[发明专利]有源型静电屏蔽发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用了静电屏蔽的发电机，尤指一种中间带电体为有源电极的静电屏蔽发电机。

背景技术

于2011年4月13日公开的静电屏蔽发电机，申请号为2010105522014，公开号为CN102013831A。静电屏蔽发电机所要解决的问题是简化发电机结构，同时提高能量转化效率。技术方案。静电屏蔽发电机，包括带电体、中心轴、定半球壳和动半球壳，两半球壳由导线连至输出端和接地极，带电体位于两半球壳的球心处，三者由绝缘的中心轴贯穿，动半球在最外，可绕定半球壳和轴旋转，由静电屏蔽原理知，只要外力推动动半球壳旋转，两半球壳包围带电体的球壳面积大小会循环发生变化，如果球壳面积增大，动半球壳未重合部分的外表面就会带有与带电体电性相同的电荷；如果球壳面积减少，两半球壳重合部分的外球壳就会带有与带电体电性相反的电荷，这些电荷使球壳与接地极存在方向变化的电势差，可以接入输出端。有益效果。静电屏蔽发电机结构简单，所需克服的摩擦、空气阻力较小，外界能量直接转化为电势能，转化效率高。

存在的不足之处有两点：1. 带电体电量会转移到周围空气杂质中，导致电量减少，发电效率受影响；2. 周围空气有可能被带电体强电场击穿，发电机会损坏。

发明内容

本有源型静电屏蔽发电机所要解决的技术问题：1. 带电体电量会转移到周围空气杂质中，导致电量减少，发电效率受影响；2. 周围空气有可能被带电体强电场击穿，发电机会损坏。

技术方案。有源型静电屏蔽发电机，包括原有静电屏蔽发电机、外接电源、外围球壳和绝缘层，外围球壳将静电屏蔽发电机包围，外围球壳和带电体用导线分别连接于直流电源的两极，连接带电体的导线可以通过中心轴内部穿出再接电极，外围球壳内层和带电体外层皆固定一层绝缘体。

有益效果是外接电源可以调节电极带电量即两级之间的电场强度，从而调制发电机的效率；绝缘层防击穿放电和电荷转移，提高了系统的稳定性。

附图说明

1. 带电体         2. 定半球壳        3. 动半球壳       4. 导线

5. 输出端         6. 接地极          7. 中心轴         8. 外接电源

9. 外围球壳       10. 绝缘层

图1是本有源型静电屏蔽发电机的结构图，表示的是球壳面积达到最大即球壳全部包围带电体且没有重合的情况，每个半球包含四部分。

具体实施方式

带电体、定半球壳和动半球壳三者可由金属制成。带电体接正负极皆可。半球壳具体分成几部分由转化效率和频率要求等决定。动半球壳半径较定半球壳稍微大一点，可以环绕定半球壳表面运动，在保证两半球不会相摩擦碰撞的情况下，半径之差可以尽量缩小，以满足静电屏蔽的要求。动半球壳由水力和风力等外力推动旋转。外围球壳将静电屏蔽发电机包围，外围球壳和带电体用导线分别连接于直流电源的两极，连接带电体的导线可以通过中心轴内部穿出再接电极，外围球壳内层和带电体外层皆固定一层绝缘体。

下面举例说明。例如，带电体接正极，开始时两半球壳完全重合，球面面积最小，此时由于静电屏蔽，并且球壳接地，内部球壳带负电，外部球壳正电荷转移至地面，外部球壳不带电，如果动半球壳转动使得球壳面积变大，仍然重合部分和分开部分定半球壳的情况不变，分开部分即未重合部分的动半球壳内表面带负电，外表面带正电，同时由于内表面将内部带电体产生的电场屏蔽，外表面电场强度为零，球壳和接地极存在电势差，球壳电势比接地极高，球壳接地，正电荷被接地极负电荷中和，只剩下负电荷，这种情况一直持续到两半球壳全部包围带电体。如果动半球壳转动使得球壳面积变小，同时有部分球壳相重合，未重合部分情况不变，重合部分内部的球壳屏蔽内部带电体产生的电场，使得外部电场强度为零，外部球壳和接地极存在电势差，外部球壳电势比接地极低，球壳接地，外壳负电荷转移到地面，外部球壳不带电，内部球壳带负电，这种状态一直持续到两半球壳完全重合，球面面积最小，回到初始位置，依此循环。在整个过程中定半球壳始终带等量的负电荷，由动半球壳与接地极的电势差发交流电。

外接电源可以保证两级之间电场的稳定。调节电源电压时，由于绝缘层的存在，可以防止发生击穿放电和电荷转移，同时可以将电压调至发电效率较大的范围，使之工作在能量转换效率较高的情况下。