專利名稱：靜電直流發電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電學與機械學領域。
背景技術：
目前的發電機應用電磁感應現象將機械能轉化為電能，使龐大而復雜的線圈，產生正弦式交流電，比較復雜，并且需要大量的金屬材料。由于線圈本身的電阻，消耗了能量，并且降低了效率，并且交流電在使用時存在諸多問題，例如電燈、電視的頻閃，在對某些直流用電器時，還需要轉換裝置，交流電的頻率還會使某些用電器的使用壽命減短。
發明的內容本實用新型的目的在于提供一種簡單而直接地將機械能轉化為電能的靜電直流發電機，高效而簡潔。
本裝置所依據的實驗原理是在一個帶電金屬球附近放一塊條形金屬，金屬條一端會產生負電荷，另一端會產生正電荷，將金屬條從中間切斷后，將兩塊金屬條移出金屬球所產生的電場，然后用導線將金屬條連結起來，在導線中會產生電流。在這個過程中，移動金屬條的機械能轉化為電能。
實用新型的技術方案是一種靜電直流發電機，其特征在于它有電容、轉子和電刷，轉子由轉軸和轉軸上的正負極體組成，正負極體沿電容電力線方向平行裝置在轉軸上，電容內放置有接通轉子正負極體的電刷，電容外放置有同時接觸轉子正負極體的正負電刷。
如上所述的靜電直流發電機，其特征在于電容為板式電容，正負極體為板狀。
如上所述的靜電直流發電機，其特征在于電容的金屬板上包裹有絕緣材料。
如上所述的靜電直流發電機，其特征在于電容置于一個金屬屏障內。
如上所述的靜電直流發電機，其特征在于輸出端的正負電刷間接有儲電電容。
本裝置結構簡單，省去了大量的線圈，采用板式電容，產生直流電，在輸出端增加一個電容可產生穩定而連續的直流電。
圖1，是本實用新型實施例一的結構示意圖。其中，1平行板電容，2正負極板，3轉軸4絕緣材料，5電刷，6正負電刷，7電線，8儲電電容，9金屬屏障，10軸承。
圖2，是圖1去掉金屬屏障9后的俯視圖。
圖3，是圖1去掉金屬屏障9后的左視圖。
圖4，是圖1的有關尺寸示意圖。其中，1-3絕緣材料。
圖5，是本實用新型實施例二的結構示意圖。其中，11柱面電容，12柱面正負極板。
圖6，是圖4的的俯視圖。
圖7，是圖4的的左視圖。
具體的實施方式本實用新型實施例一如附圖1、2、3、4所示它有平行板電容1、轉子和電刷，轉子由轉軸3和轉軸3上的正負極板2-1和2-2組成，正負極板沿平行板電容1電力線方向平行裝置在轉軸3上，平行板電容內放置有接通轉子正負極板的電刷5，平行板電容外放置有同時接觸轉子正負極板的正負電刷6-1、6-2。
正負極板2-1和2-2在靜電場中接觸電刷5，在靜電感應的作用下，正極板2-2聚集正電荷，負極板2-1聚集負電荷。轉動轉軸3使正負極板2-1和2-2脫離電刷5，負極板2-1帶負電，正極板2-2帶正電，轉至電刷6時，兩板通過電線7連通，正負電荷中合產生電流。在7上連接用電器即可輸出電功。
整個平行板電容1放在接地的金屬屏障9中，轉軸3伸出，電刷6用電線7接出。
正負極板2-1和2-2通過絕緣材料4裝置在轉軸3上，使之不與金屬轉軸3導通。
為避免空氣接觸帶電平板1-1、1-2，帶電平板1-1、1-2用絕緣材料包裹。帶電平板1-1、1-2也可接外接直流電源。
電刷5在產生感應電荷后，最好在正負極板2-1和2-2移動前與之斷開。
在本實用新型實施例一示意圖4中，帶電平板1-1、1-2包裹了絕緣材料1-3，若空氣中的自由電荷要與絕緣材料表面的電荷中合，即表面的電荷溢出，則它們之間必須要克服材料的表面勢壘，因而自由電荷的作用可忽略。若考慮產生感應電荷的正負極板2會與空氣自由電荷作用，則可在正負極板2上附加絕緣材料。若條件允許可將空氣排除出密閉的金屬屏障9外。在一定的電壓值范圍內空氣和真空可不被擊穿，在以上條件下，本裝置的轉換效率可近乎于100％(當然要考慮部分導線導體的電阻)。
相關計算相關標注見圖4。
在正負極板2未進入電場之前，總電容C=QU=ϵ0ϵrsϵrd+(1-ϵr)2l]]>εo為真空中的介電常數，εr為絕緣材料的介電常數，空氣的εr＝1.0005≈εo正負極板2進入電場之后C=QU=ϵ0ϵrsϵr(d-x)+(1-ϵr)2l]]>由于未采用外接電源則電量Q不變，U改變。
若忽略絕緣材料的介電性。
C=QU=ϵ0sd]]>E=σϵ0]]>(σ為電荷面密度) σ＝Q/S正負極板2在電場中時正負極板2兩金屬板間電場E′=E-Eo=σϵ0-σ0ϵ0=σ-σ0ϵ0]]>正負極板2電荷面密度σo＝σ-E′εoQo＝σoSo＝S0(σ-E′εo)Qo為正負極板2所帶電量So為正負極板2對帶電平板1的面積σ為正負極板2在電場中時，帶電平板1-1、1-2的電荷面密度。
當正負極板2的兩金屬板移出電場時，若電量Qo改變量不大，則電容Co=ϵ0s0x=QoUo]]>若電量Qo在時間t內放完，電流I=Qt]]>Uo=Q0xϵ0s0=s0x(σ-E′ϵ0)ϵ0s0]]>兩金屬板的能量W=12QoUo]]>忽略其它因素功率P=nw2π/w0]]>(Qo在遠小于2π/Wo時間內放完)Wo為轉軸3的角速度，n為正負極板2的金屬板對的數量。
云母介電常數εr＝3.7～7.5，絕緣強度80-200kv/mm。
瓷εr＝5.7～6.8絕緣強度6-20kv/mm帶電平板1-1、1-2內置，表面為絕緣云母，其電壓大概取1kv，具體電勢差，電量隨實驗條件而定。
本實用新型實施例二如附圖5、6、7所示。與實施例一不同的地方是平行板電容1和正負極板2換成柱面板狀的柱面電容11和柱面正負極板12。
權利要求1.一種靜電直流發電機，其特征在于它有電容、轉子和電刷，轉子由轉軸和轉軸上的正負極體組成，正負極體沿電容電力線方向平行裝置在轉軸上，電容內放置有接通轉子正負極體的電刷，電容外放置有同時接觸轉子正負極體的正負電刷。
2.如權利要求1所述的靜電直流發電機，其特征在于電容為板式電容，正負極體為板狀。
3.如權利要求2所述的靜電直流發電機，其特征在于板式電容的金屬板上包裹有絕緣材料。
4.如權利要求1、2、3所述的靜電直流發電機，其特征在于板式電容置于一個金屬屏障內。
5.如權利要求4所述的靜電直流發電機，其特征在于輸出端的正負電刷間接有儲電電容。
專利摘要一種靜電直流發電機，其特征在于它有電容、轉子和電刷，轉子由轉軸和轉軸上的正負極體組成，正負極體沿電容電力線方向平行裝置在轉軸上，電容內放置有接通轉子正負極體的電刷，電容外放置有同時接觸轉子正負極體的正負電刷。本裝置結構簡單，省去了大量的線圈，采用電容，產生直流電，在輸出端增加一個電容可產生穩定而連續的直流電。
文檔編號H02N1/08GK2664279SQ20032011601
公開日2004年12月15日 申請日期2003年11月26日 優先權日2003年11月26日
發明者劉永強 申請人:武漢大學