能减小热电制冷器的最大热应力，热端铜片与焊料连接处热应力较大容易遭到破坏，适当增加热电臂的高度和冷热端横截面积之比可使冷端温度分别降低11.56 K、9.5 K。优化后的圆锥形热电臂的热电制冷器与矩形相比，冷端温度降低了1.53 K,最大热应力减小了8.9%,制冷性能提升的同时最大热应力也有所减小。