专利名称：电能储存器的制作方法
电能是现代社会极其重要的能源，但电能是发电、输电、用电同时完成的，中间缺少储存环节。由于存在着在供电低谷期，发电设备不能充分利用，供电高峰期发电设备可能超负荷运行的矛盾。为了调节供电谷峰的问题，于是个别地方就建立了水下电站。在供电低谷时，利用电能把水从低处抽到高处，把电能转变为机械能储存起来。在供电高峰时，水的机械能又转换成电能输入电网。虽然能调节供电的谷峰，但存在着建设水下电站受选址条件的限制，技术要求高，且投资大，费用高等问题。电能储存器的发明增加了电能储存环节，且体积小、容量极大，可直接储存输出，解决了供电谷峰的调节问题。对于充分利用发电设备、提高机械效率，保障正常供电提高供电质量有重大意义。
在改建电气化铁路工程中，必须架设沿线电力线路，工程浩大，若用电能储存器驱动电力机车，则可省去沿线电力设施。此外，也可作为备用电源。对于野外供电，特别是保障战时军用设备及关键设备正常供电有着重大意义。
本人所设计的电能储存器，不经电能与其它能量进行转换，输入简单，储存容量极大，输出方便，可输出直流、交流及各种频率各种波形的电流。为电能直接进行大规模大容量储存，直接输出各种波形开辟了一条崭新的途径。
一、图示电能储存器装置原理图如
图1所示装置内部互相连通，为真空状态。1阴极 2正极 3负极 4阳极 5匀强磁场磁感应强度为B，×表示磁感应强度B垂直于纸面向内 6致偏极 7铁芯线圈 8、9输出电极 10自由电子 11圆形空心环二、基本原理1、电能输入在阳极4，阴极1之间加上一定电压，自由电子10从阴极1上被发射出来后，这些自由电子如果再获得动能将具有正值，而且动能的值不是量子化的，而是可连续变化的。那么这些电子群从阴极加速奔向阳极的途径中，进入正极板2、负极板3之间的电场，受到电场力的作用发生偏转，以一定速率进入圆形空心环11。
2、电能储存连续进入环内空间的电子群在匀强磁场5中受到洛伦兹力的作用。洛伦兹力起着向心力的作用，那么电子流在真空内沿一定的半径以恒定速率作匀速圆周运动。电子流在环内廻旋过程中不受阻力作用，携带的能量保持不变。由能量守衡、动量守衡定律可知，电子流所携带的能量以在环内始终不停廻旋的方式储存起来。
3、电能的输出当启动致扁极6引出的电子束脱离原磁场射入下方输出电极8、9空间内，途径通电铁芯线圈7中的磁场时，又受到洛伦兹力的作用，电子束再次偏转射入电极8(或9)，则电极8(或9)为输出电源的负极，而另一电极9(或8)则为输出电源的正极。
4、储存电能的容量
①已知1电子电量q＝1.6×10-19库仑②假设电能储存器的有效空间V＝1米3③假设储存器内电子流密度与铜导体内自由电子密度相等，即n＝8.5×1022/厘米3＝8.5×1028/米3(引自《普通物理学》第二册66页上海市高等工业学校物理学编写组编程守洙江之永等改编)④则1米3储存器所含电量Q＝nVq＝8.5×1028×1.6×10-19＝1.36×1010库仑⑤电子荷质比为1.7589×1011库仑/千克可知储存1.36×1010库仑自由电子，对电能储存器所增加的质量是很小的。
⑥设输出电流为I＝103安培，可放电时数 可见，它储存电量的能力是惊人的。
三、应用研究如图2所示储存器内部互相连通为真空状态1汞弧整流器(内设外涂绝缘层平行板b、c且b为正极、c为负极。阳极d、e前后设置与汞阴极a形成的平面与圆形空心环8垂直) 2电场空心环 3致偏极 4铁芯线圈 5、6输出电极 7自由电子 8圆形空心环1、实际应用中电子射线管中的电流很小，常以毫安计。根据了解的情况看，可采用汞弧整流器1进行改装，内设正极板b，负极板c，(引自《电工学》下册29-30页秦曾煌编)代替电子射线管。因为它发射电子能力很强，均值可达几百安甚至几千安，输入的电能可从电力线上获取。
2、由于装置内不可能存在绝对真空，电子流在环内始终不停廻旋过程中会产生一些能量损耗，使部分电子速率降低，趋向轨道内侧。则由电场空心环2产生的非匀强电场补充所损耗的能量，使之变为廻旋匀速器。
3、电能输出时(1)若致偏极3采用直流电S1，铁芯线圈4通入直流电S2，则输出的电能为直流电源。
(2)若致偏极3采用脉动直流电S1而铁芯线圈4为同频同步的交流电S2，则输出的电能为交流电源。
(3)若致偏极3采用变频脉动电S1而铁芯线圈4为同频同步交流电S2，则输出的电能为变频交流电源。
(4)与(3)同理也可成为输出具有一定几何波形(如锯齿波、矩形波等)的电源。
(5)如(2)所述，三个相同储存器为一组，输出电极连接成Δ或Y形，且互成120度电角度同输出工频(50Hz或60Hz)电流，则成为三相交流电源。
权利要求
电能储存器由电能输入、电能储存、电能输出三核心部分共同组成的，其发明特征是1、所说的电能输入部分，为改装汞弧整流器，位于圆形空心环一侧，汞阴极发射的电子群途径电场发生偏转进入环内，汞阴极产生强电场发射，能形成强大的充电电流。
2.电能储存都分为电子流所携带的电能在匀强磁场中受洛伦兹力的作用，沿一定半径以一定速率做匀速圆周运动。由电场空心环产生的非匀强磁场，补偿部分自由电子的能量损失，使之变为廻旋匀速器，电能以电子流不停廻旋的形式储存起来。
3.电能输出部分位于圆形空心环另侧，电子束由致偏极从圆形空心环中引出，射入两输出电极板之间的空间时，又经通电铁芯线圈产生的磁场，发生偏转进入电极板，成为输出电极。
4.由3所述在致偏极和铁芯线圈共同控制下，电能输出的形式可为①直流②工频交流③无级变频交流④不同频率的几何波形⑤三相工频交流⑥三相无级变频交流。
全文摘要
电能储存器是一种大规模大容量储存输出电能的装置。它是由电能输入、储存、输出三核心部分构成的。利用经改装后的汞弧整流器1输入电能时在汞阴极a阳极d、e间加上一定交流电压后，电子群从阴极加速奔向阳极，经过正极板b、负极板c形成的电场中，在与速度垂直的电场力作用下发生偏转改变方向，以一定速率进入圆形空心环8内。连续进入空心环内的电子流在匀强磁场内受到洛伦兹力所起的向心力作用。以一定速率沿固定轨道做匀速圆周运动。由于内部是真空状态，电子流在环内不停地回旋过程中不受阻力作用，能量状态保持不变。由能量守衡、动量守衡定律可知，电子流所携带的电能以在环内不停回旋的方式储存起来。由于装置内不可能存在绝对真空，电子流在圆形空心环8内回旋过程中会产生一些能量损耗，使部分电子速率降低，趋向轨道内侧，则电场空心环2产生的非匀强电场，补充所损耗的能量使之变为回旋匀速器。当启动致偏极3引出电子束脱离原磁场后射入经通电铁芯线圈4产生的磁场发生偏转射入电极5或6，向外输出电能。电能储存器可对电力谷峰进行调节，提高供电质量。还可驱动电力机车，不需架设电力线路。以及作为备用电源对野外供电，保障战时军用设备及关键设备正常供电有着重大意义。
文档编号H02J15/00GK1441528SQ02110030
公开日2003年9月10日 申请日期2002年2月25日 优先权日2002年2月25日
发明者石相臣 申请人:石相臣