一种静电感应式发电装置

本发明属于电能收发系统，具体涉及一种静电感应式发电装置。

背景技术：

1、静电感应发电机是一种利用静电感应和相对运动获取电能的装置。静电感应发电机需要有存储电荷的部分和对外输出电能的部分，分别称之为静电存储极和交流输出极。为了使交流输出极上能有感应电荷，静电感应发电机需要静电存储极上存储一定量的电荷。

2、一般情况下，静电感应发电机在工作之初，或是发电机停止工作一段时间之后，它的静电存储极上并没有存储电荷。因此，在静电感应式发电机的发电机阵列中，需要将静电存储极上充满电荷。同时，由于静电存储极上存储的电荷会发生自然耗散，因此还需要不断为其补充电荷。

3、当下，很多人关注摩擦发电机，它的本质就是摩擦起电与静电感应发电机结合的产物。摩擦发电机利用摩擦起电，使静电感应发电机的静电存储极产生电荷，同时不断补充静电存储极上的电荷耗散。但摩擦会产生磨损、同时也产生了阻力，影响了发电机的寿命与效率。

4、驻极体材料上注入电荷之后，其自然耗散的速度会很慢，也有人用其充当静电感应发电机的静电存储极。但耗散仍不能完全避免，随着时间的推移，驻极体材料上存储的电荷越来越少，会导致静电感应发电机的电输出逐渐减小。

5、用外电源来为静电感应发电机的静电存储极上注入电荷并及时补充电荷也是一种思路。在某些场景下，可能外电源距离较远，此时需要铺设较长的导线，因此会有传输损耗且会增加成本。如果使用电池，则电池需要定期更换，会增加人力成本且废旧电池可能造成环境污染。

6、静电感应发电机如果能“无中生有”地在静电存储极上产生初始电荷并自己为自己补充电荷耗散，则能解决上述一系列问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于提供一种静电感应式发电装置，以解决背景技术中提出的问题。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种静电感应式发电装置，包括：

4、发电本体，所述发电本体包括提供周向速度的中心轴、以及设于中心轴一端的电刷、以及套设于中心轴周向的交流输出极一、交流输出极二和交流输出极三、以及与中心轴周向固定连接的若干静电存储极，若干交流输出极二设于所述交流输出极一和所述交流输出极三之间，交流输出极二和静电存储极交替放置；若干交流输出极二和交流输出极三通过导线连接且设有用于对外输出交流电的交流输出端一，所述交流输出极一上设有交流输出端二；

5、以及与所述发电本体连接的升压电路，所述交流输出端二与所述升压电路的输入端连接，所述升压电路的输出端与所述电刷连接；所述升压电路将交流输出极一输出的交流电经升压整流后输出至所述电刷，为所述静电存储极补充电荷，实现静电存储极有稳定高压。

6、作为本发明的进一步优化方案，所述交流输出极一、所述交流输出极二、所述交流输出极三和所述静电存储极均设为圆盘状，交流输出极一、交流输出极二和交流输出极三的盘面直径相同、但大于静电存储极的盘面直径。

7、作为本发明的进一步优化方案，所述交流输出极一包括依次叠加的绝缘薄膜、导体电极对一和绝缘隔板；

8、所述交流输出极二包括两个导体电极对一、一个绝缘隔板和两张绝缘薄膜；

9、所述交流输出极三包括依次叠加的绝缘薄膜、导体电极对一和绝缘隔板，以及设于绝缘隔板中心处的轴承。

10、作为本发明的进一步优化方案，所述静电存储极包括绝缘隔板、以及对称设于绝缘隔板两端的导体电极对二。

11、作为本发明的进一步优化方案，所述导体电极对一和所述导体电极对二均包括由偶数片扇形导体构成圆盘面，所有扇形导体与圆盘面圆心的夹角均相同。

12、作为本发明的进一步优化方案，所述导体电极对一包括导体电极一和导体电极二，所述导体电极对二包括导体电极三和导体电极四，导体电极一和导体电极二、以及导体电极三和导体电极四间均设有间距。

13、作为本发明的进一步优化方案，所述交流输出极一、所述交流输出极二和所述交流输出极三与所述静电存储极之间均设有空气间隙。

14、作为本发明的进一步优化方案，所述升压电路包括与所述交流输出端二连接的电压倍增电路、以及设于所述电压倍增电路两个输出端的二极管二，且两个二极管二设置方向相反，电压倍增电路的输出端经所述二极管二与所述电刷连接。

15、作为本发明的进一步优化方案，所述电压倍增电路包括至少四个电容以及至少四个二级管一。

16、本发明的有益效果在于：

17、(1)本发明提出了一种多层圆盘结构的静电感应发电装置，该发电装置的每个交流输出极有两对可对外输出的导体电极，用其中1个交流输出极中的1对电极的电输出即可实现对静电存储极补充耗散的电荷。相对于现有技术中为外接电源为发电机补充电荷，发电效率大大提高。

18、(2)本发明提出的发电装置在工作之初或停止工作任意时间(即电荷存储极上没有电荷)的状态下，并不需要其它的发电机或者外电源为发电机提供初始的电荷。它可以将自然存在的及其微弱的电压逐渐放大，最终使得发电机能稳定工作。

技术特征：

1.一种静电感应式发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：所述交流输出极一(3)、所述交流输出极二(4)、所述交流输出极三(6)和所述静电存储极(5)均设为圆盘状，交流输出极一(3)、交流输出极二(4)和交流输出极三(6)的盘面直径相同、但大于静电存储极(5)的盘面直径。

3.根据权利要求2所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：所述静电存储极(5)包括绝缘隔板(32)、以及对称设于绝缘隔板(32)两端的导体电极对二(51)。

5.根据权利要求4所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：所述导体电极对一(31)和所述导体电极对二(51)均包括由偶数片扇形导体构成圆盘面，所有扇形导体与圆盘面圆心的夹角均相同。

6.根据权利要求5所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：所述导体电极对一(31)包括导体电极一(311)和导体电极二(312)，所述导体电极对二(51)包括导体电极三(511)和导体电极四(512)，导体电极一(311)和导体电极二(312)、以及导体电极三(511)和导体电极四(512)间均设有间距。

7.根据权利要求1所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：所述交流输出极一(3)、所述交流输出极二(4)和所述交流输出极三(6)与所述静电存储极(5)之间均设有空气间隙。

8.根据权利要求1所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：所述升压电路(7)包括与所述交流输出端二(9)连接的电压倍增电路、以及设于所述电压倍增电路两个输出端的二极管二(73)，且两个二极管二(73)设置方向相反，电压倍增电路的输出端经所述二极管二(73)与所述电刷(1)连接。

9.根据权利要求8所述的一种静电感应式发电装置，其特征在于：所述电压倍增电路包括至少四个电容(71)以及至少四个二级管一(72)。

技术总结
本发明属于电能收发系统技术领域，具体涉及一种静电感应式发电装置，包括发电本体，发电本体包括提供周向速度的中心轴、以及设于中心轴一端的电刷、以及套设于中心轴周向的交流输出极一、交流输出极二和交流输出极三、以及与中心轴周向固定连接的若干静电存储极；还包括与发电本体连接的升压电路，升压电路将交流输出极一输出的交流电经升压整流后输出至电刷，为静电存储极补充电荷，实现静电存储极有稳定高压；本发明提出的发电装置在工作之初或停止工作任意时间的状态下，并不需要其它的发电机或者外电源为发电机提供初始的电荷。它可以将自然存在的及其微弱的电压逐渐放大，最终使得发电机能稳定工作。

技术研发人员：芮品淑,杨阳,李冬鹏,张雪倩,杜正婷,余海
受保护的技术使用者：合肥师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15