专利名称：多翼发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种多翼发电机。
背景技术：
生活当中常用的动能转换为电能的发电机，其通常采用电磁感应原理发电。该发电机历史悠久，早在18世纪的西方国家就被发明创造出来。电磁感应原理的发电机，都必须拥有永磁体(场源)和电阻率很小的导线绕成的线圈，然后通过动力使线圈在场源中以一种特殊的运动方式将外动力转换为电能。这样，由于线圈比较多而且长，如果是大功率的发电机在负载很大时，为防止线圈过热损坏，还配备冷却系统。另外，大功率发电机的线圈比较粗，并且材料很昂贵，所以这些发电机的重量高达几吨，制造成本居高不下，搬运及运输都较为不便。
发明内容
本实用新型所要解决的问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种能够替代现有发电设备的多翼发电机，该发电机不是采用电磁感应原理发电，而是直接使用带电体与带电体之间的相互作用，并通过外力使其之间的位置作规律性的变化，从而在负载的两端产生相应于位置变化的电压和电流。
本实用新型所采用的技术方案是包括密封机筒和与之相连的转动轴，还包括位于机筒外部的铜刷、充电电容器，以及位于机筒内部的可变电容器。可变电容器由若干个固定翼片(定片)、转动翼片(动片)组成，它们交错重叠、平行排列和相互绝缘，并且，其一端分别与机筒内壁、转动轴相连。铜刷的刷柄下端固定在机筒的顶面上，刷体与转动轴接触相连。充电电容器一端通过导线连接铜刷的刷柄，另一端经负载通过导体连接固定翼片。
本发电机的发电原理的特点是在直接使用带电体时，其带电体上的电荷量Q在发电的始终都保持不变。另一个特点是若是一对异极带电体(带电体为导体)，则满足如下规律，(Q÷S)/(F排斥×F吸引)＝定值，即q/(F排斥×F吸引)＝定值。
式中Q指带异种电荷的带电体的电量的绝对值Q。
式中S指带异种电荷的带电体互相重叠的面积。
式中q指带电体上的电荷密度。
式中F排斥指某一带电体上的单个可以流动带电粒子之间的排斥力。F吸引指某一对异极带电体上的单个可以流动带电粒子之间的吸引力。所述的单个可以流动的带电粒子，它们电量的绝对值都相等，其中，F排斥、F吸引为相对重叠面积下的斥力和引力。
式中表明电荷密度q一定时，则F排斥×F吸引＝相对某一定值，而且不管F排斥、F吸引怎么样变化，它们的乘积总是相对某一定值。若电荷密度q变大，则F排斥×F吸引也同样变大，这两个量之间总成正比例关系。
机筒内的转动翼片和固定翼片数量很多，一个转动翼片和一个固定翼片组成一个电容，若转动翼片和固定翼片数量各为n个，则形成2n1个电容器，2n1个电容器并联在一起，如图5所示C内＝C1+C2+C3+……+C2n1＝Cl(2n-1)，C1＝εS/4πd，则相当于将其中的小电容器极板的面积扩大到S(2n1)。式中，介电常数ε为1，S为转动翼片和固定翼片完全重叠时的面积，d为完全重叠时两片的间距。所以，C内＝S(2n-1)/4πd，即相当于将其中的小电热器C1极板的面积扩大到S(2n-1)，其它的因素都不变。
为了使C内的容量更大，一方面可以增加动片和定片的数量，这样，会使发电机的体积、重量及制造成本都增加；另一方面可以将动片和定片之间的距离d减少，使每个小电容器C1的容量变大，这样发电机的体积等各方面都不变是很好地选择。但是，对机筒内的要求更高首先机筒内的真空度要高，而后动片和定片在强电场的作用下弹性形变要小，千万不能碰触，动片和定片应选择强度较高的金属材料制造。
本实用新型结构独特，内外无永磁体和感应线圈，而是采用彼此相互靠近而又相互平行的一对对翼片构成，其翼片当中有固定翼片、转动翼片两类，由于翼片数量不可能为一片而是有很多片，所以是多翼型。由于这些翼片比较薄，其重量比同功率的普通发电机(电磁感应原理发电机)轻得多；在与大功率的普通发电机相比，本发电机的体积也小得多，并且制造成本也相对比较便宜。在大功率输出状态，本发电机的发热量比同功率同状态下的普通发电机小得多，因此，可延长部件的使用寿命和减少电能的损失。总之，本实用新型具有结构简单、制造成本低廉、重量轻、体积小、运转部件发热量少和易于搬运等优点，可以替代现有发电设备。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1中固定翼片6的放大剖视图。
图4是本实用新型的电路原理图。
图5是图4中电容C内的电路原理图。
具体实施方式
本发电机的结构如图1、图2、图4所示包括机筒11和与之相连的转动轴12，还包括位于机筒11外部的铜刷14、充电电容器，以及位于机筒11内部的可变电容器，机筒11是密封机筒。可变电容器由若干个固定翼片6、转动翼片7组成，它们交错重叠、平行排列和相互绝缘。并且，两翼片的一端分别与机筒11内壁、转动轴12固连；另一端悬空，或者分别与转动轴12、机筒11内壁的槽滑动连接。铜刷14的刷柄下端固定在机筒11的顶面上，刷体与转动轴12接触相连。充电电容器一端通过导线连接铜刷14的刷柄，另一端经负载通过导体连接固定翼片。
根据实际情况，上述可变电容器可以有两个，在其相反一侧设有一个与转动轴12轴体相连的配重砣13，并且两个可变电容器之间间隙是配重砣13活动的空间。可变电容器也可以有一个，在其相反一侧设有两个与转动轴12轴体相连的配重砣13，它们位于可变电容器的上、下方，这样在转动轴12运动时，可以避免配重砣13碰撞可变电容器。
在机筒11的腔内设有与之内壁相连的绝缘支架10，该支架以及机筒11顶面的中部装有与转动轴12相连的轴承3。为了确保机筒11处于真空状态，在机筒11下部设有与之连通的空气排出导管8，并配有阀门9；在机筒11顶面与转动轴12相连处配有空气密封套2。固定翼片6、转动翼片7均为半圆形，并且是平板或呈波浪状翼片，一般而言，波浪状翼片的强度要高些。为了使由金属制成的固定翼片6、转动翼片7呈相互绝缘状态，可以在固定翼片6或转动翼片7的表面裹有聚苯乙烯薄膜15(图3)。转动轴12上端装有皮带轮1，以便让外力通过该皮带轮带动转动轴12运转。
上述机筒11可以由非金属材料制成，因此，在其内壁嵌连有一根金属条5和与之相连的金属针4，该金属条与固定翼片6一端相连，这样，可使固定翼片6通过导体即金属条5和金属针4由导线经负载R与充电电容器C外(图4)一端相连。
以下结合附图叙述一下本实用新型的工作过程在发电之前，预先对充电电容器C外充电，再经过负载R连接到机筒11内的可变电容器C内，若转动翼片7和固定翼片6完全重合时，用转动翼片7连接电容器C外的正极，固定翼片6通过导线经负载R连接电容器C外的负极(图4)，则转动翼片7和固定翼片6上分别贮存了等量的异种电荷。由于这些电荷被束缚在一个有限的面积上(若为无限大的面积，同种电荷由于排斥被推动无限远，无排斥力存在)，在固定翼片上或者转动翼片上是同种电荷，这些电荷相互排斥。当充入的电荷越多时，片上的电荷密度越大，那么单个电荷之间相互靠得就越近，F排斥越大，则具有的势能越高，即转动翼片7上的位能越高，固定翼片6上的位能越负，两片之间的电位差就越大。由于两片上带的是异种电荷，正电荷的电位高，负电荷的电位低，当两片靠拢时，由于两种电场的作用，正电荷使负电荷的电位升高，反过来负电荷又会使正电荷的电位降低，它们的相互作用使原来的电位都向零电位靠拢的趋势。如此以来，若两片相互靠得越近(C内容量增大)，在两片上所贮电量Q一定时，即电荷密度q一定时，则两片之间的引力F吸引变大，如果用电压表测之，可知此时电压比以前电压降低了，即正电荷与正电荷或负电荷与负电荷之间的斥力F排斥变小了，转动翼片7上(带正电)的位能降低了，固定翼片6上(带负电)的位能也同样。则会满足前面所述的公式(变小)F排斥×F吸引(变大)＝与电荷密度相对应的一个定值。
若两片离得越远(C内容量越小)，在电荷密度q一定时，由于两片之间距离增大，F吸引变小，这时用电压表测知两片间电压升高了，即同一片上的同种电荷之间的斥力F排斥变大了，这种情况好像是外力克服同种电荷之间的斥力做功，使它们的势能增加，随之F排斥才会变大，则亦满足前面所述的公式(变大)F排斥×F吸引(变小)＝(变小)F排斥×F吸引(变大)＝与电荷密度相对应的一个定值。
总之，在真空中(两片无任何介电质)，两片上所贮存电荷一定的条件下，若想使两片电压升高，可将两片的正对面积减小即相当于增大间距d，则F排斥变大，F吸引变小，F排斥×F吸引＝某一相对定值。反过来，若使两片电压降低，可将两片的正对面积增大，即相当于减小间距d，则F排斥变小，F吸引变大，F排斥×F吸引＝某一相对定值。
该发电机第一步已经将机筒11外的电容器C外充电，并由导线经过负载R接入机筒内的可变电容器C内(见图4)，此时转动翼片7和固定翼片6处于完全重合状态。当开关K合上时，C外对C内充电，这时有电流流过负载R，C外电压降低，C内电压升高；当两电压相等时，充电结束，此时负载R中的电流为零。在外力(例如柴油马达)通过皮带轮1带动转动轴12运转，随之转动翼片7由其完全重合变为完全分开(旋转180度)，由于转动翼片7和固定翼片6正对面积减小到差不多为零(F排斥变大，F吸引变小)，两片上的电压要比C外两端电压高出许多，这时C内对C外充电同时有反向电流流过负载R直到C内的电压等于C外的电压时，反向电流变为零。当两片又变为完全重合时，C外又会对C内充电(F排斥变小，F吸引变大)，这时又有电流流过负载R。只要外力一直作用于转动翼片7，使之转动，则会由重合变为分开，然后又由分开变为重合，如此反复，在负载R中的电流在随着转动作交替性变化，即为交变电流和电压。当转动翼片7转动一周时，电流则会交替变化一次，即为一个周期。转动越快，电流越大，频率越高，其最高电压(峰值电压)不变。
本发电机的输出功率大小，与C外的容量大小、C外两端的电压、C内最大容量和转动翼片7的转动速度有关，其值越大，则输出功率越大，其中C外两端电压越高，则该发电机输出电压的峰值越高，其值越大则输出电流越大。
本发电机具有以下注意事项在机筒11内的定片或动片被一层聚苯乙烯薄膜15包裹着，其目的可避免在高压的作用下，在动片和定片重合过程中，强电场将残余空气电离而使C外放电和电压下降。在高压电场作用下，即使定片被裹上聚苯乙烯薄膜，空气也会被电离出阳离子和阴离子。其阳离子会被吸附在薄膜外壁上，阴离子会中和动片上的正电荷，使发电能力降低。若出现此情况，一定要将薄膜上的阳离子中和消除，同时提高机筒内的真空度。万一机筒内气体无法排净，则只有降低C外两端电压。在转动翼片7和固定翼片6完全重合时，千万不可碰触。否则会使固定翼片6外的聚苯乙烯薄膜外壁带正电荷，在此种情况下转动翼片7和固定翼片6的电位差会大大降低，同时，此两片之间的作用力也同样变小，这样会使发电机的输出功率大打折扣，所以，此两片在材料强度方面要有特别高的要求抗弯曲、抗弹性形变，以及两片的厚度要适当。机筒的顶部和底部若为金属，则要避免与转动翼片7和固定翼片6形成电容。
总之，在机筒内部的转动翼片7和固定翼片6之间不能有任何的介质，在运动中它们之间只存在电场的强弱变化，任何改变它们之间规律变化的因素都必须避免。
权利要求1.多翼发电机，包括机筒(11)和与之相连的转动轴(12)，其特征是还包括位于机筒(11)外部的铜刷(14)、充电电容器，以及位于机筒(11)内部的可变电容器，机筒(11)是密封机筒；可变电容器由若干个固定翼片(6)、转动翼片(7)组成，它们交错重叠、平行排列和相互绝缘，并且，其一端分别与机筒(11)内壁、转动轴(12)相连；铜刷(14)的刷柄下端固定在机筒(11)的顶面上，刷体与转动轴(12)接触相连；充电电容器一端通过导线连接铜刷(14)的刷柄，另一端经负载通过导体连接固定翼片(6)。
2.按权利要求1所述的多翼发电机，其特征是可变电容器有两个，在其相反一侧设有一个与转动轴(12)轴体相连的配重砣(13)，并且两个可变电容器之间间隙是配重砣(13)活动的空间。
3.按权利要求1所述的多翼发电机，其特征是可变电容器有一个，在其相反一侧设有两个与转动轴(12)轴体相连的配重砣(13)，它们位于可变电容器的上、下方。
4.按权利要求1所述的多翼发电机，其特征是机筒(11)由非金属材料制成，在其内壁嵌连有一根相连的金属条(5)、金属针(4)，其中，金属条(5)与固定翼片(6)一端相连，金属针(4)通过导线经负载与充电电容器一端相连。
5.按权利要求1或4所述的多翼发电机，其特征是在机筒(11)的腔内设有与之内壁相连的绝缘支架(10)，该支架以及机筒(11)顶面的中部装有与转动轴(12)相连的轴承(3)。
6.按权利要求1或4所述的多翼发电机，其特征是在机筒(11)下部设有与之连通的空气排出导管(8)，并配有阀门(9)。
7.按权利要求1或4所述的多翼发电机，其特征是在机筒(11)顶面与转动轴(12)相连处配有空气密封套(2)。
8.按权利要求1或4所述的多翼发电机，其特征在于固定翼片(6)、转动翼片(7)均为半圆形，并且是平板或呈波浪状翼片。
9.按权利要求8所述的多翼发电机，其特征是在固定翼片(6)或转动翼片(7)的表面裹有聚苯乙烯薄膜(15)。
专利摘要本实用新型是一种多翼发电机，其包括密封机筒(11)和与之相连的转动轴(12)，还包括位于机筒(11)外部的铜刷(14)、充电电容器，以及位于机筒(11)内部的可变电容器；可变电容器由若干个固定翼片(6)、转动翼片(7)组成，它们交错重叠、平行排列和相互绝缘，并且，其一端分别与机筒(11)内壁、转动轴(12)相连；铜刷(14)的刷柄下端固定在机筒(11)的顶面上，刷体与转动轴(12)接触相连；充电电容器一端通过导线连接铜刷(14)的刷柄，另一端经负载通过导体连接固定翼片(6)。本实用新型具有结构简单、制造成本低廉、重量轻、体积小、运转部件发热量少和易于搬运等优点，可以替代现有发电设备。
文档编号H02K57/00GK2741263SQ20042001826
公开日2005年11月16日 申请日期2004年5月26日 优先权日2004年5月26日
发明者马晓军 申请人:马晓军