专利名称：静电直流发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电学与机械学领域。
背景技术：
目前的发电机应用电磁感应现象将机械能转化为电能，使庞大而复杂的线圈，产生正弦式交流电，比较复杂，并且需要大量的金属材料。由于线圈本身的电阻，消耗了能量，并且降低了效率，并且交流电在使用时存在诸多问题，例如电灯、电视的频闪，在对某些直流用电器时，还需要转换装置，交流电的频率还会使某些用电器的使用寿命减短。
发明的内容本实用新型的目的在于提供一种简单而直接地将机械能转化为电能的静电直流发电机，高效而简洁。
本装置所依据的实验原理是在一个带电金属球附近放一块条形金属，金属条一端会产生负电荷，另一端会产生正电荷，将金属条从中间切断后，将两块金属条移出金属球所产生的电场，然后用导线将金属条连结起来，在导线中会产生电流。在这个过程中，移动金属条的机械能转化为电能。
实用新型的技术方案是一种静电直流发电机，其特征在于它有电容、转子和电刷，转子由转轴和转轴上的正负极体组成，正负极体沿电容电力线方向平行装置在转轴上，电容内放置有接通转子正负极体的电刷，电容外放置有同时接触转子正负极体的正负电刷。
如上所述的静电直流发电机，其特征在于电容为板式电容，正负极体为板状。
如上所述的静电直流发电机，其特征在于电容的金属板上包裹有绝缘材料。
如上所述的静电直流发电机，其特征在于电容置于一个金属屏障内。
如上所述的静电直流发电机，其特征在于输出端的正负电刷间接有储电电容。
本装置结构简单，省去了大量的线圈，采用板式电容，产生直流电，在输出端增加一个电容可产生稳定而连续的直流电。
图1，是本实用新型实施例一的结构示意图。其中，1平行板电容，2正负极板，3转轴4绝缘材料，5电刷，6正负电刷，7电线，8储电电容，9金属屏障，10轴承。
图2，是图1去掉金属屏障9后的俯视图。
图3，是图1去掉金属屏障9后的左视图。
图4，是图1的有关尺寸示意图。其中，1-3绝缘材料。
图5，是本实用新型实施例二的结构示意图。其中，11柱面电容，12柱面正负极板。
图6，是图4的的俯视图。
图7，是图4的的左视图。
具体的实施方式本实用新型实施例一如附图1、2、3、4所示它有平行板电容1、转子和电刷，转子由转轴3和转轴3上的正负极板2-1和2-2组成，正负极板沿平行板电容1电力线方向平行装置在转轴3上，平行板电容内放置有接通转子正负极板的电刷5，平行板电容外放置有同时接触转子正负极板的正负电刷6-1、6-2。
正负极板2-1和2-2在静电场中接触电刷5，在静电感应的作用下，正极板2-2聚集正电荷，负极板2-1聚集负电荷。转动转轴3使正负极板2-1和2-2脱离电刷5，负极板2-1带负电，正极板2-2带正电，转至电刷6时，两板通过电线7连通，正负电荷中合产生电流。在7上连接用电器即可输出电功。
整个平行板电容1放在接地的金属屏障9中，转轴3伸出，电刷6用电线7接出。
正负极板2-1和2-2通过绝缘材料4装置在转轴3上，使之不与金属转轴3导通。
为避免空气接触带电平板1-1、1-2，带电平板1-1、1-2用绝缘材料包裹。带电平板1-1、1-2也可接外接直流电源。
电刷5在产生感应电荷后，最好在正负极板2-1和2-2移动前与之断开。
在本实用新型实施例一示意图4中，带电平板1-1、1-2包裹了绝缘材料1-3，若空气中的自由电荷要与绝缘材料表面的电荷中合，即表面的电荷溢出，则它们之间必须要克服材料的表面势垒，因而自由电荷的作用可忽略。若考虑产生感应电荷的正负极板2会与空气自由电荷作用，则可在正负极板2上附加绝缘材料。若条件允许可将空气排除出密闭的金属屏障9外。在一定的电压值范围内空气和真空可不被击穿，在以上条件下，本装置的转换效率可近乎于100％(当然要考虑部分导线导体的电阻)。
相关计算相关标注见图4。
在正负极板2未进入电场之前，总电容C=QU=ϵ0ϵrsϵrd+(1-ϵr)2l]]>εo为真空中的介电常数，εr为绝缘材料的介电常数，空气的εr＝1.0005≈εo正负极板2进入电场之后C=QU=ϵ0ϵrsϵr(d-x)+(1-ϵr)2l]]>由于未采用外接电源则电量Q不变，U改变。
若忽略绝缘材料的介电性。
C=QU=ϵ0sd]]>E=σϵ0]]>(σ为电荷面密度) σ＝Q/S正负极板2在电场中时正负极板2两金属板间电场E′=E-Eo=σϵ0-σ0ϵ0=σ-σ0ϵ0]]>正负极板2电荷面密度σo＝σ-E′εoQo＝σoSo＝S0(σ-E′εo)Qo为正负极板2所带电量So为正负极板2对带电平板1的面积σ为正负极板2在电场中时，带电平板1-1、1-2的电荷面密度。
当正负极板2的两金属板移出电场时，若电量Qo改变量不大，则电容Co=ϵ0s0x=QoUo]]>若电量Qo在时间t内放完，电流I=Qt]]>Uo=Q0xϵ0s0=s0x(σ-E′ϵ0)ϵ0s0]]>两金属板的能量W=12QoUo]]>忽略其它因素功率P=nw2π/w0]]>(Qo在远小于2π/Wo时间内放完)Wo为转轴3的角速度，n为正负极板2的金属板对的数量。
云母介电常数εr＝3.7～7.5，绝缘强度80-200kv/mm。
瓷εr＝5.7～6.8绝缘强度6-20kv/mm带电平板1-1、1-2内置，表面为绝缘云母，其电压大概取1kv，具体电势差，电量随实验条件而定。
本实用新型实施例二如附图5、6、7所示。与实施例一不同的地方是平行板电容1和正负极板2换成柱面板状的柱面电容11和柱面正负极板12。
权利要求1.一种静电直流发电机，其特征在于它有电容、转子和电刷，转子由转轴和转轴上的正负极体组成，正负极体沿电容电力线方向平行装置在转轴上，电容内放置有接通转子正负极体的电刷，电容外放置有同时接触转子正负极体的正负电刷。
2.如权利要求1所述的静电直流发电机，其特征在于电容为板式电容，正负极体为板状。
3.如权利要求2所述的静电直流发电机，其特征在于板式电容的金属板上包裹有绝缘材料。
4.如权利要求1、2、3所述的静电直流发电机，其特征在于板式电容置于一个金属屏障内。
5.如权利要求4所述的静电直流发电机，其特征在于输出端的正负电刷间接有储电电容。
专利摘要一种静电直流发电机，其特征在于它有电容、转子和电刷，转子由转轴和转轴上的正负极体组成，正负极体沿电容电力线方向平行装置在转轴上，电容内放置有接通转子正负极体的电刷，电容外放置有同时接触转子正负极体的正负电刷。本装置结构简单，省去了大量的线圈，采用电容，产生直流电，在输出端增加一个电容可产生稳定而连续的直流电。
文档编号H02N1/08GK2664279SQ20032011601
公开日2004年12月15日 申请日期2003年11月26日 优先权日2003年11月26日
发明者刘永强 申请人:武汉大学