CN1258860C - 电动力场发生器 - Google Patents
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Abstract
本装置为无电刷高压电力发生器，用于产生一个高能量外部电动力场或者具有均匀电流密度的连续准相干直流电晕或电弧放电，所产生的电动力场将机器的外壳(1)完全包围。这个外壳被划分为一些具有截然不同电性质的区(3-5)，外壳还包含一个平坦的导电转子(6)，该转子分别与负极(3)和正极(5)外壳区电连接，并有多个螺旋管形状的线圈(35，40，56)可旋转地安装在转子上。静止的永久磁铁的圆形阵列(34，39，55)固定在外壳中，并利用上述线圈的转动在线圈内感应出一个恒定的直流电压。如此产生的主电压以静电方式跨越在转子上，从而使大量电子电荷可以在外壳的相反极性区(3-5)之间传输，以此方式引发一个高得多的次级电压，这个电压跨越位于中间的中性区，结果产生外部击穿电流，该电流一旦被启动就不依赖于线圈的载流容量。辅助的机械，电力和/或者电子的部件可以附着在外壳上或外壳里，从而得以利用和控制与该装置产生的外部动力电场相关的有益效应。
Description
技术领域
本发明大体上涉及引入永磁场的旋转式直流发电机，具体而言是类似于机电式发电机的装置，其主要用途是产生一种有用的连续高压直流电晕放电。本发明还涉及宇宙空间运载装置，它能够利用由一种特殊类型或形式的超高压电晕或电弧放电所产生的推动力。
背景技术
为了使得本发明能被完全理解及理解上下文的内容，需要提供背景材料，在本文后面列出一些相关的现有技术专利作为参考文献。这些引用的参考文献与本发明有一些类似，主要是和如何产生电生推动力的目的相关。但是实现这一目的的手段有明显的差异与局限性。
美国专利#2949550所批露的相关技术提出了三个和本发明目的的某些方面非常相似的目的：(i)提供一种设备，把电势直接转化为可用的动能；(ii)提供一种设备，它具有包含高电势源的空心机体或外壳；和(iii)提供一种自推动运载装置，其包括由绝缘部分连接的一对电导体部分，上述的电导体部分构成了电极。更为类似的是所述的运载装置优选以一种圆盘形状加以实现，该圆盘中心略厚于其边缘。但是，以上所列专利描述的装置显著地不同于本发明，它是将正电压加于外壳周边而负电压加于中心轴。而且所提出的布置仅限于运行在气态电介质中，它依赖这种介质产生所要求的原动力，并在某一电势梯度下运行，此梯度低于将产生明显电晕放电的电势梯度。此外该装置没有对所产生的大量有用的热动能采取措施，或/和没有提取这些热动能，这是与本发明不同的地方。
美国专利#3071705所批露的相关技术基于静电学的三个经验原理，这三个经验原理也解释了由本发明所产生的放电电流场的实际形状：(i)静电力线倾向于集中在曲率半径最小的带电导体表面；(ii)它们垂直于发出电力线的表面；(iii)它们互不相交，但是在其它带电体的影响下会发生弯曲。该专利所描述的装置与上一个专利所述的装置实际上非常相似，大量的大气阳离子夹带着中性空气分子沿着一线性轴线从正电极被排斥到负电极，因而形成一股空气流或“电力风”，这就是产生推动力的基本源。因而再一次限制了该装置只能运行于气体电介质中，而且在推动力产生过程中没能利用阴离子流和极少量的电子流——在与给定的所施加的电势梯度类似的情况下，它们可以获得相当大的加速度甚至于达到相对论速度和比冲——而本发明却能够做到。
美国专利#3177654所批露的相关技术事实上提出了如何在不局限于大气运行条件下产生电生推动力的问题，其主要目的是提供一种推进系统，使之能够在大气中进行可控制飞行，并在不改变系统基本操作的条件下，可以将之推广至太空中。其一个实施例也提出了一种圆盘形飞船，其中的高压电极元件通过电晕放电使大气气体电离，而一个脉冲电磁铁装置则使生成的等离子体从推进腔中喷射出来——由反作用力产生推动力。此外，该装置还致力于这样一个问题：出于操纵飞行和/或控制方向的考虑，通过提供排列在同心环(在盘状体内部)中并具有独立扩散喷嘴的许多脉冲放电推进单元，在这种装置的机体或外壳上产生局部推动力差。但是，该专利提出的装置事实上仍等同于电离喷射推进方式，仍然需要气态介质如空气，或者机载储藏原料，并且为了在太空中能够运作仍需要释放相对大量的可电离反应原料。而且所用的脉冲模式限制了电离电势梯度值必须低于击穿电场强度，与本发明产生的连续直流放电场电流相比——其中电压可以远远大于击穿强度，这极大地制约了所产生的推动力的动力水平。最后，此装置在操作中不是依赖于方便的可持续使用的具有高能量密度的永久磁铁作为主要的能量源(而本发明却是)，而是依赖于未指明来源的电能，按惯例必须假定上述来源是核能，否则它将不得不携带大量且有限的机载燃料储备。
美国专利#3464207批露了一种准电晕空气动力运载装置，它和本发明仅有有限的关系，但是这里仍然引用它，因为它进一步指出了在概念上的一个重要趋势，这个概念和试图产生电生推动力的装置有关。该装置仍采用在两个间隔电极间的低于击穿电场强度的脉冲式电晕放电，因而也大大地限制了可获得的推动动力。并且它仅在气态电介质中才有效，而且基于一种被认为是无法完全理解的机制所产生的电力风压力梯度来运行。大量理论的复杂性以及设计材料的特殊性似乎表明这种装置没有多少可行性。这种特点在宇宙空间电力驱动领域并不少见，在一定程度上，本发明甚至也有些这种特点。然而值得注意的是，该装置没有使用具有大致相等面积的电极或电极阵列(象本发明所使用的)——这种装置呈现出放电电流传导的均匀横截面，而是使用了非对称电极或电极阵列，据说以空气动力压力梯度形式表示的外部电极面积的巨大推动力或升力可以高达30lbs./ft2，或者更高。
PCT申请WO85/03053批露了一种飞行装置，它与本发明的主要相似之处是都引入一个空心环状飞轮，它具有回转稳定性，并且环绕一个相对固定的中心舱和/或一有效载荷区。这种装置通过自由滚动的方法将圆盘形外壳内的飞轮或转子稳定居中，还可以通过改变转子的局部角加速度来实现水平飞行操纵和/或方向控制——本发明也具有这样的特点。但是该装置基于一个有疑问的概念，即旋转飞轮巨大的角动量能够抵消由重力引起的势能并因此消除自身重量。而且该装置是通过空气上升热气流来提供垂直升力，并没有使用放电手段来产生升力或推动力。
英国专利GB2312709A所提到的装置是一种飞行器，它基本上呈圆盘形或碟形，具有一个沿中心轴的柱状电极以及有一定间隔的封闭环形电极，电弧在这两个电极之间产生，以点燃从喷嘴喷出的燃料或者加热从风扇吹出的空气流。因此，此装置实际上是用混合喷气机或涡轮风扇发动机产生推动力，它不是直接利用放电作为主要的推动力源，而是利用放电来增强由别的方法产生的推动力。总之，上述装置必须而且也仅仅能在气态的大气中运行和/或依靠本身携带的有限的机载可燃燃料储备来运行。但是此装置确实利用强磁场给电弧放电提供了一个旋转的和消除随机化的特点，使得电弧放电场能量分布更加均匀，就如本发明一样。
总而言之，已经对各种相关现有技术装置相似或重要的电、磁以及机械性能进行了考察，虽然各有优势，但是上述装置没有一个能够把各种性能正确地结合起来以达到本发明的目的。在这里可以说这些相关的现有技术装置都不能够在没有大量机载反应材料储备的情况下，产生推动力使装置推广到能够在太空的真空中运行，而且显然也没有一种装置与本发明一样利用带电的导体外壳，它不必排出反应物，而是通过恰当地放置电极和/或电极阵列来产生并控制外壳上的非对称电动势场，使之无论在气态电介质或者在太空真空中，都能实现本发明的推进目的。最后，以上的相关现有技术装置，没有一个象本发明这样发展出产生推力的电动力场，它能实现多项目标功能，例如产生有用的热动能以及势能信号通讯能力的开发。
发明内容
本发明为无电刷式永久磁铁发电机，它产生一个可以使用的超高能外部电动力场，或者连续的具有均匀电流密度的准相干直流电晕或电弧放电，其完全围绕并封闭了该设备对称的盘状导体外壳，并且呈现出平衡的双半环形。
根据本发明，提供一种电动力场发生器，包括：
A)一个具有上表面和下表面的圆盘形外壳，上下表面沿圆盘的轴线分开一定距离并向圆盘外周边缘锥形化，两表面之间封闭有容积，上下表面均被分成绕圆盘轴线的正极区、沿着圆盘外周的负极区、和位于正负极区之间的中性区；正极区和负极区表面由导电材料制成而中性区表面则用绝缘材料制成；
B)一个转子，具有外圆边和绕中心开孔的内圆边，以及两者之间的环形体，转子主体具有平坦的上下表面；转子可旋转地固定在外壳容积中且位于其轴线中心，选择转子的内直径和外直径使得转子延展穿越至少壳体的全部中性部分和每个外壳正极区的一部分；
C)真空感应室及外围空间电荷腔，至少包括装有转子的外壳容积的一部分；
D)一个主发电系统和相应的转子电路，包括两个组件：一个与转子上表面有关，一个与下表面有关，每个组件依次含有：
i)外感应电极阵列，包括一个装在转子上靠近其外圆边并与转子电耦合的平坦阴极环，一个与阴极环平面平行安装但是与阴极环绝缘的平坦阳极环；
ii)内感应电极阵列，包括一个装在转子上并与转子电耦合的平坦阳极环，一个平坦的阴极环，和一个栅极环元件，阴极和栅极相对于阳极以平行平面形式安装且与阳极绝缘，而且它们相互之间也绝缘；装在转子上的内感应环阵列比外感应环阵列更靠近于转子的内圆周边；
iii)至少一个固定在转子上的线圈，与转子任一圆周边同心地螺旋管式地延伸，线圈位于外感应环阵列和内感应环阵列之间，与内感应环阵列的阴极和外感应环阵列的阳极电耦合；
iv)多个固定于外壳的静止永久磁铁，每个永久磁铁产生的磁场可以截断线圈；转子旋转时，静止永久磁铁产生的磁场能在每个线圈中感应出一个电压，这些电压将产生一个直流转子电路输出电流；
E)一个场感应系统，包括两个组件，一个与转子上表面相关，一个与转子下表面相关，每个组件依次包括：
i)至少一个平行平面电极阵列，包括：
a)一个固定在转子上的主阳极环，它靠近转子内圆边，位于内圆边和内感应环阵列之间；
b)至少一个主阴极，固定于外壳的每个正极区，但是与每个正极区电分离；
c)至少一个固定栅极元件，位于每个主阴极和相应的主阳极环之间；
ii)一个主阴极电阻器，电耦合在每个主阴极和相应的外壳正极区之间，每个阴极电阻器用电介质缓冲体封装；
iii)一个主外壳冷却和热交换系统，与每个主阴极电阻器热耦合：
F)至少一个外壳电荷镇流电容器，与主发电系统电路和转子电耦合；
G)多个场发射极，沿着转子外圆边固定在转子上并与转子电耦合；和
H)一个安装在外壳上的马达驱动，其机械输出与转子耦合，并使转子转动。
本发明引入一种均匀排列的固定电磁电枢，这些电磁电枢作为一组将对外部放电电流提供整体的消除随机化的转动力，用作抑制集中式电弧闪流或隧道现象的形成，从而从本质上有助于提供电动力场的准相干特性。发电机中的一组电磁电枢的排列同时也有助于将一部分设备所需的输入旋转扭距施加在载流转子组件上。
本发明提出一种永久磁铁高电压发电机，在使用真空管截止偏压技术的无电刷方式下，其中旋转线圈内感生的主级直流电压以静电方式横跨施加于导体转子组件上，从而激发位于外壳周围的次级直流电晕或电弧放电电流，这一电流的数量级高于前述线圈中的运行电流。
上述本发明的高压主级发电机具有一外壳或壳，该外壳可以分为分开的负极(发射极)，中性极和正极(集电极)三部分，由此近端的转子可以将外部连续流动的放电电流很容易地传导进内部。再通过适当装置使一种或多种液体冷却剂循环流动在一个或多个外壳部分中，用来提取具有极高能级的可回收热能(由这些放电电流产生)，这种回收主要用在大规模的发电和/或蒸馏及淡化水的生产中。作为电动力场发生器，本发明提供可观的和实用的电动推动力，这是利用了感生的超高压外部直流电弧放电电流射入正极(集电极)外壳部分所形成的相对论推动力，这个力在本质上是可变非等容量的，而且通过有选择地控制下列参量可以实现定向推动(i)外壳正极部分与近端载流转子之间的无电刷电路连接电阻(ii)各固定电磁电枢的磁通量输出。
此外作为超高能量场发生器的本发明，通过利用与该装置的外部电动力场有关的效应，还提供了产生各种独特可行的电磁和/或重力测量信号的方法，应用这种方法，通过独立的相似装置可以发出和接收有用的信息。所述的场效应和量子势真空涨落理论之间的关系目前处于研究阶段，这可能允许设计一种具有非常规性质的信号，这一点将会在下面谈到。
无论如何，电动力场发生器是可以生产并实现商业化的，根据不同的需要或目的它可以设计成各种尺寸规格：它既可以在气态电介质中也可以在太空真空中运行；还可以在它的外壳表面或内部安装机械、电力和/或电子的附加设备来实现上述所有目的。
简而言之，根据本发明的优选实施例，首先提供一个平坦的环形扇形体转子，它具有非常高的传导载流容量，通过安装适当配对的电极环给该转子提供电容特性。在转子上的电极环对之间的地方交互地安装一系列螺旋发生线圈，它的平均半径较其截面半径要大很多。然后将所获得的转子组件可旋转地安装在分段的导体外壳内。固定在外壳内的同心环状阵列中的环形固定永久磁铁的磁场具有固有势能，借助于线圈与磁铁之间相对旋转运动所产生的“主级”直流电压，利用这种势能在跨越转子径向环形宽度的方向电极化转子。这样被极化的转子，一方面(在阳极内圆附近)通过平行平面电极元件产生静电感应，与两个处于轴线中心处的集电极外壳区电连接，另一方面(在阴极外圆附近)跨越真空电荷腔与两个位于径向周边处的发射极外壳区电连接。通过两个相邻但极性相反的外壳区之间电荷的运送和贮存形成一个非常高的“次级”电压，这一电压跨过中间的中性部分并在外部外壳周围和穿过内部转子形成一个连续的能量极高的直流放电电流。
附图说明
上述本发明的优点和目的可以通过附图及其描述更好地加以说明。
图1是本发明的外围及主要工作结构的侧面剖视图，包括转子组件以及安装在框架上的元件。
图2是同一工作结构的30度径向扇形区的俯视剖视图。
图3是本发明对称外壳或壳结构的侧视图。
图4是同一外壳/壳结构的俯视或仰视图。
图5显示了俯视图中的基本转子组件结构的小径向扇形区，并且描述了转子扇形体、扇形体之间的绝缘体以及场发射极。
图6a和6b分别是一个本发明的导体转子场发射极的侧视图与俯视图。
图7是与转子电路相关的本发明的两个“主级感应环”电极阵列的简化示意图。
图8是在“单级式”转子结构实施例中，本发明半个对称的主动力系统电路图。
图9是在“三级式”转子结构实施例中，本发明半个对称的主动力系统电路图。
图10是本发明场电压控制系统电路示意图。
图11是环绕本发明外壳/壳的侧视图，用来显示本发明产生的电动力场“包络线”的简图。
图12显示了图11的简图，增加的线条表示包括相同电动力场包络线的电磁场矢量。
图13是与图12的侧视图对应的俯视或仰视图。
图14是本发明的外壳中性部分的径向扇形区的俯视图或仰视图，显示了外壳冷却和/或热传递系统的布置。
图15是优选的中心转子扇形体的安装装置和转子驱动组件的实施例的详图。
图16是本发明固定电枢电源电路示意图。
优选实施例的描述
操作原理：
这里所述的发明是电动力场(“EDF”)发生器。实现本发明目的的关键是如何产生和保持跨越外壳外部区域的兆伏级电势差，使得该势差不会立即被不受控制的直接电弧放电中和掉。首要问题是在常规线圈内不可能直接产生这种电压，所以必须通过特殊的静电装置才能获得施加在带电外壳区域上的电压。其次，放电电流必须以下列方式产生并在内部传导：(1)实际上仅有很小一部分放电电流被线圈(与转子相比只在很有限的载流容量内)传导；(2)外壳的正极和负极区域的充电过程要快于放电过程，直到可以形成巨大的平衡场电势差，这个电势差大约为外壳正极区电压与负极区电压之和。
在已经表达出整个问题的原理部分后，最好反过来验证和解释解决问题的方法。因此，假定外壳的正极区与负极区的表面积基本上相等，尽管外壳的几何形状是不寻常的，认识到所提出的EDF发生器外壳结构可表示为一个有效静态电容这一点至关重要。根据这一简单的认识可以得出两个重要的结果：(1)假定在没有固定的接地参考时，感生表面电荷密度足以在具有相反极性的外壳区产生一个连续的“漏”电流，那么穿过外壳的电压将达到一定值，该值等于负极电势或正极电势。(2)根据对两块非平行但等面积的“板”之间非均匀表面电荷密度的计算，相反极性的外壳区之间的漏电流呈现出相对均匀的横截面和电流密度。因此可以利用传统公式来计算出为了建立一个与外壳电势差相当的正极表面电荷密度，必须有多少电子从正电极外壳区剥离并存储在镇流电容当中。
下面，发生器必须，也将能够对正极外壳区充电(通过剥离本地电子来完成)，这个充电速度要远远快于这样产生的正表面电荷被从负极外壳区发出的电晕或电弧放电中和掉的速度。因为放电电流电子最终达到一个几乎趋近于零的传送时间，这反过来意味着相对于利用一个比较大的固定在转子上的场发射极输运电荷穿越真空腔到达负极区来讲，利用由“主级电极阵列”组成的场感应系统每伏特从正极区剥离负电荷必须要容易些。
根据法拉弟屏蔽原理可以示出，所提出的运行中的穿越主级阵列的电势差与穿越真空腔的电势差趋于相等，而且电容式外壳的负极“板”电压应当在数值上接近于由静电感应产生的正极区电压。因此，固定的电子发射主阴极与旋转的电子发射单元相比具有较低的表面功函数(即发射率较高)，而前者连接着外壳的正极区和转子，后者则连接着转子和外壳的负极区。根据上面的描述，可以用富含钍元素的材料制做阴极(以激励发射率)，而使用不富含该元素的材料制做转子发射极。
电机工程师称上面所述关系为“瞬时电荷差”，其中那两部分的充电电压或电势差数值相同但极性相反，并且它们各自的电子发射率比值定义了最大比率，最大比率是所期望的次级场电压(穿越外壳外部)明显超过穿越固定的内部主级电极阵列电压的倍数。这一比率在下文中称作“主级电压扩大率”，瞬时电荷差的概念以及它和电压扩大率之间的关系将在以下有关章节做详细说明。但是需要特别注意的一点是电压扩大的实现必须依赖于具有适当总电容的镇流电容，该电容提供了一个相应的静电感应力。
最后，在使“主动力系统”的电路仅传导其引发的放电电流的很微小的一部分的同时，必须发展出一种方法能够在装置的主发生系统中给转子施加可实现的尽可能大的主级直流电压。为了完成这个目的并且不使用电刷，本发明使用了真空管截止偏压技术：籍此通过静电感应将主级电压施加在位于两组电容式电极环对(在真空中)中间的转子上，而流过安装在转子上的感应电极阵列的电流一一当然也流过主发生电路自身——可以通过控制栅极电压使其降到最小，即相对其对应的阴极而言栅极电压具有很大的负级性。
在某个相对电势下，控制栅极施加于转子电路阴极所发射的电子上的静电力几乎使得穿越转子感应阵列的直流电流被完全截止。而主级直流电压却被传输到大的导体转子扇形体上，使得位于相反极性外壳区之间非常大的充电电流被激发并保持(穿越转子)——进而把扩大的次级电压表示为围绕外壳的放电电流。所以我们可以把EDF发生器与交流变压器(以电磁感应方式增加交流电压)进行类比，EDF发生器作为交流变压器的等效物，利用静电感应方式增加电压。
发明的一般构型：
根据图1到图4，本发明是一个全新的无电刷永久磁铁发电机，它可以产生外部超高能量电动力场，或者产生具有基本均匀电流密度的连续准相干直流电晕或电弧放电。其基本组成部分为：
[A]一个平坦的导体转子(6)，它由多个均匀间隔的独立的金属导体或扇形体(14)以及相同数量的导电电子发射元件或场发射极(17)构成，它们呈放射状地排列于外形类似于行李传送带的旋转平台的环状飞轮上，并且全部通过两个薄的金属电极环(68)(22)并联在一起，电极环(68)位于环状飞轮的两个主平坦平面的每个平面的正极内圆边，电极环(22)位于每个平坦转子的负极外圆边。
[B]一套主电力发生系统，它安装于上述转子上，用于在多个旋转螺旋场线圈(35)(40)(56)内产生一个极高的主级直流电压，该电压由相等数量的环形固定永久磁铁(34)(39)(55)(它们与线圈相邻地同心排列)所组成的圆形阵列内的电磁感应引起，从而激发转子(6)与外壳电子“发射环”(47)之间——即穿越真空电荷腔(11)——的内部主级放电电流，该电流从数量级上大于上述场线圈的运行电流。
[C]一个外导体外壳(1)，它被划分为几个不同的区域——负极区(3)，中性区(4)和正极区(5)——由内部转子通过静电感应或者主级放电电流方式充电，并且在它的真空感应室(12)中，可旋转地安装了作为一个组件的所述的转子(6)，包括附在其上的所述的发生线圈。
[D]多个固定的平行平面电极单元(64)-(67)的独立系统，它通过在转子的正极内圆边(在真空感应室(12)内)附近的静电感应电连接了极化转子(6)与两个以轴线为中心的电子集电极外壳区(5)，以及多个安装在转子上的平行平面电极环和/或径向电极单元的独立系统，它们跨越复合转子组件以反向串一并联形式用于连接所述的旋转场线圈的独立直流电压输出的主要部分。
[E]复合转子组件(6)，在具有相反极性的外壳区(5)和(3)(分别接近内外转子周边)之间输送并电容性的储存电子电荷，从而跨越外壳中性区域(4)产生非常高的次级电压，导致了在外壳外的连续超高能量直流放电电流，电流也在外壳内部两个正极区之间对应于中性外壳部分的转子扇形体上传导。
[F]在外壳的电中性区域(4)以均匀环绕形式排列的多个固定电磁式电枢(37)，主要运行于可变直流电压，也可以接收有限的脉冲式单向或交变电压输入，它们还可以以一组的形式对外部放电电流施加有序的转动磁矢量矩，抑制集中式电弧闪流或隧道现象的形成，从而有利于赋予电流本质上的准相干性。
[G]为了在常规运行时调整外部电场的电动力特性和/或探索本发明潜在的信号通讯能力与高能量子物理和相对论领域里迷人的新理论的关系，所述的主电力产生或主动力系统的运行和使用的形式使得小的脉冲式单向或交变电压叠加在高能量直流转子电流上，因此外部放电电流可获得一个独立的交流功率因子。
在发生器具有“单级”转子电路的实施例中，如用于电能和热能输出应用中，任何一个出现在转子电路中的微小的交流电压只能受到一个适度的和单级水平的放大，某种意义上而言它实际上相当于一个单独的多电极真空管。在发生器具有“三级”转子电路的实施例中，如用于推进器和通讯应用中，任何一个这样微小的交流电压可以受到很大的和多级水平的放大，某种意义上而言它实际上相当于多个顺序耦合的多电极真空管。
图1给出了发明物体的一般构型，它是沿圆形结构中心轴线剖开的侧剖视图，图中仅显示了结构锥形外围部分的一侧，整个发生器是沿着剖面轴的对称结构。图2为顶剖视图，它在“赤道”上剖开转子组件，图中只示出了圆形结构的30度扇形区(绕着发生器，剩下的330度与之完全相同)。两图中相同元件用相同参考标号表示。图3和图4分别是发生器的侧视和顶视或底视图，显示物体的外观以及所产生的外部场。如果不作特别说明的话，下面关于发明物一般构型的讨论将参考图1到图4。
整个设备放置于一个圆形导体外壳或壳(1)中，从垂直中心线(“轴线”)到边缘(或“赤道”)呈锥形结构。整个外壳沿轴线径向对称，沿赤道双侧对称。外壳的两个单基底球形环带状区域(5)带有正电荷，中间的两个圆锥环形区域(4)不带电，而收敛的最外边或外围圆锥环形区域(3)带负电。优选外壳的外部区域(3)和内部区域(5)的表面积是相等的，外壳的详细设计会在以后章节里进一步说明。
外壳有两个对称的正极区(5)，或者称外壳正极“环”，每一个又都被分隔为几个等面积的径向扇形块，分隔数目应等于装置上层结构被分隔成相应区域的数目。因此在优选实施例中，有两个正极环(5)，每一个又被分隔成36个扇形块，顶部和底部相互隔离，形成了72个可独立控制的放电集电极区。正极环扇形块(42)共同构成了装置的“场中心体”(以下将会谈到)，所用材料为导电耐火金属或耐高温合金如#310不锈钢。这些扇形体之间是绝缘的，扇形块与扇形块之间为陶瓷材料(如堇青石)做成的绝缘“隔板”(43)，并且这些扇形块由绝缘的下层结构支撑(未示出)。
至少有一个外壳“中性环”表面层(46)附着在外壳上，它由一种或多种绝缘材料(如堇青石，氧化锆和/或Kézite)做成。由上层结构横梁(153)所支撑的片状或瓷砖状的中性外壳层上涂有一层非金属“平台”薄片。这个平台及支撑横梁优选由碳合成材料制成，因而具有一定的导电性。因此必须将平台及支撑横梁用介电缓冲材料(45)与带正电的场中心体隔离，以及用辅助电介质缓冲物(50)将之与由两个负极外壳区组成的外壳发射环(47)隔离。发生器的中性区外壳部分的上层结构如图14所示，冷却导管或“热导管”构成的管道系统保持外壳中性区(4)和上层结构——也包括处于其中的主动力系统——在可接受的运行温度下。为了输出热能，当EDF发生器工作在大气里时，这样的中间冷却器系统可采用储如液态空气或液氮这样的低温冷却剂，这一点将在后面的章节进一步详细阐述。
负极外壳板构成了发生器外围发射环(47)的每个部分(3)，转子(6)向外壳板发送的放电电流形成外场包络，这种板由高纯度的铝制成，然后覆以铜，再镀镍层，以防在高场电压和高场电流条件下被腐蚀。所有相邻板之间的邻接边必须与另一个相焊接，并有必要固定于中性外壳区配件上，这样可以把形成的外围腔(11)内部抽成高真空。封装于两个中性外壳区域(4)内的真空感应室(12)与外围腔或真空电荷腔(11)相邻，也一样能抽成高真空。
外壳(1)内的密封中心舱(2)位于两个外壳正极环(5)中间，作为放置发生器控制室的地点，当用作太空飞船时则作为控制室或有效载荷区。负极外壳(3)和中性外壳(4)内的(11)-(12)的内部被分别密封然后尽可能抽成真空，以提高各种旋转及固定电极阵列的效率，并可以防止它们受损失效。主真空密封(155)以及转子真空腔填充缓冲(156)如图1所示。
平面环状飞轮形状的复合转子组件(6)位于外壳(1)的真空感应室(12)内围绕中心腔(2)的位置。在优选实施例中，如图5所示，转子利用了180个独立的具有很高收集载流容量的导体或扇形体，同时具有相同数量的扇形体间绝缘体或扇形体“隔板”(16)。转子扇形体的优选材料为绝对不含氧的高纯度铜，以防在高温下产生自由氧基，这会降低各种电极阵列的性能及引起真空腔(11)不必要的温度升高。
转子扇形体(14)与扇形体隔板(16)的内端通过制动或紧锁部分以机械方法与一个或多个环形齿轮(组)(8)相连，环形齿轮(组)围绕整个转子组件的中心孔形成。适当的绝缘附属配件(7)(如图15所示)，其详细描述见下一节，将被用作实现扇形体与隔板到上述环形齿轮和相关驱动组件的刚性机械接合，从而使得齿轮(组)和这些驱动组件的所有导电元件绝缘于通电的扇形体。环形齿轮(组)(8)与一个或几个小齿轮或驱动齿轮(162)接合，齿轮(162)由一个或几个发动机(9)带动，从而使转子绕中心腔(2)旋转。发动机(9)可以是各种样式的(如电力或水力)。转子在其靠近外部边缘的地方由分别固定在上层结构和转子上的两个滚珠轴承座圈(25)支撑，依靠轴承滚珠(26)转子就可以自由地旋转。
从图1或图7可以看出，转子扇形体(14)通过将每个扇形体的两端分别与连续的内部(68)和外部(22)电极环相连而实现它们之间的电连接，在中间点则与感应阴极环(28)和感应阳极环(61)相接。内部电极环(68)构成主级感应阵列的阳极单元，这点会在下面描述。在外电极环(22)的表面覆盖一层电介质层(23)后，再被阳极环(24)所覆盖。环(22)和(24)被电介质层(23)所分隔，它们的组合形成一个外壳电荷镇流电容，下面将会详述其功能。感应阳极环(29)和阴极环(59)用来在转子上相应的环(28)和(61)上静电感应出负电压和正电压，从而给转子扇形体通电，这将在后面进行详细阐述。
图5为基本转子结构的详图。楔形陶瓷片或扇形体隔板(16)的数量等于转子扇形体的数量，而且均匀地分布在各个扇形体之间，转子的外围场发射极(17)的排列形式也与之类似。为了形成基准转子结构，扇形体、隔板和场发射极在数量上必须相同，优选使用180块。扇形体隔板不仅具有绝缘性能，实际上还有结构上的功能，它不仅可以绷紧整个转子以防止其在高温或高转速下变形，而且还为转子装置的其它元件提供了不导电的基底。用耐火粘合层(15)把每块陶瓷隔板(16)与邻近的扇形体(14)粘合在一起。
选择扇形体隔板材料的两个重要标准是：所选化合物必须象钢一样容易进行加工；该化合物在不需要烧结的情况下仍具有很高的物理强度。这些参量限定了所选择的材料只能是唯一的：硅酸镁(MgSiO3)。使用恰当的加工手段，这种材料象钢一样可以被研磨、钻孔、攻丝(用碳化钨工具慢速加工)，且具有接近用干压法制出的瓷器的物理强度。加工成形后它可以直接使用而不再需要进行窑烘硬化。
后一个特性非常重要，因为生产具有严格尺寸控制的烧结陶瓷片是极端困难的，具有这种特性的材料可以避免形成厚的烧结片，因而也避免了在高离心加载状态下由于厚烧结片产生细微裂纹而最终导致整个装置受损失效。必须使用研磨钞纸或研磨轮对材料进行表面加工，在干燥条件下对这种材料的加工或制造也是非常重要的，因为它是多孔材料所以使用任何润滑剂都会改变它的介电特性。这种类型的硅酸镁可使用CeramTec NA的CeramTec系列中命名为AlSiMag 222的产品，它可以经受1300℃以上的高温。
考虑到场发射极(17)要固定在隔板的外侧，所以绝缘隔板(16)比导电扇形体(14)要短。场发射极位于转子组件外圆边，使用烧结的耐高温化合物材料如钨铜化合物制成，选取这种材料是考虑到它的相对表面功函数和卓越的抗电弧腐蚀性能。如图5，6a和6b所示，场发射极用定位销(19)被机械地固定在导电扇形体(14)上，而且它正好可以装入凹入扇形体末端的配合孔内。这些发射极(17)的顶端(20)(构成转子的最外围)锥化为稍微有些圆的边，而底部则做成方形以便和绝缘隔板(16)很好地吻合。从图6b顶视图可以看出，场发射极遵循隔板(16)的锥化，从其基底(18)到顶端(20)的宽度逐渐加宽。相反，导电扇形体(14)宽度沿长度方向却保持不变。
主动力系统结构的整体描述：
转子驱动和定位装配
参考图15，这种框架分离的离心式承载装置让人想起行李传送带转台那样的旋转安装装置，它用来将复合转子稳固地悬挂，对中并可旋转地装配在真空感应室内的外壳内周边。这种承载装置最好用可焊接的非磁性金属合金建造，并且用合适的方法将其与通电的转子装置各部分绝缘。
为了方便建造，可旋转的承载装置可以机械固定或焊接在一个或多个大型的金属环形齿轮上(163)。后者更可以进一步用一个或多个低电压直流电动机(161)(与大型电力火车所用相仿)和驱动小齿轮(162)来支撑、带动或制动。假如需要的话，这种环形齿轮进一步用小齿轮和座架装置(没有显示在图15中)来支撑。这种驱动式电动机和座架装置必须独立地且不能转动地固定在相对固定的外壳上部结构上。
再参考图15，在优选实施例中每个转子扇形体(14)和扇形体隔板(16)的内端向外张开进入定位“扇状尾”(160)。此定位扇状尾优选用以下系统围住并准备和驱动装置连接。这个系统是：[i]内绝热陶瓷垫片(171)和外绝热陶瓷垫片(173)；[ii]尼龙(或等效物)轴向负荷缓冲(172)和径向负荷缓冲(174)；[iii]绝缘位移陶瓷套管(170)和锁紧陶瓷套管(175)。定位扇状尾与驱动装置用两个同样的半承载结构固定，此结构由框架支撑架元件(168)和固定环部分(167)组成，包括：[i]安装环部分(164)，每个安装环部分附有两个环状齿轮部分(163)；[ii]相应数目的安装环垫片(165)，每个垫片附有一个极坚硬的金属屈板(166)；[iii]尼龙(或等效物)扭力缓冲(169)。驱动小齿轮组(162)允许优选总数允许32个同样的均匀间隔的直流驱动电动机单元(161)对复合转子组件施加旋转扭矩(或反旋转制动扭矩)，电动机单元安装在电动力场发生器的接地框架(10)上，而驱动小齿轮组通过和四个安装在转子驱动承载装置上的环状齿轮(构成(163)部分)相啮合来完成驱动。
为了实现“零摩擦”电磁定位系统(通常与磁悬浮列车技术有关)，应该利用滚动轴承装置在转子的外周使复合转子进一步对中并且稳定在外壳的真空感应室内，“零摩擦”电磁定位系统是一个很复杂的问题，而利用滚动轴承装置则提供了一种可行的可供选择的机械方法。
这种滚动轴承装置可包括两对附加的沿着复合转子组件外部周界固定的和可旋转的圆形凹槽滚道(25)，以及适当数量均匀分隔的轴承滚珠(26)，并且这些装置可以用非磁性的不锈钢和/或用特种滚珠陶瓷(如氮化硅(Si3N4))来制造，它们可以在高热充电的环境下运行而不需要润滑剂。
转子与相关元件
在作为基础的转子结构上连接着一些和电有关的结构，这些结构作为一个复合组件随着转子的扇形体、隔离物和场发射极一起旋转。所有附在转子上的物体及跟转子互相作用的结构物都是对称地分布在装置的赤道上下方，而且在转子的扇形体平面内沿装置周向连续地或重复地分布。因此当论及转子上方的某一零件时，同样的讨论可以应用到转子下方或附近的同类零件。
参考图1和图2，在应用于太空飞船的三级式优选实施例(如图9示意地示出)中，下面所列的是与电力发生装置相关的零件，它们安装在环形转子上。下面讨论的顺序是从转子外围向内，然后对于每个结构体，则从转子向上，这些零件包括：
[a]镇流电容器，包括一个直接固定在转子上的负电环元件(22)，一个位于其上的绝缘层(23)，然后是一正电环元件(24)。
[b]轴承的滚珠座圈(25)，内有轴承珠(26)滚动在一对分成两半的滚道中——滚道的一半装在转子上，另一半装在飞船固定的结构框架上。滚珠轴承座圈(25)和轴承珠(26)支撑了转子的外圈，它们是结构上的机械部分，并不参于本发明的电力运转。
[c]电压感应二极管环列，其形式为一个装在转子上并且与转子的扇形体(14)实现电连接的阴极环(28)，呈平行平板状附在阴极环(28)上的阳极环(29)，两环之间通过位于扇形体隔离物(16)之中或之上的一支撑结构(包括绝缘柱、销或托架)绝缘。虽然这种组合可以想象为一个由两个元件或二极真空管组成的结合体，并可赋予与之类似的名字，但更确切地说，这种组合是一个高值“冷”平行板电容器，它有高的交流电导率，并且最好表现出适当的电路直流漏电流。
[d]外场线圈(35)，经螺旋盘绕形成并且利用连续的线圈支架或结构芯支撑，这些支撑物优选材料是非铁磁性材料(图中没有显示)。在芯部上最好由二组绕组构成外场线圈(下文电路部分一节会讨论并示于图9中)，这两组绕组是主要部分或称场绕组(81)和次要部分或称偏差绕组(82)。
[e]外电压传递三极真空管环形阵列，由阴极管(30)，控制栅极单元(31)和阳极(32)环或元件构成，这些环面或元件呈平行平面或沿径向同心地安装在转子扇形体(14)之上。在扇形体隔离物(16)之中或之上利用一些绝缘的结构物(包括绝缘柱、销或托架)使得各个元件间以及元件和转子扇形体(14)之间相互绝缘，这种组合构成一个可控变交流电导率三极真空管结构。
[f]中心场线圈(40)，经螺旋盘绕形成并且利用上面描述过的连续的线圈支架或结构芯支撑，如将在下面电路部分所讨论的(如图9所示)，同样地在芯部上有二组绕组——主要部分或称为场绕组(83)和次要部分或称偏差绕组(84)。
[g]内电压传递三极真空管环形阵列，由阴极管(51)，控制栅极单元(52)和阳极(53)环或元件构成，这些环面或元件呈平行平面或沿径向同心地安装在扇形体之上并且利用上面所描述的绝缘结构物使得各个元件间以及元件和扇形体之间相互绝缘，这种组合也构成一个可控变交流电导率三极真空管结构。
[h]内场线圈(56)，经螺旋盘绕形成并且利用上面描述过的连续的线圈支架或结构芯支撑，如将在下面电路部分所讨论的并且示于图9，同样地在芯部上有二组绕组一主要部分或称为场绕组(85)和次要部分或称偏差绕组(86)。
[i]电压感应三极真空管环阵列，由阳极环(61)、控制栅极单元环(60)和阴极环(59)构成。阳极环(61)安装在转子扇形体(41)上，并且与其电连接，控制栅极单元环(60)安装阳极环(61)上，两环环平面平行。利用上述支撑结构使各个元件互相绝缘。这种组合构成一个可控变交流电导率的三极真空管结构。
[j]主感应阳极环(68)，它安装在转子扇形体(14)上并且与之电连接，此环提供了固定平行平面电极系统的正电元件部分，用作感应出外场。
[k]环形齿轮(组)(8)或具有类似性能的装置，用来允许驱动装置转动转子。
场线圈
参考图1，场线圈(35)(40)(56)构成主级直流电压发生装置的主要旋转部分，它由多层隔磁导线螺旋盘绕在芯部(未在图中显示)上构成，芯部的磁导率一般来说应该尽量小，并且每个场线圈包括同样的两组，一组在转子平面上方，另一组在转子平面下方，在本发明的优选三级式实施例中，三个场线圈的直流电压输出可以通过多个旋转平行平面电极环的单独系统(或者标准的径向电极元件系统或电极管)顺序地连接。无论在本发明的单级式实施例还是三级式实施例中，一般来讲，每个场线圈的线圈匝数应该在可行范围内取最大值。
图8更清楚显示出，每一个场线圈可以是复缠绕方式或由一个或多个独立产生电压的部分构成，并且每个线圈的所有或者主要部分整体构成了场绕组(81)(83)或(85)或线圈的主级直流电压发生部分，场线圈的初级或场绕组部分包括所述的相同两组中的任何一组，相互之间利用物理连接方式串联，如所示的发生器的单级式转子实施例。这样形成了两套相同的包括三个场绕组的绕组系统，每套绕组系统分别在转子的一侧和二极管阵列阳极环(29)的板式电阻器(91)以及内三极真空管阵列阴极环(59)连接，在连接时需要遵守适当的极性分配惯例。
每个场线圈余下的次要部分(如果有的话)包括了一个或者多个独立的偏置绕组和/或控制绕组，或者在整体上组成了线圈的次级直流电压产生部分，同时最大的这样的次级绕组组成了线圈的控制栅极偏置绕组部分。如图8与9所示，每个场线圈都有一个这种偏置绕组(82)(84)或(86)，它的位置在图中场线圈的上部。在图8的本发明的单级式转子实施例中，这些偏置绕组用串联方式直接联接起来，它们位于内三极真空管阵列阴极环(59)和相应的同一阵列的控制栅极(60)的栅极电阻器(90)之间，偏置绕组的负端向着上述栅极电阻器一方。
在图9的本发明的三级式实施例中，每个所述的场线圈的场绕组是串联式连接的，位于靠近那个线圈的外电极系统里的正极环所连接的板式电阻器和相邻的内电极系统的阴极环之间，在连接时需要遵守适当的极性分配惯例。每个场线圈的偏置绕组(假如使用的话)连接着内电极系统的阴极元件(30)(51)或(59)和该电极系统的负电控制栅极(31)(52)或(60)上的栅极电阻器(90)，连接时遵守适当的极性分配惯例，因此这个偏置绕组是并联于电极系统的阴极环或元件，并且如电子真空管那样对其提供一个偏置交流和/或直流电压。
旋转电极阵列
相对平行式排列(包括两个相类似的场线圈电路和转子次级电路)的电子真空管的设计，构造与运作用来跨越发生器的转子在其上施加各个场线圈合成的串联直流电压输出，使得转子扇形体电极化。但是，在没有克服串联电容器和几个安装在转子上的电极系统的高偏压而建立一个有限的直流主动力系统电路电流之前，转子仍不能认为已经均匀地通电。
由绝缘介质(23)分开的两对特殊的高电容电极环(24)(24)固定在极化转子上靠近带负电的外围，由发生器的主直流输出正电压的一部分对其提供电压用来实现镇流电子电荷预定量的贮藏，这些电子电荷足以产生一个想要的更高的跨越外壳电中性部分次级电压(在运行时整体给定外壳的静电容与表面电荷密度的特性)。
电子真空管的设计，构造和操作方法可用来对某个或所有不同的旋转平行平面型和/或径问型电极系统或阵列的板电流感应出和调整一个很大的直流偏制。每个这样被利用的旋转三电极系统或真空三极管阵列的设计方式要使得它的设计放大因子(μ)最小等于4.0，这个放大因子相对于任何出现在电路中的交流电压或信号并且是它的设计电极间相对距离的函数。
电子真空管的设计，构造和操作方法可以更进一步用来感应、调整和/或放大加在高能直流转子电流上的一个单向或交流小脉冲电压，因此同样操作也可应用于场包络电流上，利用这样的方法发生器所产生的电动力场可以用作(以天线形式)传播和接收一个变化的电磁和/或测定重力的共振频率信号，这些讯号可以来自或传送到本机或者相似的其它机体(这种情况可能发生)。
按照这里讲解的，可以设想利用EDF发生器来研究一种可能形式的通讯信号，它利用量子势真空涨落(ΔEq/Δt)中的波动力学原理将电力、磁力和重力接合在一起，为了解释在两个完全重合但完全反相的时空连续介质中重力和熵的一致运算，有些理论学家相信这种信号以c2速度传送。假如这个量子重力理论证明是正确的，一个以这个波速传播的结合重力分析的电磁讯号的传输延迟每光年只有0.105秒。
无论如何，如图1与图9所示(图2没显示)，转子的级间连接变压器(89)只应用在优选三级式转子实施例中，并且紧靠旋转的二极管和传递三极真空管阵列(分别是(28)-(29)，(30)-(32)和(51)-(53))的上方安装这种变压器。这些变压器的形成方式最好是连续的环形线圈缠绕在铁粉或非磁性芯上(如场线圈)且具有单层的初级绕线组和次绕线组；或者用一对或多对平衡的环形弧片线圈与类似组分的芯组成，它们均匀地分部在上述的旋转的真空管阵列上。每个变压器有二个直流阻塞电容器(88)。如图8与图9所示，每个偏置绕组或者其阵列组，与它相关的三极真空管阵列和一个相应的输出板式电阻器(91)或(92)共同构成一级交流信号电压的放大，这个输入信号电压可以是三极真空管栅极电阻器(90)的电压差。利用这种方法，位于本发生器所产生的外场之外的一种或另一种形式的电磁波都可以被探测到，这种探测是基于电磁波对场包络面电流波形的影响，并且可以在装置里被放大(当应用于太空船上时)。
转子和安装在框架上的元件相互作用：
磁环
多个固定式永久磁铁圆形阵列构成了产生直流电压装置的固定部分，每块磁铁为C形环，最好是用金属铁磁物质的轴向圆料构成，这种金属物质表现出十分高的残余感应(如通常知道的磁钢合金类)。组成磁铁阵列的单独磁环数目上大体应该是在实用范围内的最大值。每个磁铁阵列优选有一个紧固的环形非磁性圆芯(未有图中显示)，它的小直径约等于组成磁铁环的内直径，因此这磁铁环可以象算盘的珠子串在算盘杆那样串在芯上。
再参考图1与图2，每个磁铁环阵列(34)(39)(55)可以安装在不同的区域内，而区域的数目等于装置的上部结构所分成区域的数目。与磁铁环圆形阵列相联系的转动场线圈(35)(40)或(56)必须分别与之有共同中心并相互接近，并且这个场线圈安置于构成阵列的环的通量缺口的径向和轴向中心线上。当产生能量后，这些环需要周期性替换。
每个C形磁铁环的通量缺口的最大长度当然必须比与它相关的场线圈的小外径稍大，而且应当大约等于或者稍微小于磁铁环所形成的内径。在优选实施例中，磁环的通量缺口是水平向的，尽管如果需要它们可以垂直取向。每个磁铁环可以安装在外壳的上部结构内部，使得一个由具有极高矫磁性能的永久铁磁材料(例如五号烧结铁素体BaO.6Fe2O3)造成的一个相对又薄又小且轴向极化的薄片可安装在环磁铁的空心中心，而且薄片的磁极对着环磁铁同样的极，从而作为阻挡或者减轻磁通量泄露的装置。这些可选择的配件可以很容易地插入开在芯部的狭槽里，在大型的装置中被推荐使用。
下列产生主电力的元件也同圆心地放置在本发生器真空感应腔(12)内，它们固定在容器的外壳上而不是和转子组件一起旋转。下面讨论这些元件，如图1与图2所示，同样地，讨论顺序从容器外围向内部，当论及某一转子上方零件时，同样的讨论可以应用到转子下方或附近类似的零件。
[a]固定的半个滚珠轴承座圈(25)；
[b]固定的永久磁铁外圈阵列(34)，环绕着容器的上部结构，它们安装在非磁性的芯上并且在优选实施例中包含有最大900个这样等距离排列的环磁铁；
[c]固定电磁电枢圆形组(37)或者“可变感应器”阵列，用来对外部放电电流和内部转子组件(靠近电枢)施加一旋转磁力。每一个阵列优选包括最多180个这样的电枢，该阵列在外壳的中性区里居中，使得构成阵列的电枢在轴向平行转子的旋转轴；
[d]固定的永久磁铁中间阵列(39)，环绕着容器的上部结构，它们安装在非磁性的芯上并且在优选实施例中包含有最大720个这样等距离排列的环磁铁；
[e]固定的永久磁铁内圈阵列(55)，环绕着容器的上部结构，它们安装在非磁性的芯上并且在优选实施例中包含有最大576个这样等距离排列的环磁铁；
[f]固定阳极环(58)，靠近内静电感应三极真空管阵列的旋转阴极(59)并与之平面平行，此环产生一感应正电压，为控制电路所用(显示在图10中)，在下文有所描述。
图8与图9是主动力系统的两个实施例，两者都是利用“场感应系统”或固定式平行平面电极排列来感应外场，基本上它们是相同的，图10所示的电压控制系统可用在两个中的任一实施例中。
图8所示的较简单的单级转子系统的主要应用是使用EDF发生器生产有用的电力与热，后者(热)是从主液体壳冷却剂中提取出来，这种冷却剂在环绕场功率电容器(63)的主热导管(48)(图1所示)内循环。发电站与热水站向发生器提供两个在地面将其支撑起来的换热器或主服务集合管道(图中没有显示)，同时具有很高能级的电和热会从发生器输出到发电站与热水站。每套这种集合管道将直接连接到发生器两个正极外壳区中一个圆形中心部分(44)。在这种情况下，每个中心部分必须由不导电物质制造，其中的一个在图4中绘出。
主动力系统电路的描述：
再参考图8，外场绕组(81)、中场绕组(83)和内场绕组(85)直接串连起来，它们所产生的电压施加在内感应三级真空管阵列的阴极环(59)(经过电阻板(91))和外感应二极管阵列的阳极环(29)以及镇流电容器阳极环(24)上。外、中和内偏置绕组(82)(84)(86)同样地用串连方式连接，它们所产生的电压施加在内感应三级真空管阵列的阴极环(59)(经过栅极电阻器(90))和同一阵列的控制栅极(60)。这样使得控制栅极与阴极并联。
通过选择各偏置绕组(82)(84)(86)的匝数和栅极电阻器(90)的阻值能够对控制栅极(60)施加一个偏压使得内感应三极真空管阵列的偏置接近截止电流，这导致在外感应阴极环(28)和内感应阳极环(61)之间的转子扇形体(14)上感应出一个很高的电压，但是由于三极真空管的接近截止的偏置，串联场线圈电流很低。在利用这种布置的优选实施例中，对于一个直径4英尺的模型，期望在转子扇形体上两个环之间的电压大致为8000伏特，这相当于每英尺外壳直径具有电压差2000伏特。同时预计在小装置上，串联场线圈电流的值将限于小安培数(小于1安培)，和最大的装置上，该值为几个安培。
图9的优选实施例是一个三级式的转子系统，最有用的是将这种EDF发生器应用在宇宙航空器上，因为它可以按以前所述的方式探测并放大航空器外的能量/波函数信号。
在这个实施例中，不将场绕组(81)(83)(85)直接串联起来，而是经过中间的电压转换三极真空管结构将它们间接串联起来。这样所产生的电压同样地施加在内感应三级真空管阵列的阴极环(59)(经过电阻板(91))和外感应二极管阵列的阳极环(29)以及镇流电容器阳极环(24)。在这种情况下，偏置绕组(82)(84)(86)将对外、中和内旋转三极真空管阵列的控制栅极(31)(52)(60)分别提供独立的偏压，使得其与阴极并联。
类似于上面描述的单级转子实施例，选择各偏置绕组(82)(84)(86)的匝数和栅极电阻器(90)的阻值能够对控制栅极(31)(52)和(60)分别施加一个偏压使得对应的三极真空管阵列的偏置非常接近截止电流，这导致在外感应阴极环(28)和内感应阳极环(61)之间的转子扇形体(14)上感应出一个很高的电压，同时由于三极真空管的接近截止的偏置，电流很低。在利用这种布置的优选实施例中，期望在转子扇形体上两个环之间每英尺外壳直径具有大约1500伏特电压差。
一般来说，除了主级阳极环(68)以外所有旋转的电极环和固定的阳极环(58)应使用非磁性镍合金(例如Inconel600)制造。所有旋转控制栅极元件的线应使用常称为镍铬耐热合金的材料制成。当观察到“无光放电”时，电流值肯定不足，需要建立一个小的直流主动力系统电流，特别是在三级式实施例中，当一个小的交流电压信号需要放大后作通讯用途时，旋转阴极管可以使用涂有适量钍的钨制成。具有标称介质常数值85的氧化钛陶瓷材料可以制作支撑各种旋转电极的柱、销或支架。
要注意的是无论在单级式或三级式的发生器实施例中，所构造的主动力系统(转子)场线圈电路具有一内在的交流串联谐振频率，在这个频率运行时，串联场线圈交流线路电流(在给定的电路电阻值限制内)和由之确定的级板电压降(分别跨越电阻(91)或(92))将最大，而电压降将允许级交流讯号的复制与放大。根据传统的相关实践，在串联谐振频率下，给定电路的感抗和容抗大致相等且符号相反。因此，每个所述的发生器转子电路实施例的串联谐振频率在很大程度上依赖于场绕组的总电感和线圈芯的导磁率，这是因为为了保证交流和直流电路的总体性能，各种转子电极阵列和板电阻器(组)(91)或(92)分别必须有非常固定的设计电容值和电阻值---当然它们是场线圈总电压的函数。
在三级式的转子实施例中，每个主动力系统控制栅极绕组支电路都可以很容易地在所述的内在的串联谐振频率下被调整使得本级处于交流并联谐振，从而在达到本级栅极电压降(跨越每个栅极电阻器(90))最大的同时，本级栅极支路线路的电流最小，而栅极电压降确定本级交流信号电压得到的增益和放大。根据传统的相关实践，在并联谐振频率下，给定电路的感抗和容抗大致相等且符号相反。如图9所示，为实现并联谐振，如果需要可以选择一个具有适当值的电容器，使之跨接到每个转子级耦合变压器(89)的次级线圈上(或者是控制栅极电容器侧)。
场感应系统：
在讨论用于给正极外壳区充电的固定感应电极系统之前，有必要进一步说明主动力系统电路的某些情况，藉此可以更清楚地理解一些关键的操作特性。
请参考图7，发生器具有两组旋转场线圈(一组在转子上方，一组在转子下方)，每组旋转场线圈利用多对电容性电极环以简单串联形式跨接在转子扇形体上，因此相对于转子形成一个串联回路。但是同时，这两个串联回路互相对着地与转子扇形体电路支线静电并联，这条电路支线是这两个串联回路所共用的。
根据恰当电路分解和串联直流电容应用原理，可以很容易地设定上述的相对串并联电路使得在没有固定参考地的情况下，安装在转子上的感应负极(28)和正极(61)环具有极性相反的等电压。到这里为止，转子组件在运行中依然保持没有直接接地或接在底盘地上。同时只要电路被一个有限的直流感应电流适当地充电，转子扇形体的极化就会继续下去。
当在发射环(47)也建立起来一个主级转子电流，并且一个外部放电电流出现在正极带形区域(42)时，两个主感应电极系统(64)一(68)也完成了两个回到转子的简单串联回路并且两个并联的外场包络支电路构成了电动力场发生器的“场感应系统”电路。因此场总放电电流等于主转子电流，并且这两个所描述的主要系统电路共有转子扇形体电路支线。
从操作方法一节很明显看出，充电的外壳区不直接与地或底盘地连接是必须的，取而代之的是一个相对于所描述的主转子电路的“悬地”。这两个主电极系统的负极(64)在具有很高值的电阻偏置的时候可以具有底盘参考地(如图10所示)，跨过它任何负极上的电荷不平衡或者电位在操作时可以被探测和测量。
因此，根据法拉弟屏蔽原理和出现在转子扇形体(14)两端的相同而极性相反的电压，转子场发射极(17)和两个带负电的外壳部分(或发射环(47))内壳面之间的电位差在运行时将趋向等于(极性相反)跨越主电极系统的电位差。因此发射极(17)和所述的具有参考地的主负极(64)两者之间在电子发射率上的巨大差别将决定所得到的主电压扩大率(所用方法在操作方法一节提及)。这个题目在下一节有更详细讨论。
此外，到目前为止，披露了一个基本的场包络电路发生器的设计，根据法拉弟定律和楞次定律，它能产生一个极高的直流主电压，同时具有最小化电路交流电流感应的损失。但是，为了正常可用的电力输出，主动力系统的直流电压尚未容易地得到。无电刷电极环(58)必须再次被利用来提取这个主电压的任意部分给转子以外的装置使用。图8与图9的主动力系统示意图与图10一起阐明了这两个添加的固定阳极环(58)的使用，每个都紧靠一个内转子感应阴极环(59)悬挂，这使得一个大的静电感应出的正直流电压可以被“摘掉”。这个正电压然后可以在外电路里作为低动力系统的电源。这外电路必须将负极接地并且只能接在发生器的底盘地上，所以这个正电压只能用于飞船上的辅助设备。
到目前为止，特别在图7里可以看到，当本发生器运行时实际上有两个主要系统来产生电压，这些电压加在正负外壳上，用来形成围绕发生器的电动力场。这两个系统是：
[A]主动力系统，藉着电磁感应产生高直流电压，然后通过静电感应，在两对感应阳极环(61)和阴极环(28)之间的转子扇形体(14)上感应出该电压的主要部分，这两对极环分别导电地固定在转子组件的内外周边；和
[B]场感应系统，它利用存在在转子的正内周边---也就是它所附的两个主阳极环(68)---和两套具有高电子发射率的固定的负极(64)之间的电势差，固定的负极(64)连接底盘地并且圆形布置在中心收集器外壳区(或带)外圈的附近，而且与之电连接，因此它们可以联合地对它们相关的带形区域(44)和/或(42)充正电，充电是通过剥离当地电子来实现的。
每个主电极阵列的负极(64)直接连接到一个场功率电阻器(63)上，而这电阻器跟着接到中心外壳区的一个径向的正扇形区(42)。每个这样的阴极管(64)在垂直方向与一组三个固定的平行平面的栅极电极元件对齐，并且和两个最里面的一个旋转感应正极环(68)垂直对齐，这个阳极环导电地固定在转子的扇形体(14)上(沿着它们的正极内周边)。每个这样的栅极组包括三个元件，一个控制栅极(65)，一个加速栅极(66)和一个抑制栅极(67)，每一个径向扇形区(42)里有一组这样组合的栅极组。
加上上述的主感应阳极环(68)，每个这样的包含五个电极的组构成一个“单元五极真空管阵列”(69)(显示在图7内)。这个阵列(69)和它们相关的安装在框架上的功率电阻器呈环状布置，称之为“主感应环阵列”，位于转子与两个正极外壳区之间。
单元五极真空管阵列的负极(64)和转子主正极环(68)之间的电势差称为“主阵列电压”，因为每个主感应环阵列的五极真空管阵列是用并联方式连接(在场包络和转子之间)，五极真空管阵列的数目是与发生器上部结构被划分成相类似的部分的数目相同。
电子真空管设计，结构和运作方法被用来感应和调整位于几个单元真空管阵列的板电流里的一个凸出直流偏置。这阵列电连接极化的转子与中心外壳区，目的是使得外电动力场呈现可变非等容性因此实现方向性的推动。每个“固定”的五电极系统或单元五极真空管阵列(69)(实际它们的阳极转动)在设计上应显示出最小的设计放大因子(μ)等于12.0。同样这个因子针对所有交流电压或场感应系统电路上附有的信号并且它是设计电极间相对距离的函数。
旋转主感应阳极环(68)，固定的负极(64)和与固定的多个电极系统有关的栅极元件的线应该使用钨金属材料，这是由于跨过这些主阵列有极大的传导电流，陶瓷柱、销或者支架应使用特别材料，例如氧化钛制造，它们用作支持所有不同的固定电极和栅极元件，每个单元五极真空管阵列的栅极线应该垂直地对齐(或相互遮蔽)，就象在那些“射束功率五极真空管”中的栅极线。
如图1所示，一个内有携带冷却剂芯管(49)的主热导管(48)环绕着和支撑住每个单元五极真空管阵列、它的功率电阻器(63)和该电阻器内的绝缘缓冲带(45)，这些热导管和绝缘缓冲体将在下文再详细讨论。
场感应系统的运作如图10所示是受一中心部分的场电压控制系统调节，后者本身是个模块，并且在结构上和电力上连接着每个单元五极真空管阵列(69)的固定负极和栅极单元。在这点上，在上文提到的辅助固定阳极环(58)作为电源给那些真空管阵列内的加速器栅极(66)提供正电压，并且这个场电压控制系统在设计上是用来接受这正电压。关于场感应系统与场电压控制系统下文将有更多讨论。
带状圆形块结构
参考图3与图4，本发生器场中心体包括两个外壳的正电带或区(5)。这个区再被细分为多个数目的互相并联的轴向扇形体(42)，这种分割的主要目的是限制到达每一个特定功率电阻器和单元五极真空管阵列组合的外场电流为一均匀水平，在这同时减少场电流回涡损失。但是每一个径向扇形体(42)因此可通过它的电力隔离被赋予一个能够影响局部的推动力从而产生推动力差的能力(在三级式推进转子装置里)，这是因为每个径向扇形体的局部电阻器都可以改变所显示出的电动力场。因此可以通过改变扇形体所传导的场电流而实现沿z轴的导航控制。
由于即使在高温运作情况下，每扇形块内部电阻仍然很小，这是由于所建议使用的壳板钢材料有很小的温度电阻系数，所以，沿轴向距离跨越每个扇形块的电压差也是微不足道的。因此确定扇形体适当厚度的问题可以完全从结构上考虑。第二个关于将扇形体化的设计目标是选择一个均匀的径向扇形块(42)截面积而令到场中心体的总传导容积接近装置转子扇形体(14)的总传导容积。
制成发生器中心体每个正极带(或扇形体(5))的壳板优选不锈钢或者一耐高温金属，然后将壳板分成36个面积大小相同的扇形体(42)和一个圆形的中心带(44)，每个扇形体被截去尖端从而呈楔形。正如前文所说，在单极式的发生器实施例中，这两个中心带必须用非导电物质或者结构构成，同时约占有全部带面积的百分之四到百分之五，这样可以连接上面所述的换热器或主服务集合管道。在三级式的实施例中，中心带(44)必须用如其它扇形体(42)的导电性材料制造，而且中心带面积约占带总面积的百分之一。每个带正电的径向扇形体应该由一块壳板材料制成，它在径向的截面积应保持在一个很均匀的值。
每个中心带(44)均匀的厚度应等于在内弧宽度位置测量的径向扇形体厚度，径向扇形体与中心带在其边缘相接而且互相绝缘(单级式的转子装置例外)。在相邻的每对径向扇形体(42)之间应用适当的薄绝缘隔板(43)隔开，在三级式的装置绝缘隔板装置也应用于中心带(44)周边，这些平坦的绝缘板的厚度要均匀，而且厚度应当极小化。
在三级式的装置中，对应于方位基点的四个径向扇形体将带正电的外壳沿周向分成四个部分，每个部分对应于机壳周边上90度范围，这样将场中心体划分成四个具有相等面积的象限(用图4的虚线显示出来)，用来分割带的四个扇形体(42)应用并联方式与中心带连接，其连接点在与扇形体对应的功率电阻器(63)最高正电压的一端。
在均匀无信号场偏压情况下，那四个将中心带(44)(在三级式装置)与它对应的功率电阻器相连的导体的并联电阻，应使得这四个扇形体每单位面积的场电流导电性得平均值比相邻的径向扇形块(42)的导电性值高。无信号偏压在下文另有描述。
对应于与主阵列中心带(42)相连的功率电阻器的四个主感应环阵列的单元五极真空管阵列(69)，一般来说不应该单独用在和产生局部推动力差(在三级式转子装置)相关的主动场电流偏压调制中，应该将它保留以保证它在信号通讯传送与接收活动时潜在的用处。
功率电阻器
如图1最清楚地显示出来，每个平行平面电极系统或单元五极真空管阵列里的负极元件(64)用来连接转子组件和正极外壳集电极区或径向扇形体(42)，这个阴极元件(64)通过一个陶瓷电阻器块(63)和正极区或扇形体连接，此电阻器块具有低电介质常数和高体积电阻率。当外壳集电极区运行在高温与高电压时，这个电阻器块尽管依然是不良导体，但同时也成为一个有效的导体，它保证一个存在于正极区或扇形体(42)和上述负极元件(64)之间足够大的外场电流电压将(如图10所示，负极元件(64)接底盘地)。
仍然参考图1，每个陶瓷电阻器块或“功率电阻器”被一中空的陶瓷热导管(48)所覆盖，包含一个用具有高电介质常数和很高的容积电阻的铁电体材料制造的绝缘缓冲体(45)，即使所述功率电阻器运行于高温高电压时它也不会变成导体。热导管(48)将功率电阻器机械地接到正壳区或径向扇形体(42)的一个内平面上，具有极高温度的热传导液体例如液态钠可以在热导管内流动，从而保持电阻器的适当温度使得相对于地具有一个最佳的负极电势。
适当的集合管，泵和换热系统(没有显示)用来从功率电阻器(63)提取和传导具有非常高能级的可回收的热能，此热能因场电流电压差而产生。这种利用循环于热导管芯(49)的传热流体传输热量的方法通常用于核发电厂。同样地，利用主壳内冷却剂流动速度可以调制或限制外场电流值，使转子组件的载流容量在安全范围之内。
这里要指出重要的一点，发生器的功率电阻器(63)、和它相关的绝缘缓冲体(45)以及主热导管(48)在设计上可做成一组件，跟一个固定的正电压小一些的插头(图内没有显示)结合起来，由此可以供给发生器或从发生器获得一个机载的主要电源或输出直流或交流的电源，这个电源只需要存在于一个直接接地于主阴极管的有限负载电路。应该也可能对和主热导管相连接的任何部分的偏压、阻尼以及感应耦合提供规定，以用来控制和利用具有高度导电性的主冷却剂所感应出的感生电流。机载的电阻生热方法应当或者可以用来预热主冷却剂，然后再加热功率电阻器和绝缘缓冲体。
简略地参阅图11，很重要的指出，在外壳的电势差没有达到击穿场强之前，也就是图中所示的沿着一条跨越外壳中性区(4)的最小的那条半圆弧轨迹(142)形成之前，或者场放电电流开始之前，本发生器的功率电阻器必须在导电状态。因此电阻器材料的最大电介质常数在很高电压的单级式转子装置和极高电压的三级式转子装置中，可以计算约为k＝11。
图14最清楚地显示，帮助支持整个锥形外壳外周部分的次壳冷却剂系统的回收热导管(79)必须穿越上述的机载动力电阻组件，因此电阻器(63)必须是一复杂的锥化形状来提供必要的间隙。如图1与图2所示，它们在“上”部或者外向一端有一梯形剖面(轴向长度比小圆周宽度为大)，而在下部或者负极一端有一长方形的剖面(圆周宽度比轴向长度大很多)。在这点上，它们设计的形状仍然应该类似于上述的优选正电带扇形体结构，即保持一个均匀的导体剖面。
绝缘缓冲体
再参考图1，由于在运行中跨越功率电阻器(63)的电压降非常大，因此必须将它们电绝缘来防止它们放电到附近的结构元件上。但是，不单是绝缘体厚度的问题，功率电阻器的运行温度在600到700摄氏度的要求使到不能使用所有已知的绝缘材料。很幸运的是，通过对应用于太空电子(特别是多层电容)的高温电介质的搜索，找到了一少类奇特的材料，它们具有制成本发生器的功率电阻器(63)的太空电荷缓冲体(156)或者绝缘密封器(45)的潜在能力。
在考虑到这里的应用后，在高温下，相对于它的电介质常数k值，电阻密封器的体积电阻率是次要的，这是因为(象在电容器里的)不存在相反接触电压滋长材料的电路传导损耗，因此，主要的考虑是绝缘体在超过600摄氏度下，它的k值要极大。这种性能只有极少类的第三级高过度温度铁电材料才有。这些材料，譬如含钽的钛酸镧和钽酸铅镱，在温度地于300-450摄氏度下不显示出明显的绝缘性能。有一个这类的化合物，钽酸钠铋，事实上在上述的功率电阻器操作温度范围的中间值附近，655摄氏度(1,202华氏度)，它的k值达到一个峰值，约为3100。从这点看来，这种化合物是非常符合转子太空电荷缓冲零件(156)和/或电阻器绝缘缓冲体(45)的使用。
在这里要强调一点，在制造这绝缘缓冲零件时，在对这些化合物或任何类似的这类特殊的化合物进行配料与烧结时，品质控制是十分重要的。必须有保证只能有绝对少量的杂质，成份粉末的比重要极大化，在应用之前，为了保证得到所期望的性能，必须完全保证每块成品没有微小的物理缺陷。希望这些关键性的零件能够用结压模子和它们对应的电阻器(63)，甚至于与它们相关的主热导管(48)一起来制造和烧结。
每个和功率电阻器(63)相关的热导管的芯(49)应当用耐高温金属或合金管子(如钼)来制造，其外围套有直接形成于其上的由高纯度的氧化铝或类似的材料制作的套管。因此，那些主热导管在结构上是十分强硬，可以用来支撑与之相关的单元五极真空管阵列的固定电极，与此同时，在功率电阻器外层面循环流动着优选的液体钠等热交换流体或者冷却剂，用来抽出或回收多余的热能。
每个功率电阻器(63)，它的绝缘缓冲体(45)和其相关的主热导管(48)一起组成一个功率电阻器组件，每个组件与它相关的单元五极真空管阵列构成了主感应环阵列和场感应系统的一个单元群。
经过详细的计算发现，一种化学分子式为MgO·SiO2的陶瓷材料适合制作本发生器大部分尺寸的单级式实施例功率电阻器，此化合物可从CeramTec NA公司获得，其陶瓷产品号码是滑石石357。至于本发生器的三级式的实施例，适当的功率电阻器陶瓷材料则有些许不同，其化学分子式是2MgO·2Al2O3·5SiO2，可以从Ceram Tec NA公司获得，其陶瓷产品号码是堇青石547。
场感应系统电路的整体描述：
在未描述本电动力场发生器的场感应系统电路之前，应该对外壳或者壳的结构进行全面审视。因为在这里外壳的本身是这电路活跃的一部分，作为它的结构所表现出的一种功能，静电特征因此对外场包络放电电流有本质的影响。
外壳的设计
发生器外壳结构的来历是一个长而复杂的故事，图3最佳显示出来，这个最后选择出来的具有非常细致的复合形状不意味着它是唯一可行的结果，它只是反映出发明人将一个含有极度电复杂并具有另人振奋的航空学含意的基本机械装置概念化后的优选实施例。
假如这提出的飞船最终被用作探索超越时间/光速障碍可能性，毫无疑问，极端复杂的空间中的位移与电荷/质量比的计算是必要的。因此选择了这样的外壳设计的一个主因是飞船的位移可能用传统的解析几何方法很容易地算出，包括两个切去顶端的适当圆锥部分的体积，两个同底球带的体积和剩余的圆柱中心腔区域的体积。
利用这些公式，可以发展出来一个飞船外壳结构，并可以用线性放大(是壳体半径的纯量函数)将它扩大大任何尺寸而不失去其准确性。下面的尺寸表和图3的示意图是以后详细计算的基准，它用来说明一个直径为48英寸的假象飞船的设计技术。要强调一点，制造一个如此小的电动力场发生器在现定里由于严格的机械限制，可能是不实际的。本发明相信，这个模型事实上是能建的最小的一个。但是在一个更大的实际装置制造之前，精心选择这个壳的尺寸用来促进发展本发生器主要部件大小与位置的最大可能准确性。
有两个主要原因要设定壳的负极区(3)和正极区(5)的表面面积相同：[1]让这飞船的外壳有一个重要的理论电容量(虽然它的形状特殊)和[2]导致两个场包络面的“推动”或者放电电流部分具有均匀横截面。这些基本设计规格的主要考虑最好用以下的静电学来表示，该公式用来计算具有连续漏电流的直流电容器内的均匀场强：
E2＝Vσ/dε0
其中，V＝平衡电位差(伏特)，σ＝一个板的平均面电荷密度，d＝板间距离(米)，ε0＝普适静电常数和E＝均匀场强度(伏特/米)。
正如上文的操作方法一节所讨论的，这方程式在本发明的操作方法中有很重要的角色。
环绕场中心体的壳体积的外围右锥部的体积和构成场中心体的同底球带的体积在优选实施例中设为相等。对这个规格提出要求是为了增强在尝试突破光速(和建立一个在载器周围稳定的Kerr度量空间弯曲)时外壳的结构整体性和根据相对论质量效应容器中心腔面积在测量重力时稳定性。
在这可能的情形，为达到这等面积/等体积的设计，必须利用两个相关的关键常数(加上壳内空间轴向“步减”比例值1/5)壳面积常数和极壳常数，面积常数(正如它称呼所显示)是达到整体设计方案的等面积部分的手段，并且要求中性区(4)和负性区(3)外壳部分的环半径与所述优选设计壳轴向宽度增量仅有微小偏差。
另外一个不可少的设计因子，极壳常数，本质上比较复杂。这常数规定了作为它们的弧度的函数球壳带(5)的最高高度，和它附随相关的极体积差在优选设计中的实现等体积方面是极重要的个数。这里该注意到在实际中，在此装置负性区发射环(47)赤道上必须允许一个有限的，但是在电方面很重要的外围边缘“厚度”(因此表面面积)，但是一般来讲只需要极少的改变那来自尺寸表里的数学方程式的“纯”设计值。
壳的构造
请参考图3与图4，外壳(1)的设计是成圆形碟状，沿着它的垂直对称轴(组成了转子的旋转轴)的厚度较诸它的径向中心线平面的直径很小，这厚度从最大值沿垂直中心线逐渐减小，在到达外壳轴径向外圈(47)时减至一个很小的厚度。
要求外壳呈锥碟形是为了增强稳定的双半环形电晕或电弧放电场的产生与维持，这是根据一些静电学经验原理和本发明人实验室同心圆形电极实验所得经验。这个电动力场在这应用里的静电学特点是，可以表现为一个阳极轴电场相邻着一个双平面负电场，每个电场方向将平行于另一场方向，它们的强度相同。
外壳(1)是分成二个以轴向为中心的正电子收集区(5)和[i]单一的轴向外围负电子发射环(47)，它的截面是双平面，或者二个或以上此类的环部分(3)，其截面为单平面，但各个环具有不同平面方向，[ii]两个绝缘中性区(14)，此区在正性区和负性区之间，使得具有某种极性的区在空间上与具有和它相反极性的区隔开。
外壳负发射环(47)或区(3)的总外表面积是与正收集区(5)或带的总外表面积相同，使得如设计时所构想的，整个外壳获得了一个重要的假想的静态电容。从下面的尺寸表中可以得到壳的两组“板”的表面积“A”，将这个表面积值带入标准平行板电容计算公式(C＝ε0A/d)，壳的电容值“C”可以估计出一个基本值。板距“d”是最好用跨过外壳的最长(141)与最短(142)纯半圆弧电流轨迹距离的简单平均来估算，如图11所示，对一个48英寸直径的电动力场发生器，外壳电容的估计值是13至14微法(mmf)。
场的成份
参考图11，外放电电流开动后，随着操作的场电场而增大，外放电电流充填两个半环行空间旋转体(140)，这个旋转体的外围(141)是用在垂直外壳表面的平面内跨过整个外壳半径的一个半圆电子弧轨迹来限定，或者用壳部垂直中心线上的从负区外围最外点至相应的正区中心点来限定。旋转体的内边界(142)用类似的轨迹来划分，这个轨迹从负性区外围任何一个最内点穿过壳的中性环或区(4)到相应的最近的正收集区(5)上一点。
上述外放电电流的旋转体(140)在电子传导的径向具有一个均匀的截面积，此径向对应于从发射环(47)到相对的正收集区(5)任何两点间的一个半圆弧轨迹，因此根据导体的定义，这些放电电流产生一个均匀的电流密度。图11清楚显示出理想的本发生器的产生热和推动场包络区数学上的结构，这用文字很难描述。
如图12和13所示，固定的电磁电枢(37)以相数目分成两个圆形阵列(145)，它们分布在转子的上下两侧，每阵列位于负发射环(47)和正性区(5)中间且与转子的转轴同圆心。这些电枢阵列(145)可以分作两组，从壳的薄中性区(4)发出对外部放射电流产生一个整体而衰减的旋转磁矢量矩，因此可以用对本发明或者它的物体有用的不同的方法调控场包络动力与电力特性。
图12和13显示上述由电枢或者可变感应器阵列组成的两组电枢所产生与调控的电场向量(143)和磁场向量(144)。图13特别指出了在感应器阵列(145)的影响下，轴向碰撞电子轨迹(143)的正常侧部转弯或者位移，假定这对场包络面的推动部分(140)具有有利的影响。
由此可见，这设想的装置可以在操作上使到它的外部击穿电流场具有均匀的传导截面和电流密度，并且一个整体的和有规则性的旋转力矩可帮助电流达到准相干性。因此在本发明与它的应用上，这种放电电流场可以认为是一种特别合格的直流电晕或电弧放电一具有很大的推动潜能(将进一步检验)一作为一个电动力场，它应该得到技术上的描述。
在此，可以强调的说，已经实现了达到可用水平的一种电生推动力。这是从电动力场电流电子以相对论速度撞击正电子收集区而来，这种装置在真空的太空里操作(含有如上述的场电流体)，这种入射场电子的冲击速度可以提高至光速的99.99％甚至更高，与其相关的相对质量等于静止质量的69倍或更多。
主电压扩大率
跟着上文场感应系统一节开头的推理，主阵列电压趋向于跨过转子扇形体的直流电压(或者转子电压)的一半。因此，要发展出一个跨过本发生器外壳的非常大的百万伏特的“次”或者场电压，主阵列阴极电子发射率必须是转子场发射器电子发射率的很多倍，这个倍数要至小相当于期望场电压与一半的转子观察电压之比。后面的这个比率可以在这里称为主电压扩大率，如上面操作方法一节中所述。
上述两组由等电压或者电位差驱动的发射电子组件的瞬间发射电子速度有一个差异，这个瞬间电荷差使得主阴极从正外壳区(5)处剥离电子的速度比这些电子从转子场发射极到达负发射极外壳区(3)的速度快几千倍。由此，这瞬间电荷差可以最佳形容为在如电容和/或热电路装置中当施加电压或电势差升高时所表现出的累积电荷失调(在某种条件下)。
要达到上述情形，需依靠使用二个外壳电荷镇流电容器，它们的负“板”元件或环固定在转子扇形体上(沿着它们的外缘)并且可以很快地存放相当数量的电荷，这些电荷足以产生平衡的收集器表面电荷密度，从而产生所想要的场电压。这个平均所需外壳电荷密度是用上述壳的设计一节内的传统公式计算的。
施加于这些镇流电容器正环的电压是从转子外场线圈阳极环接头而来，因此是代表主动力系统所产生场绕组电压的大部分。必须指出一点，这些电压必须从转子的滚道下面穿过到达电容器，这些滚道的形式是扇形体隔板上凹进的导体迹线，同样的方法必须用于接连可变感应阵列(145)位于主动力系统上的电元件和它们相对应的机舱内电元件。
无论如何，这些关键的镇流电容器被认为属于主动力系统和场感应系统电路。它们提供电力装置，通过这个装置并利用上述设计的瞬间电荷差的概念支持和实现了主电压扩大率(如定义)。由于本发生器复杂的运作情形，以下的例子利用所选场发射极和主阴极材料各自的温度发射率因子显示了相关的原理(对应上面4英尺模型)。
温度发射率因子，e-φ/kT，其中‘e’是自然对数的基数2.71828…，‘k’是玻尔兹曼常数，‘T’是以K为单位的绝对温度，这个因子是从著名的理查森一杜尚曼(Richardson-Dushman)公式得来的，这个公式是关于在真空中具有表面功函数φ的干净金属阴极中的较正热离子的发射流密度‘J’，用数学方式表达上面所定义的主比率如下：
主电压扩大率＝阴极e-φ/kT/发射极e-φ/kT。
利用由烧结的钨/铜(比例为0.68/0.32)合成物制造的场发射极和含钍的钨制造的主阴极管，本发明者设计的一部四英尺直径三级式转子模型，场发射极φ＝4.408eV，主负极φ＝3.639eV，运行温度都设定为948°K(或675℃)，从以上公式中可得主电压扩大率等于12,106。这比值所表达的场电压在下面详细计算中得到证实。
着重指出，假如主阴极的平均运行温度已知，并且场发射极的φ值是固定和知道的，用实验或理论方法得到在可能范围内的场发射极的实际运行温度，这公式可以将主阴极中的φ解出来。
外部击穿放电电流一旦开始和连续下去，它大致上只受限制于组成场感应系统的单元五极真空管阵列的工程设计特性。特别是加诸单元五极真空管阵列控制栅极(65)的负直流偏置电压必须足以限制主感应环阵列总电流至某一值，此值在转子的安全运行载流容量之内。在本文里，相对于主动力系统和它的结合装置的名词“全功率”，是指转子达到一个相关的速度，在这个速度一个完整的标称场包络面电压已经达到，并保持或超出。这种运行状态显示在图11，12和13中。
场电流偏置
在一个用作为“热动力单元”的简单的发生器单级式转子实施例里，在两个中任何一个场包络面带电流部分(14)不需要主动电流偏置出现在主阵列里(否则此场包络面是对称的)，并且组成那场推动部分的电流是相等的。在作为推动单元的优选三级式转子实施例里，场电流在场包络面部分(140)之间被主级阵列主动地偏置或者呈比例地分流，用来沿着发生器垂直中线提供非等容的推动力。与这点有关的几项重要考虑在下文中讨论，并参考第7图。
如传统方法指出的，本发生器的最大全功率总场电流必须等于转子扇形体额定的直流并联载流容量。在任何一个推动的三级式转子装置中用作“冲量推动单元”的是指它运行于最小全功率场电流时，这个情况应当是二分之一的额定载流容量或者总转子电流的一部分足以使本发生器产生一相当于发生器重量的净垂直向上推动力，二者取其中小的一个。
给定上述的单元五极真空管阵列(69)最小设计放大因子，当主阵列负偏置电压的平均值(加在图7的固定控制栅极(65))少于或者等于它的设计最高值的一半时，最小的全功率场电流将得以保持。假如场感应系统电流单向或交流电压部分不存在，这个平均负偏置电压值将组成主阵列的“零信号”偏置电压，并且这主阵列可以说是在一个零信号场偏置条件下(如上文所述)。
上文的本发生器的场包络两个推动部分(140)的每一个根据它的形状可以称作一个“场半轮环”，在任何运行转子电流下，场半轮环的最高电流应该限制于转子运行电流的三分之二或者以下，净场推力的峰值将等于总的总等容推动力的三分之一。假如在以上放大因子下，这个比例总场最大可取半轮环电流水平应该尽可能保持在施于相应主阵列的控制栅极(65)的负偏置电压的平均值，这值约等于所设计最大值的三分之一(或者在一个少于额定的载流容量的转子电流下成比例地减小)。由于两个功率电阻器(63)网路在加热上有时间上的滞后，通过这网路一个增大的场轮环电流必须回流，这施加于相应的主阵列控制栅极(65)阵列的负偏置电压也许在短暂的时间内减至那设计最大值的六分之一(标准最小运行控制栅极电压)或者在一个少于额定的载流容量的转子电流下成比例地减小。
单独的场半轮环电流最小值在任何运行转子电流值之下，应该永远保持在运行转子电流值的三分之一或者更高的水平。假设用以上的放大因子，这个比例总场的最小可取半轮环电流水平应该尽可能保持在施于相应主阵列的控制栅极(65)的负偏置电压平均值，这值约等于设计最大值的三分之二(或者在一个转子电流值小于额定载流容量下成比例地减小)。
由于在冷却两个功率电阻器(63)网路上有时间上的滞后，通过这网路一个减少的场轮环电流必须回流，施加于相应的主阵列控制栅极(65)的负偏置电压可以在短暂的时间内增至那设计最大值的六分之五(标准最大运行控制栅极电压)或者在一个少于额定的载流容量的转子电流下成比例地减小。
要注意到流过单元五极真空管阵列(69)的电流受加速栅极(66)的电压比受总体的主阵列电势差的影响为大，就如标准的真空管使用一窜栅极或一个加速栅极，它的正电压是小于它的外加板电压。因此很明显的，这正栅极(66)电压应当受到如负控制栅极(65)电压一般的调控。这种“双”信号运行或者控制电压反应的能力使得单元五极真空管阵列(或者任何一组主感应环阵列)，在控制一独立随附电流推动力的同时，扩大一谐振频率通讯信号。
无论如何，根据动量守恒定律，当组成电子相对论冲量得电子撞击在收集外壳区(5)时，每个场半轮环(140)可生产一个相当大的推动力，生产这种互反的可变的非等容性的y方向推动力的适当方法已经提供了。
有一点虽然不明显但重要的有关本发生器生产电生推动力需要说明，本发生器或者更明确地说它的正壳区(5)(或者场中心体)并不需要提供一必备的功来移动场电流电荷跨过场电势梯度。根据传统的电场理论，这功可以用电荷顺着那势能梯度被排斥时来产生。在第一种情形，功是被“使用”，第二种情形，功则是被“回收”。根据上述所提的差别，可以用数学公式导出，负壳发射环(47)受到的纯反作用力基本上是遵守牛顿定律的，不同于那场心生产的相对论冲量推动力，并且这个反作用力的峰值不超过净推动力峰值百分之一的千分之三。
因此本电动力场发生器的输入旋转扭矩推动方法能提供作功和能，足以发动和维持转子的旋转和如上述中描述的所感应出的场电势梯度，那构成场半轮环电流的电子电荷提供了它们跨向于正场中心体所需要的功。那最后的碰撞是完全非弹性的，引至动量能和动能相互独立的守恒，场电流所得的动能则以热的方式回收。
场电压控制系统
从此可以看到，交互因素或特点导致了EDF发生器所表现出的场电压是它的转子电压的函数，这些因素或特点远比一般交流变压器的简单的匝数比率复杂得多，这个匝数比率定义了交流变压器根据主级电压得到的次级电压。由于在一个大装置里EDF发生器有极高主电压扩大率，可以想象固定主级阵列电极电压的微小波动会在所表现出的场电压引起非常大的和不受欢迎的波动。因此在这里提出一个简单而有效的场控制系统，它可以用作监控和调制所有个别的阴极和栅极电压，达到最佳设计或过渡期间的运行值，使得转子载流容量不被超出，这个系统预期将利用一个相关的机载电脑系统(对它的各种交互函数提供自动化)。
图10显示出这样一个控制系统的实施例，它仅仅是一个逻辑上的电路模型，用来表明本发明的原理和其它适当的电路解决办法，这些解决办法要根据下面所讲述的各个方面应用到本系统中，而且这个实施例不排除可以使用这种控制系统电路的其它可能的实施例。
每个平行板电极系统或者单元五极真空管阵列(用作连接转子装置与正极外壳区)的阴极元件(64)具有一个表面功函数φ和一运行温度，φ的值明显的低于转子场发射极(17)的值，运行温度的值则明显高于此发射极的值，因此能产生相对很高的电子发射率，所以它们各自的温度发射率因子(用e-φ/kT表示)对装置外部放电场电压与内部产生的主级直流电压之比有决定性影响。
参照图10，为了使主级阵列阴极(64)达到相对较低的表面功函数，并且相对于转子场发射极(17)发射率校准阴极(64)的发射率以限定和确定相对于主级阵列电势差(或者转子电压的一半)的装置外部场电压，这些主级阵列阴极(64)必须用钨或者其它耐高温金属制造，这些金属可以用氧化钍浸渍或者具有吸收了钍金属的亚单原子层。
出于为主级加速栅极(66)提供其标准直流运行电流的目的，图8和图9所示的场电压控制系统的基本设计使得它可以直接接收相当高的固定阳极环(58)的正感应电压。由于本发生器整体设计的可线性放大性，相对于底盘地的标称(或者零信号)电压值估计约在+362伏特每一英尺外壳直径(三级发生器实施例)与+483伏特每一英尺外壳直径(单级发生器实施例)之间。一个隔离二极管(126)和开关或者继电器(124)可以用作防止这个正电压被控制电路其它地方的负电流所中和。
任何构成单元五极真空管阵列的一个或多个固定电极元件(64)-(67)都可以用人工方法冷却，作为此装置外场电压调节的一个方法，或者有时对其施加适度的可变直流控制电压来进一步帮助临时调节单元五极真空管阵列的电流。
作为场电压控制系统的一部分，一个具有很高值的电容器(116)或者由多个单独的高值电容器用并联或串一并联矩阵方式连接的电容器可以用来存贮由于给安装在转子上的镇流电容器充电所产生的位于主级动力系统中的位移电荷。这种贮藏位移电荷的电容器(116)在以下称作“镇流补偿电容器”。
作为场电压控制系统的另一部分，一个具有很高电容值的电容器(117)或者类似的电容器矩阵也可以用作防止因周围离子化电荷引起的正极外壳区电势的接地，这是在装置的发动阶段当其在空气中运行时，正极外壳区尚未完全被外场半环电流所包围之前发生的。这些整体电子贮藏电容器在以下称作“环境空间电荷电容器”。
为了实现净负电荷的贮藏，这些环境空间电荷电容器的负极板在转子开始转动时需要与地线绝缘，它们的正极板电荷是由一个专用公共的可变直流电压电源(98)提供，此电源反向连接到机体的地线。在此装置发动初期，每个环境空间电荷电容器(117)的阴极端可以选择用开关或者继电器方式连接到一个或者多个以上所说的平行板电极系统的加速栅极元件(66)上，用来实现和控制这些离子化电荷的贮藏。作为调节外场电压(特别是在真空的太空里)的一种标准方法，每个这种在发动阶段起作用的电容器(117)也可以用开关或者继电器方式将它们阴极端经过一可变电阻器和/或二极管连接到一个或多个上述的平行板电极系统的抑制栅极元件(67)上，用来实现和控制从抑制栅极元件(67)到转子之间机载所贮藏的负电荷储量的分布。
上述环境空间电荷电容器(117)可以同样地把它们的阴极一端连接在一单独的真正的地面地线上或者一个或多个超导电流贮藏环(200)(包括电荷寄存与取回设备)，作为除去超出电容器或者电容矩阵的整体储藏能力的过量环境空间中电子电荷，当装置在空气或者气态电介质中正常或者以最大功率运行，可能产生这些电荷。
这种超导电流贮藏环只用在发生器的大型三级转子推动模型中，因此可进一步增加可消耗的机载电荷贮量。超导贮藏环的工作芯部优选是由浸入在液态氮里的铜酸钡钇(Yba2Cu3O7)材料制造的大而薄的轮环(有小的截面积)，这样的装置将有几百千安培量级的载流容量。
一个线性促动控制棒(103)或者类似的装置可以用来实现每个主级阵列阴极或者栅极元件(64)-(67)与一个相同或类似材料造的低温体之间的机械式可变的热电耦合，控制棒的温度保持为第二个极低温外壳冷却剂(如液态空气或氮)的蓄热温度。场电压控制系统的电容器或者电容器矩阵的板元件和绝缘介质可以用适当的方式结合装入有低温体冷却剂的容器内。系统的二极管在如此低温的情形下一般是不能实现额定地附载。
图10内的电压控制电路实际上是一个标准组件，对每个和场感应系统相关的72个单元五极真空管阵列(在优选实施例中)都提供有这个标准组件。所有主级电极电压和正极外壳区电压的测量都相对于发生器的接地框架(如图1所示)：所谓的接地框架是装置的中心腔区金属结构壳，转子承载装置的推动马达就安装在其上。这种接地的方法在全文中称作“底盘接地”。
每个主阴极和栅极元件(64)-(67)设有一个温度控制棒(103)，它接上一个附在它上面的控制棒插座(104)和一个热电偶接合器(101)，后者连接一低温体(102)，通过过一线性激励器(未在图中显示)低温体保持在次(低温)外壳冷却剂的冷源温度。这控制棒(103)可以用来将电极的温度调节到接近功率电阻器的温度(675℃±55℃)。在这情形下运行中，小量调整阴极发射率是有必要的，并且各个栅极温度应与其相应的阴极温度密切匹配，以保证相互的主极电压平衡的准确。任何来自底盘地的阴极(64)电压的微小偏离都可以通过一十分高值的电阻器(107)探测与测量到，这电阻器一方连接阴极，另一方接底盘地，优选使用一种含高碳类形材料制成，而且上面有多个固定的抽头(通过电阻器也许有输出电压)，。
所有主阴极(64)都拥有一个专用的公用变直流电压电源(95)，用以保证在变动温度下功率电阻器具有相对于地的最理想的阴极电位(在三级式的转子装置中，场半轮环电流偏置不断改变)。为了使阴极的真实电位尽量接近地，电源用一双刀双掷开关或者继电器(123)分流使正或负控制电压可暂时性地加诸于阴极(64)。给主加速栅极(66)提供一个类似的电源(97)和开关/断电器(123)，可调节施加于正栅极的电压(从固定阳极环(58))到某一固定水平，因此可固定场半轮环电流的水平，使得它们与施加于控制栅极(65)偏压的水平无关。在这两个情况下，那些直流电源与底盘地用阻塞电容器(106)分隔，防止在运行过程中净电荷的损失或累积积累到接地框架(10)上(推动式单元没有接连地球面的接地)。
一个专用的公用可变直流电压电源(96)特别为主控制栅极(65)而设。这电压供应器不是用电容器来与底盘地分开，因此主控制栅极(65)和阴极(64)可以接同一地，如典型的真空管电路的装置。所述的控制栅极电源(96)应当有一电阻器(107)连接电源阳极一端和底盘地，它的类型与相关的阴极(64)使用的电阻器相同。这两个要求进一步保证相互主电极电压平衡的准确性，并且相对于底盘地的直流控制栅极标称(或零信号)电压值约在一36伏特每英尺外壳直径(三级式发生器实施例)至一48伏特每英尺外壳直径(单级式发生器实施例)之间。尽管交流输入信号电阻器(110)的值是波动的，可以调整旁路变电阻器(108)来保证直流运行栅极的电流保持很低和相对不变的值，这将在下文另有讨论。
当转子开始旋转，可以通过镇流补偿电容器(116)将从固定阳极环(85)和转子镇流电容器正板涌出的负电荷从主动力系统里清除出去，用作防止级电极阵列电压定额过量地超出。这是通过两个一样的阳极环(每边感应环阵列有一个)接上开关或者继电器(124)和电阻器(125)。在发生器的旋转开始与“运转”时期，每个镇流放电开关/继电器是开的，开关/继电器(124)是“运转的开”。当转子旋转变慢必须将恢复这些电荷，这是通过开关/继电器(124)和电容器(125)将其比例地回到每一个固定的阳极环，并且通过放电开关/继电器(122)，镇压栅极放电分流(具有可变电阻器(113)和二极管(115))将其整体地回到主动力系统。因为真空腔电流回到外壳发射环之后，大部分运行都停止了。
然后这些标准化电荷通过上述的镇压栅极放电分流器以一个足以让整个主动力系统回到地线电位的速度被“丢掉”(用很短暂浪涌式的直接转子短路到外感应阵列阳极环)。因此电阻器(113)为上述补偿电容器(116)放电提供一个可变时间常数。一个独立的公用可变直流电压电源(99)，它的阴极一端接到底盘地线，可以保证在固定阳极环(58)外施的高正电位下，全部镇流补偿电荷可以被贮藏。
环境空间电荷电容器(117)吸收离子电荷(当运行空气中)，在场包络面的两个半轮环电流完全地形成之前，这些离子电荷必然落进由正外壳区建立的电势势井内，如果没有环境空间电荷电容器，这些离子电荷将使正外壳区电压趋向接地。因此这些电容器(117)的负板电压是由另外一个专用的直流电源(100)提供，就象补偿电容器(116)的电源(99)一样，连接通过一共同的双刀双掷开关/继电器(119)完成。这些直流供应器(95)-(100)没有内负荷载线二极管。
这个动态补偿电压源(100)的可变输出大致等于环境空间电荷电容器的正电压源(98)的输出，由此上述的电容器(117)在转子旋转增加时，电子续渐地通过贮藏涌入分路开关/继电器(121)和二极管(114)贯满在加速器栅极。当发生器的开始转动与运转时期，那“控制门”开关/继电器(119)正常下是闭合的，如此那电源(100)的阴极连接到那些电容器的负板，在发生器运转与减速时期，开关/继电器(121)是正常地打开的。
所有超出这些电容器联合贮藏容量的离子电荷，它们会减低在转运时场感应系统电路的电压，必须用接地方式地掉或者贮收在上述超导贮藏环(200)里(在没地线推动的发生器设计成能最大的贮存环境空间电荷)，后者通过上述的控制开关/继电器(119)以及分流开关/继电器(120)和电阻器(112)实现。在这种情况下，贮藏分流开关/继电器(121)在运转时保持闭合。假如不是如此，在分流开关(120)和(121)打开的状态下，从贮藏电容器(117)到转子上负电荷储量的缓慢‘运转’释放和分布将受到来自电源(98)和(100)跨过开关/继电器(119)和放电电阻器(113)之间电压的逐步同化弛豫的影响，同时二极管(114)与(115)保证了电容器(117)只能在上述方式下放电。
贮存电荷储备的放电实际上是从抑制栅极(67)开始，因为它们在主阳极环(68)附近，它们的功能如低能电子发射极。一个隔离二极管(127)阻止了这些负电荷中和加速栅极电路电压。必须指出一点，抑制栅极可以拥有一个地线般的能位，就如它们在一般的功率束射五极真空管电路的装置里。或者处于很低的但不能忽视的负电压，用作影响这样的受控低能电荷释放，这通过：[1]一个微小的负电压，这些电压由相应附近的主阳极环(与它们的电容器量成比例)感应得来；[2]跨过并联电阻器(109)和(111)的总直流电压降，这些电阻器接到它们相应的加速栅极；[3]那动态补偿电压源(100)相对于地面地线和电阻器(112)或相对于底盘地的电压，以及环境空间电荷贮藏电容器的电源(98)的相对反电压。
那旁路电阻器(109)位于每个加速栅极(66)和它的抑制栅极(67)之间，把固定阳极环(58)和加速栅极(66)直流电路的电流从抑制栅极(67)送回到转子，仅仅是维持每个抑制栅极处于一与真正地尽量接近的直流电位。并联于旁路电阻器(109)的抑制栅极电阻器(111)就象一个相应的单级或三级式转子实施例内(转子)感应阵列的电阻器。一旦场包络面电路电流开始，任何一个转子电路末级交流输出电压都将跨越它被复制。同样的，任何一个场包络面电流感应到的外来(远)交流信号振动将会立即被检测为第一级交流输入，由转子电路放大，然后通过上述栅极电阻器(111)被重制。
因此任何一个跨过这栅极电阻器(111)的转子或者电路交流电位差都提供一个输出信号电压，这电压可能[1]被发生器的中心通信控制或者一简单交流控制电压运行电路接收和[2]作为交流信号电压的放大或抑止级(分别)，对控制栅极(65)的输入信号电阻器(110)重新施加一个同相或反相的电压。一个从载器上的通讯控制台或者控制电压运行电路来的输入交流信号或者电压也可以加诸在控制栅极电阻器(110)上，就象分别应用于三级式和单级式的装置那样。这栅极电阻器在谐振频率通讯(假如用上的话)中用来调整电路时是可变的。
图8与图9显示出主动力系统的交流输出放大级(或者内感应阵列)和它的输入级(或者外感应阵列)是用转子扇形体组(14)结合一起，这包括用在单级式和多级式转子实施例中。由此转子的电路将接受不停的任何交流信号电压正(或者再生的)反馈，无论这电压的存在于场电流或在转子上。为了提供一个渴望或者必需水平的信号振幅抑止或者补偿，负(反)反馈必须通过反馈接合继电器(129)和级变压器(130)施加到转子电路上，如图10所示。
按照本发生器主阵列的束射五级真空管的安排，板电压与栅极电压的相位180o相反，因为如此，当与板极或阳极(68)电压具有相同波型与相位的电压被反馈到当控制栅极(65)，就实现了负反馈。按相关的传统惯例，一个负反馈信号施于输入(控制栅极)电流减小了交流放大器输入阻抗与失真；一个负反馈信号其大小与输出(极/阳极)电流成正比，则增加了这放大器的输出阻抗。因此一个正比于一个通过电阻器(111)电流的反馈交流信号降低了转子输入级阻抗，同时减小了交流输出电流的幅度，这信号是与通过电阻器(110)的交流线电流同相位。一个总放大的损失(通过小的级“增益”)伴随着信号失真的减少。
当希望获得通过控制栅极电阻器(110)的交流信号反馈，级反馈变压器(130)保证了固定扩大或抑止级与相应的转子级之间的电压参考的分割。一个双刀双掷开关/继电器(129)可以用作去掉这变压器与输入电路联接的信号电阻器(110)那边的耦合，和/或者施加正(再生的)或负反馈于转子交流扩大级，并且可调阻塞电容器(131)将电路直流电压与变压器(130)隔离。因此耦合变压器(130)、隔离继电器(129)和阻塞电容器(131)在没有一个附有适当负反馈特点的中心交流电压控制运行电路的发生器的实施例中才需要，这三者也可以用在需要有通信能力的三级式发生器实施例。在后者情况下，一个跨过变压器次级或者控制栅极电电阻器(110)一边可选择的电容器(与上述电阻器并联)可以用并联谐振方式被使用，如图10所示。
当一个电动力场发生器在真空太空中不停地被使用，随着场包络面电路内的电荷通过不可避免的漏失(主要在外壳发射环外缘)逐渐地减少，显示出的直流场电压会逐渐地升高。为了抵消这种效应，少量贮存的环境空间电荷必须不断地从抑止栅极(67)释放给转子的回返电流，这释放电荷速度取决于所观察的场漏泄速度，这漏泄速度只能在事前粗略估计。就是这个原因，最少一个超导贮藏环(2000)一包含大量的以连续零损失电流形式出现的贮存环境空间电荷一必须使用在太空中探测的无地线冲动式驱动单元中。这个贮藏环的容量决定了这载器的有效操作航程。
这里要求在推进三级式电动力场发生器中，外场电流的能量密度需要很高，使之足以在超出某个的极高电压下建立一个实际上自真空运行状况，这种状况是成功的大气层地面发射的关键。这种大量处于环境中的离子电荷的绝大部分的动态闭塞于装置之外也可以在一旦场包络面完成时发生，甚至发生于地面的单级式装置场运行于击穿电场强度时。当这地面的装置在气体下连续运行，场泄漏损失如超过可利用的环境周边电荷补充，会导致一个不想要的场电压持续升高，这种泄漏损失可以用旁路电荷从地面来补偿。在这情形下，那电压源(100)的阳极通过双刀双掷开关/继电器(119)低能量地接到地面地线，来防止一个有限时间的加旋转/运转/减旋转，避免重复的负载循环。
一般建造方法
无论是否是一个有人操作的推进实施例，一个任何大小的电动力场发生器的实际建造是很直接了当的，它是从内往外来进行。请参考图1，最实用的建造程序是在主动力系统设计或安装组合以前将仪器与负载腔或者“中心腔”(2)先做好。用作太空冲动式推动单元的优选三级式实施例，中心腔部分很明显的应当尽可能使用低密度材料。
下一步是建造发生器的地线框架(10)，这金属结构壳包围了中心腔，其里面的所有的辅助电设备用这外壳作地线，这外壳结构应该很强，很轻和尽可能是非磁性，适合用不锈钢或者一种适当的钛合金用焊接管的设计。
一旦完成地线框架和中心腔的构造，其中安装了优选总数为32的高扭矩直流电动机转子驱动单元(4组，每组8个)，可以构造两个转子安装框架部分和附带的承载组件中的环齿轮(组)(8)，并且通过一临时布置在周边的‘装配架’对其进行动平衡。之后是复合“转子组件”的制造，首先排列出相同数目的铜扇形体(14)，陶瓷隔板(16)和耐高温的复合场发射极(17)。同类的各个构件具有相同重量，发射极有非导电性的底，其它旋转电零件可附在这底上。
这三组主要的大转子件(每件优选数目为180)与用银焊接到扇形体的电极环连接在一起，将这两个半离心式的承载组件夹紧，就可以开始装配主动力系统了。一旦转子面上的薄绝缘“贴面”，前述的凹进并导电的隔离迹线和转子的轮珠座盘(25)都已经装在作为基础的转子组件之后，将场线圈、电极阵列和其它旋转零件的加上，就可以制造飞船的的结构内冷却系统了。在完成次热导管(壳冷却剂)系统并对之进行压力测试之后，跟着就可以安装主阵列和磁阵列一包括图14所示的五电枢可变感应器阵列。这里主(感应环)阵列是由单元五极真空管(69)组组成，每组还有辅助组件，这些辅助组件包括场功率电阻器(63)，绝缘缓冲器(95)和主热导管(48)。
最后，一旦转子满足了未充电操作机械间隙和动平衡的(利用一个临时外转子轴承支撑“装配架”)要求，再对其进行最后的完整热导管系统压力试验，之后，“外壳部分”就可以安装。由此基本载体的建造可以用七个步骤完成。由于完成了的转子重量极大(是发生器装置最重的一个组件)，最重要的一个运行特性是维持一个规定场电压所需要的转子实际速度，这将在利用下文详细计算一节中给出的方法计算。这速度决定了转子的运行角动量，在推进式个体中，这个角动量必须很大，足以克制由可变不平衡等容推动力(由场半轮环电流产生)，提供回转的稳定性，但是这角动量不能太大使得飞船的航行和机动特点变得迟缓。
一个四英尺直径理论设计原型的标称转子速度可以在数学上显示出约等于或略小于一个典型的小电动机的速度，但是，当装置尺寸增大时，由于转子的“尖”端速度和因它而来的离心力极度增大，减少转子的转速是必要的。在基本规范说明书中有足够的资料让工程师们视需要将大的装置转子速度降低，这是通过一个试验小装置的强化程序实现的，举例来说，一个20英尺热能个体预测的标称转子每分钟转数是1045。
结构中间冷却系统
携带壳冷却剂或者热传导流体穿过发生器的锥形“驱动环”(或中性和负极性外壳部分的组合体)的次热导管必须穿过功率电阻器和单元五极真空管阵列组件，因此这导管的外尺寸必须适应在中性外壳结构的支撑框架内的可利用间隙。这些次导管不同寻常的特点是它们包括(必须)了主驱动环承受负荷件，它们一起组成了电动力场发生器的结构中间冷却系统，如图14所示。
这些次壳冷却导管应该被制作成与上述的主热导管同样式样，在优选实施例里，共有四种类型：[1]外流冷却剂供给初段(75)，称作“源头”；[2]圆周热传导部分(76)(发射环壳板固定在其上)，称作“外围分路”，[3]内(77)与外(78)中间冷却段，或称作“交换连接”和[4]轴向冷却剂回路(79)或者称“回收线路”。在驱动环内，这四种每一种导管类型可以制造成单独的部分，互相用串联一并联方式联接成一系统或者区。举一例，来自贮藏冷却剂的支管(74)处的一个源头(75)连接一个外围支路(76)，然后接上一个回线线路(79)。
因此，图14给出了一个单独的冷却剂区，图内箭头指向冷却剂流向。一个铸造的陶瓷支架(71)包括了与其整体形成的弯管和一组用作安装的“转向节”，它们可以在每相邻的二块负壳板(72)的内角作固定之用，这是通过一个焊接在每块板内角匹配的安装环和固定销(不在图内)实现的。每个发射环壳板(72)都有一个带角度的热交换管道，此管道沿着壳板内边微向内焊接(图中虚线示出)，它包围了相应的外围支路(76)。
这些冷却剂的源头、分路、交换连接和回收线路优选以钼管制成，并且在其上附有一薄氧化铝层，这利用了氧化铝高传热性和高电阻性的优点，从而可以用作吸收单级式驱动环外壳和(特别是)发射环壳板发出的多余的热。在应用于热电厂单元的单级式转子装置中，回收线路从外壳内72个单独的冷却区经过两个交换支管(如上文所述)离开发生器外壳，到外部的热交换器。这种冷却驱动环的方法在整体上到底效果如何将通过在空气下运行得到证明，使用液态空气或者氮作冷却剂，成效如何很难预测。液态氦可以当作另一个冷却剂，可保证壳有足够的冷却，但是使用这冷却剂将涉及到更多的导管结构与汲取上的困难。
可预期的是一个在真空中运行的三级式装置的上述的中间冷却系统将有令人满意的效能，实际上冷却系统也是专为此设计的。因此我们相信一个在太空中运行的冲量驱动单元通过次热导管循环着主导管的液态钠或类似液体(抵作低温冷却剂)有能力将它多余的热抽走。在这情形下，这中间冷却结构当作一个热接收器，将热传导至发射环壳板。这种冷却方法提供了一种手段把发生器从永久地表运行释放至太空里，实现不受路程长短影响的运行。
中性外壳区制造
为了建立和抵受场包络面放电电流的作用，发生器的壳中性区(或称“中性环”)表面必须用特别的不导电材料制造，它分作二层施于一本质导电的位于外壳下面的上层结构上。这里提出使用重叠陶瓷砖，以美国国家航空宇航局的航天飞机同样的方式，将板粘附在结构非金属片层平台之上。
中间冷却系统的导管(上一节有说明)组成了支持壳驱动环部分的主承载负荷件，一个主梁(153)与支柱(152)组成的系统来进一步加强那驱动环的上层结构并且“使它们一体化”，从而在装置运行之前，驱动环内可被抽至并且保持高真空状态。这系统也可用中间和冷却系统同样的非金属结构材料或者类似并相容材料制造。这些次承载负荷件在图14也有显示，在一个优选实施例，这些支撑件和基部平台材料将是由碳合成物组成，这碳合成物常错误地认作石墨。
复杂的碳合成物，如用在高尔夫球棒轴和比赛用脚踏车车架，最早在航空中得到应用是利用它的高强度，刚性和轻盈结合的特点。这些合成物一般是用聚丙烯腈(PAN)碳纤维制成，通过在拉力下加热把非碳的成份去除。每条单独纤维是7微米直径，它的抗张强度达到300千帕斯卡。它们可以拉成绳状的“拖曳绳”或者编织成布状的“锍”然后涂上环氧树脂或者聚酯树脂，所以碳合成物飞船适合于制做杆，管或者板，表现出极好的减振荡特性，但是它的制成品每磅价格仍然很高。
简化很多品种、级别的聚丙烯睛碳合成物的分类方法，根据密度将其简单地分成两种级别：低密度“平台”级(钢板比重约为百分之三十五)和高密度“横梁”级(结构钢比重约为百分之六十五)。同时可依照使用粘剂种类将它分为两种标准温度级别，一种是以环氧树脂作粘接材料的350华氏度(低温)级别，另一种是以聚酷胺作粘结的合成物的750华氏度(高温)级别。中性环只能使用高温级制造，而低温级可用来制造中心腔。
因此一低密度/高温级的碳合成物薄板作为基本的平台材料用来制造中性环壳区。平台本身最初用溶剂焊接或者机械固定方法固定在飞船上层结构上。碳合成的平台、陶瓷底层板的中层和外层砖的外薄皮共同构成了复合中性环壳。选择底层板的陶瓷材料要考虑几个因素，最主要的是这种被选出的材料在温度300-500℃中，要有很高的体积电阻率和很低的热传导率。同时重要的是，这种材料要有一个很低温度膨胀系数。这由于底层板必须用耐高温极的粘合剂附粘在平台层。因此底层材料应当是非玻璃质且有一个相当高的孔隙度，这可以加强足够的粘合。一个堇青石类的化合物，CeramTeC产品号码447，有相当低的硬度和弯曲强度，还具有其它理想的特性，当用在热电厂单元中作为粘连合成物结构的中层时可以工作的很好。冲量驱动单元需要另一种底层板材料，有下文另述。
电动力场发生器外壳或壳的外层绝缘导热砖的陶瓷材料的选择要根据运行场电压而决定，因此热电厂单元与冲量驱动单元要选用不同的材料。为了防止大量表面传导损失，使用在热电厂单元中的外层砖材料的最小电介电常数k，经计算得到约为9。因此被选的材料含有氧化锆成份，产品号码是CeramTec 848，它拥有一个最小(高频率)电介电常数28。虽然这材料有一个相当高的温度膨胀系数，它有很低的热传导率，很重且硬，同时它具有优异的弯曲强度和对断裂的抵抗性。
用在冲量驱动单元的外层砖材料的最小介电常数k根据计算约为k＝107。因此被选中的材料和绝缘缓冲体(在上节有所讨论)一样，是钛酸盐合成物。化学成分是钛酸钠铋(商业上称作Kézite)。这种极不寻常的化合物，技术上而言是一种压电材料也是铁电材料，它的介电常数随温度升高而增加，在低频率655℃居里点到达一峰值约为3,100。类似于其它铁电材料，它的抗张强度和弯曲强度很低，但是密度很高而硬度极高。它拥有一个在陶瓷类材料里非常高的温度膨胀系数。
假如使用堇青石材料作底层板，施加于冲量驱动单元中性环的较高的弯曲应力(与热电厂单元相比)足以使这底层板断裂。因此上述提到的氧化锆化合物可以取代堇青石447号作为冲量驱动单元的底层板材料。这足以把中性环壳复合体硬度提高，防止应力断裂。同时与钦酸盐砖的温度膨胀系数更加匹配。在热电厂单元中，应该使用耐高温级的粘连剂以镶嵌覆叠式样将外层砖附贴在底层板上，这样每块外层砖的边缘尽可能与下面最近的底层板边缘保持很均匀且尽量远的距离。
参考图1，由于使用碳合成物板制造的中性环壳的平台层有一定的导电性，所以有必要使用一个辅助绝缘缓冲体(50)安装在发射环(47)壳板内端和此平台层外端之间，目的在于防止发生大量平台层漏泄电流。虽然一些更便宜而强度差不多的玻璃纤维合成物(它们不导电)能使得这种漏泄电流情况最小化，但是它们不能禁止过量的静电荷积累在运行中的感应腔内(12)，因此使用导电性平台材料保证了法拉弟屏蔽原理保护中性环元件不受瞬时静电压作用，这因为存在一定限度的平台层漏电意味着此平台层是一带电导体，任何静电荷必须是外部的。
另一个关注的是平台层与辅助(50)和主(45)绝缘缓冲体相接触的接触面的实际运行温度，这个温度必须在碳合成物规格的温度750华氏度之下。假如这情况成立，在数学上可示出平台漏电流可以保持在一个完全可以接受的值，该值为每平方厘米接触面积的电流为小数值安培，或小于一个安培。在热电厂单元中，所使用的次低温壳冷却剂应该能将辅助缓冲体(50)和外平台接触面积的温度保持在所述的极限温度之下。假如对主缓冲体(45)的接触面积处进行同样的操作，则无论是在电动力场发生器的热还是驱动单元模型中，都需要应用辅助低温导热管。在任何一个发生器中，辅助绝缘缓冲体应当同外层砖用同样材料制造，和它的径向厚度应该是主缓冲体的一半。
尽管上述讨论到的指定材料不应当被认为是构成电动力场发生器的正确结构的关键，但是这些材料的性质和特性高度显示出为了保证飞船壳的中性区在形体上能够给一定大小的装置一个最优化的表现而且减少外壳保养与修理的要求，必须进行非常复杂的考虑。
固定电磁电枢
因为本电动力场发生器的固定电磁电枢不涉及到转子或者场电压，而且不和它们直接相连，它们可以被认为既不属于主动力系统也不属于场感应系统电路的一部分，而是一个分离的辅助子系统，通过几个重要的手段，用来优化本发明的整体性能和效率。为达到这一点，它们的主要目的产生和独立地控制一个可变水平的转子转矩和场电流旋转力，正如必须或者想要的那样。
如图14所示，单独的固定电枢(37)(或者“可变感应器”)可以安装在外壳中性环里的五电枢组或阵列区内，利用凹凸装配方式将电枢夹紧在每个电枢芯较少直径的中部。图16显示出这些电枢和一些它们的基本控制电路的布置，当转子顺时针旋转(从转子上方往下观察)时将显示出的图中所示的极性。转子的动力分配系统可以人工调节或自动控制(利用电脑和/或其它电路)。
在本发生器单级式和三级式实施例中，每个电枢阵列应以并联方法连接到一个或多个分开的低电压直流电流源(185)，这个电源接底盘地线而且为该电枢阵列中所有电枢共同使用。单级式转子或者热电厂单元不需要对单独的电枢直流电流进行可变调控或偏置。在三级式转子，为了与推进有关的理由(下文另有说明)，需要偏置单独电枢的直流电流，这可以通过和每个电枢以及它的直流电源分电路相关联的一个可变电阻器(184)来完成。在单级式或者三级式发生器的实施例，可能需要将一小电枢电源电流的单向或者交流电压跨接或者并联到这个电阻器(184)上，这可以利用交流电源(186)和/或一传统适当的控制介面来完成。
每个固定电枢(37)包含两个分别用直流电压操作的线圈(180)-(181)，每个线圈用绝缘磁导线多层缠绕在一个铁磁芯上。每一个芯包含一个位于两个分离线圈之间的连接中心部分或者称“减通量器”(182)，相对于平衡转轴，减通量器有一个很小的截面积，并且当二个中任何一个线圈对应的芯通量密度约等于或者大于饱和值的一半时，减通量器达到磁饱和。纯退火铁或者低碳钢由于它的高磁导率、非常优越的本征感应和低磁滞，用作电枢芯的材料。
这些电磁电枢的内或者“通量起动”线圈(181)(靠近转子的线圈)可以用作产生轴向磁场力的装置，这个力垂直带有电流的转子扇形体的平面。因此当这些内线圈(181)在一个共同的直流电流值被一起通电时，这线圈与其相应芯为本发明产生一个均匀但可变的次输入转子转矩(或者具有辅助转矩的能力)，就象正常运行的发电机一样。
被称为通量起动线圈(181)的原因是它们的这样绕线后的极相对于主直流转子电流固定的向外方向建立了转子旋转的方向和外(或类似)电枢线圈(180)必须的绕线方向和极性。所述的内线圈(181)通过一个输出可变电阻器(184)和一个滤波二极管(189)用一可变直流电源通电，这二极管阻挡了感应出的正交流半循环(假如存在的话)跨到负接地的直流电源(185)上。电源(185)的额定功率必须足够将任何相应的感应出的单向负电流脉冲携带到地线，它可以使用电晶体或者旋转感应设计。
上文提到的电枢产生的轴向场(144)可以单独地和可变地迭加到转子上，通过对单独的电枢内线圈(181)内的主直流电流进行可变调控，对携带电流的扇形体(14)产生一个选择性地可控旋转转矩力，使得一个角加速局部不平衡力可以施加于转子上，因此一个水平方向具有方向性的推动力可以间接地施加给外壳，这在推进三级式转子装置中起到操纵侧向飞行的作用。
固定电磁电枢的外线圈(180)或者最靠近场包络面的线圈，可以作为产生轴向磁力场的装置，这个磁力场垂直于场电流弧轨迹。图12有最佳的示范，此图指出两个可变感应器阵列(145)(或者圆形电枢组(37))的壳位置。当外线圈在一个共同的直流电流值被一起通电时(包括任何少量单向或者交流部分)，这些外电枢线圈(180)与其相应的铁磁芯对外放电电流产生一个衰减的但整体的有序的旋转矢量矩。这个磁旋转力的效应可用作改变或者调节场的电动力特性，图13有进一步描述。
再参考图16，跟着同样的原理，这里认为：场包络面的准相干性可以被优化，这通过适当地控制场包络面电流的任何微小交流电压部分和由交流电源(186)提供给外或者“横向偏转”线圈(180)(每个可变感应器阵列的)的微小交流电流之间的幅度，频率和相位关系来实现。这种状况可应用于本发生器的单级式和三级式实施例，特别是对后者而言，同时也用工程的方法将场辐射发射减少。
这些横向偏转线圈(180)的命名原因是它们可以给予所有场流的轴向撞击电子一个横向偏转的力。图11所示，在每个中性壳区(4)表面与它相应场包络面内边界之间的场包络面区域，磁力的强度也许足以产生位移电荷电流的连续环形流。如图16所示，无论如何，这种外电枢线圈(180)通过一个输出可变电阻器(184)和滤波二极管(189)由可变直流电源(185)供电，这电源类似内线圈(181)的那一种。再者，一个可变交流电源(186)可以加入一微小单向或者交流电压于供给横向偏转线圈(180)的直流电，这交流电流通过与所述交流电源连接的分离输出可变电阻器(184)和直流阻塞电容器(188)跨越在或者并联至线圈直流电流支路的外电阻器(184)上。
电枢(37)产生的轴向磁场(144)通过对单个外(横向偏转)线圈(180)内主直流电流可变的调整，可以个体地和可变地叠加在场包络面上，在场半轮环电流上产生一个有可选择地可控旋转力，使得一个角加速局部不平衡力可以施加给半轮环电流。任何这样的角向力不平衡将会引起相应的局部场电流密度的改变，因此在z方向一个可变推动的次方向力可以间接地施加给推进装置的外壳，在发生器产生的非等容推动力之外有一个进一步的航行高度控制的方法，如果没有次方向力的存在，非等容推动力大致上是非线性的。
根据上述减通量器的本质，可以看到假如相应的每对电枢线圈(181)和(180)使用有同样相对极性的直流电源，那么无论是内或外电枢芯部都可以整体地或者单独地运行于任何超出饱含量的一半的通量密度，而不会明显地影啊那相应另一个芯部的运行通量密度。因此为了推动的目的，在一个三级式转子冲量驱动发生器的内电枢芯内，基本整体全功率通量密度的运行水平应当等于饱和水平的一半，这可帮助实现暂时地局部转子转矩不平衡。对于单级式转子或者热电厂单元装置，这种内芯部分的基本通量密度可以是0至100％饱和量之间任何想要的值。
如图16所示，尽管这样，仍然可以使用双刀双掷开关/继电器(190)在不改变线圈的直流电源给定的极性下，提供更改任何给定电枢的内(181)或者外(180)线圈的直流极性的方法。可以看出，这简单的特色允许一个极性相反的磁动力(或称作反mmf)施加于任何给定电枢绕线芯部分，这是相对于那个给定电枢相反绕线芯部分的极性而言。这个特点，当与上面描述的减通量器本质一起运用时，可以使单级式或三段武装置的外电枢芯部分能够在它们输出能力内的任何通量密度下运行，这可能是优化场包络面想要的准相干性质所需要的，同时不用理会内电枢芯部的相对极性和/或通量密度。在单级式和三级式装置中，这两个同样的特点还允许利用任何一个或所有的内电枢芯部分在发生器转子上施加一定程度的制动或反向旋转力矩，同时保持外电枢芯部分通量密度处于优化水平：即使这样两个相对的芯部分运行于相对的极性下。
优选实施例的详细计算：
注意到以下一点是非常重要的，即下面所有关于在外壳中性区(或“中性环”)内的主级动力系统元件的尺寸及位置的规定都用外壳半径(Rh)和/或中性环径问宽度(Cv-Ca)的分数增量给出。这意味着对任何选定的半径，根据外壳的大小很容易地依比例决定其它元件的尺寸大小，而且不存在重大误差及修正。但是出于对过度直流电压的考虑(由下面方法计算的电压)，在应用EDF发生器技术时，飞船大小可能有一个上限，即外壳直径不能远远大于100英尺。
尺寸表
外壳半径＝Rh
外壳体积常数(Cv)
外壳面积常数(Ca) Ca＝0.012919Cv
驱动环半径(rf) rf＝2Cv
发射极环半径(rneg) rneg＝Cv+Ca
中性环半径(rneut) rneut＝Cv-Ca
场中心体半径(rz) rz＝3Cv(注意：Rh＝rf+rz)
极外壳常数(hz) hz＝0.1421245rz
极体积差(Xh)
径向外壳常数(Rs) Rs＝hz+Xh
正极带面积(Az) Az＝2πRshz
负极区面积(An)
C＝2πRh，且
c＝2π(RH-(Cv+Ca))，且
变量‘α’等于发射极环负极区(对于外壳水平中心线平面)的位移角度，通常为7.5°到8°，
注意：Az＝An
中心体积(Vc)
其中hf＝rf(tanα)，且α为
上述发射环角
正极带体积(Vz)
驱动环区体积(Vf)
注意：Vz＝Vf
总外壳体积(Vt) Vt＝2(Vz+Vf)+2Vc
场及转子电压
第一部分：模型单元场强度
[1]所有EDF发生器模型，无论其类型，边界包络直流场强应该等于空气或真空的击穿介电强度。如果从外壳阳极带(5)之一的表面上的中点到壳体设计外壳结构上的任何外点画一个完全的半圆弧，则沿着这个弧测量的击穿介电强度约为3×106伏特/米。沿半圆弧的距离称为“驱动场周长”(141)，它示于图11中，它表示最长的连续直流场电流轨迹。
[2]出于额定的意图，从外壳正极带(5)之一的外围边缘上的任一点到壳体相应负极外壳区(3)的内围边缘上最近的点(如图11所示)画一完全的半圆弧，沿着它测得的距离称为“驱动场边界”(142)，它表示最短的直流驱动电流轨迹。
第二部分：热电厂单元
[1]标称场电压(nom.Vf)在数值上应该等于1.5×106乘以壳体Rh(单位为英尺)。这个值也等于热电厂标准设计主级电压扩大率750乘以它的额定直流主极阵列电压，这个电压是主级动力系统的两个场镇流电容器里存贮的电荷和单元主级阴极发射率的函数。
[2]额定场电压(spec.Vf)应该等于边界包络直流场强乘以构成驱动场周长的距离，或者0.9666乘以标称场电压。这一值构成单元场包络电压的标准运行电压。
[3]最高(设计运行最大值)场电压(max.Vf)应该等于它的额定值的110％，但绝对不可以在超过该值的情况下运行。
[4]标称转子电压(nom.Vr)数值上可以等于1,000与壳体Rh(单位为英尺)乘积的三分之一，在单级式装置中作为转子旋转速度的基本全动力直流发生器值的规范。
[5]额定转子电压(spec.Vr)在数值上应该等于1.5×106与壳体Rh(单位为英尺)乘积的0.25776％，也等于0.9666乘以标称转子电压。这个值构成了直流转子的标准运行电压，在标称设计转子转速时它作为设计的主动力系统输出的函数。
[6]最高(设计运行最大值)转子电压(max.Vr)可等于额定值的110％，但同样绝对不可以在超过该值。
[7]额定直流主阵列电压(spec.ΔVp)等于额定转子电压的一半(1/2)，并且影响所有主阵列电极的间距。
第三部分：冲量驱动单元
与热电厂单元的情况不同，不可能一步规定出冲量驱动单元(它是外壳半径Rh的线性函数)的标称场电压；为了达到净线性推动力输出(该值等于地球的引力的三分之五)的选择设计目标，必须产生的直流电压和转子载流容量和壳体重量成比例，前者是Rh的平方增长函数，而后者为Rh的立方增长函数。
因此，一开始需要计算一个边界场电压，这个电压在推动力单元中表现为一个直流场电压的预计理论运作值，要求这个直流场电压在近重力场外产生一个大约等于1.67倍‘重力加速度’的壳体加速度。边界场电压用与壳体相关的“比冲”(单位为nt-sec)来计算，为了这里设想的应用，该项因此定义为等于五倍的飞船重量(单位为牛顿)除以转子载流容量与每库仑电子数的乘积。
[1]所以，边界场电压应该等于单元的比冲(Fdt)乘以光速(c)再除以单位电子电荷(q)。
[2]通过一个标称数值可以估算标称场电压，那个标称数值给定为驱动场电流的最终电子速度，实际上是一个Rh的线性函数，估算只可用于从半径4到100英尺的壳体设计。
[3]标称直流场电压(nom.Vf)应该等于边界场电压和上述估算场电压的简单平均。
[4]额定场电压(spec.Vf)应等于标称直流场电压(nom.Vf)除以一个值为0.982826的给定的工程设计常数。
[5]最高(设计运行最大值)场电压(max.Vf)可以等于其额定值的110％，绝不能高于此值运行。
[6]标称转子电压(nom.Vr)数值上等于1×103和壳体Rh(单位为英尺)乘积的四分之一，在“三级式”装置中作为转子转速的基本全功率直流发生器规范值。
[7]额定转子电压(spec.Vr)数值上等于1.5×106乘以壳体Rh(单位为英尺)的0.19332％，也等于0.9666乘以边界转子电压。这个值构成了直流转子的标准运行电压，在标称设计转子转速时可以作为工程上可控制主动力系统输出的函数。
[8]最高(设计运行最大值)转子电压(max.Vf)可以等于其额定值的110％，绝不能高于此值运行。
[9]额定直流主阵列电压(spec.ΔVp)等于额定转子电压的一半(1/2)，并且影响所有主阵列电极之间的距离。
[10]对每个冲量驱动单元设计主电压扩大率应该等于额定场电压与额定直流主阵列电压之比，并且再一次作为如热电厂单元中所提到的镇流电容电荷和主阴极发射率的函数。
特定单元电压值举例：
直径四英尺模型
第一部分：热电厂单元
建造一个四英尺用作热电厂单元的EDF发生器需要有特定的转子和场电压，按照前面的指示，如下列所示：
[1]标称转子电压(nom.Vr)应该等于8,000。
[2]额定转子电压(spec.Vr)应该等于7,732.8。
[3]额定直流主阵列电压(spec.ΔVp)应该等于3,866.4。
[4]标称场电压(nom.Vf)应该等于3,000,000。
[5]额定场电压(spec.Vf)应该等于2,899,800。
相应的主电压扩大率(对此和任何一个单级式热电厂单元)应该是750∶1，在此等于2,899,800/3,866.4。
第二部分：冲量驱动单元
建造一个直径四英尺用于冲量驱动单元的三级式转子EDF发生器需要特定转子和场电压，按照前面指示，如下列所示：
[1]标称转子电压(nom.Vr)应该等于6,000。
[2]额定转子电压(spec.Vr)应该等于5,799.6。
[3]额定直流主阵列电压(spec.ΔVp)应该等于2,899.8。
[4]边界场电压：四英尺驱动单元的边界场电压，表现为一个场包络电压的最小预计理论运行值，根据飞船的比冲(Fdt)一假设算出的设计转子载流电容Imax＝38,160安培和79.2lbs/ft3的估计重量-计算如下：
其中Vt＝2.5068ft3，用上面尺寸表公式来计算时使用的发射环位移角(α)为7.5°。因此：
*这个推动力表示每个场电流电子与场中心体碰撞产生的推动力(此处等效于千克·米/秒/电子)。
因此边界场电压等于：
[5]估计的标称场电压：四英尺冲量驱动单元估计标称场电压，表示场包络电压最小标准运行值的代用但很精确的预估，基于驱动场电流(ΔVe)电子末速度标称值，其中ΔVe是壳体Rh的给定线性函数，表达式如下：
ΔVe＝[.999+(2Rh-4)(1.03125×10-5)]c
其中Rh指从4到100英尺的壳体半径，单位为英尺。
故ΔVe＝.[999+0(1.03125×10-5)]c＝.999c
本小节的目的是证明在转子载流容量和场电流电子速度(对此模型而言)的给定值等于.999c的范围内，当运行直流场电压约等于上面的值时，电动力场发生器可以产生一个达到要求的场电流推动力。在此方式下，希望在不牺牲装置性能的前提下，根据设计的优点(由于相对论数值中不可避免有一定程度的测不准)能避免不必要的高驱动场运行电压。
(a)要求产生1重力加速度的总推动力正好补偿冲量驱动单元重量或地球重力引起的垂直加速，运用牛顿第二定律计算如下：
F＝mg，其中m＝90.245估计设计质量*，而g＝9.8m/sec2
则，F＝884.4nt.
注意：任一给定冲量驱动单元的估计设计重量为79.2lbs/ft3。
(b)因为推动力等于动量的变化，所以驱动场引起的电子推动力等于场电流的总相对论质量乘以入射电流速度(当电子末速度等于零时)，在本例中等效于1重力加速度的推动力，总值为884.4牛顿。
因此，使∑MtΔV＝884.4牛顿。
(c)任一给定冲量驱动单元净线性输出的设计目标，在最小标准运行场电压和额定转子载流容量(Imax)时，为16.333m/sec2。因而，假设考虑场电流偏置时，在边界场电压方面总等容推动力必须等于5重力加速度，作用于1重力加速度等效场推动力的最大电流应该等于：
Ig＝Imax/5＝7,632安培。
(d)因为∑等于组成驱动电路Ig的总电子数，所以我们发现：
∑＝Ig(6.25×1018)＝4.77×1022电子/秒。
(e)因而，由上述[b]可得：884.4nt/∑＝MtΔVe和MtΔVe＝1.8541×10-20千克一米/秒/电子
(f)假定ΔVe＝.999c，其中c＝299.7925×106米/秒，计算Mt＝619.08×10-31千克，或大约67.96m0，其中m0＝电子静止质量9.11×10-31千克。
(g)如果mi等于每个驱动场电子的所获得动能的相对论等效质量，则Mt＝m0+mi，因此
mi＝Mt-m0＝619.08×10-31-9.11*10-31＝609.97×10-31千克。
(h)每个驱动场电子的所获得动能(Eq)等于mic2，使用c2的精确值8.98755*1016，可以得到：
Eq＝(6.0997×10-29)(8.98755×1016)＝54.8214×10-13焦耳。
(i)此处，Eq也等于W＝q(est.Vnf)，其中q＝1.6×10-19库仑的电子电荷，est.Vnf＝估计标称场电压。故Eq/q＝est.Vnf以及Vnf＝34.2633×106伏特(焦耳/库仑)。
因此，我们发现在上述讨论的推动力目标参量中，产生要求的推动需要估计的标称场电压实际上正好是预估边界值的98.63％(计算见上述每二部分[4]小节)。
[6]标称直流场电压(nom.Vf)应当等于早先的边界场电压预估值和估计的标称场电压的简单平均，即34.5018×106伏特。
[7]额定场电压(spec.Vf)应等于边界直流场电压除以所述设计常数0.982826，等于35.1047×106伏特。这个值构成单元场包络电压的标准运行值。
[8]为该模型冲量驱动单元设计的主电压扩大率等于前面所述值，即35.1047×106/2899.8＝12,106∶1。
从以上的描述，可以看出，本发明提供了在低电压电晕放电感应实施例中一个显著的电力和热力输出，预期可在电站和机械工厂发挥作用。但是本发明在把较高电压电弧放电感应净推动力的实施例应用于电力推进的太空飞船的计划也具有明显的潜力。还应当看到电动力场发生器和由此产生的电动势场，将还能实现NASA的首要突破推动力物理方案所宣称的目标：发明一种方法，因此方法而制造的“飞船自身能产生和控制一种非对称力而且不需要排放反应物”，并且在此过程中满足守恒定律。可能制造这样的飞船，可以获得一个与它的集电极场电子碰撞速度相称的速度，因此有希望可能进行真正的星际旅行。尽管有正当的理由去关注EDF发生器的高频辐射发射的产生，这种辐射发射与所描述的新方法中热以及推动力同时产生，但是由于已经要求装置的场包络电磁性能可以用以上述描述的方式被适当地调制，使得场包络呈现出对极高能量发射的极不透明性，这是通过提高连续的和吸收性的康普顿效应与场的碰撞驱动电流电子的相互作用来实现的。当用于相关的地基电站或机械工厂时，发生器的非推动型热和电子功率输出模式也可以被适当的法拉弟“笼”或屏蔽结构所包围，从而更好地降低不受欢迎的辐射发射。而且上述的场包络调制原理(与场交流电压成分中的控制幅度，频率和相位关系有关)可以使电动力场发生器成为发展新的信号通讯的手段。此外为了探寻新的更完全的量子重力场理论，还可以实施一些包括两个或更多彼此分开的这种装置的耦合重力测试实验：装置的场包络被设计成能够表现相对论与振荡表观重量效应，这种效应可以通过使用上述模型的交替电磁感应原理来调制电动力场性能(一般指极性与大小不变而频率随机)从而人为地产生所要求的共振频率。
因此，本文对发明的实施例的描述在发明原理的应用方面仅仅是说明性的，在此提到的一些阐述具体方案的具体细节并不希望会限制专利声明的范围，本声明书面陈述的这些特征仅被当作发明的要点。
Claims (48)
1.一种电动力场发生器，包括：
A)一个具有上表面和下表面的圆盘形外壳，上下表面沿圆盘的轴线分开一定距离并向圆盘外周边缘锥形化，两表面之间封闭有容积，上下表面均被分成绕圆盘轴线的正极区、沿着圆盘外周的负极区、和位于正负极区之间的中性区；正极区和负极区表面由导电材料制成而中性区表面则用绝缘材料制成；
B)一个转子，具有外圆边和绕中心开孔的内圆边，以及两者之间的环形体，转子主体具有平坦的上下表面；转子可旋转地固定在外壳容积中且位于其轴线中心，选择转子的内直径和外直径使得转子延展穿越至少壳体的全部中性部分和每个外壳正极区的一部分；
C)真空感应室及外围空间电荷腔，至少包括装有转子的外壳容积的一部分；
D)一个主发电系统和相应的转子电路，包括两个组件：一个与转子上表面有关，一个与下表面有关，每个组件依次含有：
i)外感应电极阵列，包括一个装在转子上靠近其外圆边并与转子电耦合的平坦阴极环，一个与阴极环平面平行安装但是与阴极环绝缘的平坦阳极环；
ii)内感应电极阵列，包括一个装在转子上并与转子电耦合的平坦阳极环，一个平坦的阴极环，和一个栅极环元件，阴极和栅极相对于阳极以平行平面形式安装且与阳极绝缘，而且它们相互之间也绝缘；装在转子上的内感应环阵列比外感应环阵列更靠近于转子的内圆周边；
iii)至少一个固定在转子上的线圈，与转子任一圆周边同心地螺旋管式地延伸，线圈位于外感应环阵列和内感应环阵列之间，与内感应环阵列的阴极和外感应环阵列的阳极电耦合；
iv)多个固定于外壳的静止永久磁铁，每个永久磁铁产生的磁场可以截断线圈；转子旋转时，静止永久磁铁产生的磁场能在每个线圈中感应出一个电压，这些电压将产生一个直流转子电路输出电流；
E)一个场感应系统，包括两个组件，一个与转子上表面相关，一个与转子下表面相关，每个组件依次包括：
i)至少一个平行平面电极阵列，包括：
a)一个固定在转子上的主阳极环，它靠近转子内圆边，位于内圆边和内感应环阵列之间；
b)至少一个主阴极，固定于外壳的每个正极区，但是与每个正极区电分离；
c)至少一个固定栅极元件，位于每个主阴极和相应的主阳极环之间；
ii)一个主阴极电阻器，电耦合在每个主阴极和相应的外壳正极区之间，每个阴极电阻器用电介质缓冲体封装；
iii)一个主外壳冷却和热交换系统，与每个主阴极电阻器热耦合：
F)至少一个外壳电荷镇流电容器，与主发电系统电路和转子电耦合；
G)多个场发射极，沿着转子外圆边固定在转子上并与转子电耦合；和
H)一个安装在外壳上的马达驱动，其机械输出与转子耦合，并使转子转动。
2.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于：主发电电路的电极与转子平面平行安装但是与转子绝缘，并且通过静电感应与转子电耦合，当马达驱动带动转子转动时，主发电电路的电极在转子外圆边和内圆边之间产生主直流电压，从而产生单方向的转子电流，由此场发射极使电子电荷分布于从外转子圆边到负极性外壳区。
3.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于转子包括多个同样的导电径向扇形体和相等数目的非导电扇形体隔板，各个扇形体和隔板交替地均匀放置。
4.如权利要求3的电动力场发生器，其特征在于导电径向扇形体由铜制造。
5.如权利要求3的电动力场发生器，其特征在于每个线圈固定在扇形体隔板上。
6.如权利要求3的电动力场发生器，其特征在于主发电系统每个外感应电极阵列的阳极固定在扇形体隔板上，每个内感应电极阵列的阴极和栅极单元也是如此固定。
7.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于每个内感应电极阵列组成一个三极真空管结构，它的控制栅极电压使阵列的偏置接近于电流截止。
8.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于主发电系统两个组件中的每个包括三个为一组的一组线圈，跨过转子的环状体放置，从而每套线圈顺序电连接。
9.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于每个线圈复合缠绕，具有初级和偏置绕组。
10.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于每个线圈还包括非磁性结构芯。
11.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于每个线圈还包括含有铁粉的结构芯。
12.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于磁铁呈C形，该磁铁有一个圆形体，体内有一个让磁场穿过的磁隙，而且在转子旋转过程中，线圈的放置方式使其能均匀地穿过磁铁磁隙。
13.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于磁铁用磁钢类合金制造。
14.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于外壳电荷镇流电容固定在每个外感应电极阵列和转子的外圆边中间的转子上，每个电荷镇流电容器有一个和转子电连接的内导电环，一个平面平行于内环并与外感应电极阵列阳极电连接的外导电环，以及一个位于内环和外环中间的电介质层。
15.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于场发射极使用烧结的耐高温合成材料制成，材料具有导电性，它的形状呈锥形样式，从内端或者其厚度等于转子外圆边厚度的表面处锥化到轻微钝边的外端，这个外端构成了该转子和场发射极的最外圆周边。
16.如权利要求9的电动力场发生器，其特征在于主发电系统和相应的转子支电路的每个组件包括一个或多个交流支电路或者交流级，每一级固定于转子上并随之旋转，依次包括：
一个交流输入，或者栅极电阻器；
一个或多个与交流输入电耦合的偏置绕组；
一个与交流输入和该输入相应偏置绕线或绕组电连接的三极管阵列，包括一个阴极，一个阳极和一个控制栅极：以及
一个输出，或者板式电阻器，电耦合到该三极管阵列的阳极或者连续电极阵列的阳极。
17.如权利要求16的电动力场发生器，其特征在于多个同样的交流级呈串联电耦合，最靠近转子外圆边的一个最外级的输入和外感应电极阵列阳极耦合，而最靠近转子内圆边的一个最内级的输出和内感应电极阵列控制栅极耦合。
18.如权利要求17的电动力场发生器，其特征在于主发电系统以及相应的转子支电路的每个组件包含三个交流级。
19.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于组成场感应系统的平行平面电极阵列的每一个依次包括一个主阴极，三个栅极元件和一个阳极环，因此组成五极真空管结构。
20.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于电压控制系统与每个平面平行阵列中至少一个固定的电极电耦合或者热耦合，其中平面平行阵列组成场感应系统，从而使总放电电流限制在转子扇形体总载流容量的范围里。
21.如权利要求20的电动力场发生器，其特征在于运行电极温度通过可移动的热调节棒来控制，棒与一个或多个阴极或者栅极以及一个低温散热源热耦合。
22.如权利要求20的电动力场发生器，其特征在于电压控制系统进一步用来施加逆向交流信号反馈到放电电流中，使得转子电路交流电压幅度被限制在所希望或必需的数值内。
23.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于外壳的每个正极区被划分为多个径向扇形块，绝缘部分把每个扇形块与相邻的扇形块隔开。
24.如权利要求23的电动力场发生器，其特征在于场感应系统的每个组件由多个平面平行电极阵列组成，每个阵列与正极外壳区的径向扇形块电耦合。
25.如权利要求23的电动力场发生器，其特征在于每个正极外壳区被划分为36个径向扇形块。
26.如权利要求23的电动力场发生器，其特征在于还包含每个正极外壳区位于外壳的轴线上的一个中心扇形块，这些扇形块每个都和相应的正极外壳区的径向扇形块电隔离。
27.如权利要求26的电动力场发生器，其特征在于每个中心扇形块使用绝缘材料制造。
28.如权利要求26的电动力场发生器，其特征在于位于每个正极外壳区四个方位基点的单独的径向扇形块与该正极外壳区的一个导电中心扇形块电并联。
29.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于主外壳冷却系统包括一个或多个用于输送高温热传导流体的主热导管，还并入一个用来预加热热传导流体的加热器，还依次包括阴极电阻器，电介质缓冲体和主阴极。
30.如权利要求29的电动力场发生器，其特征在于高温热传导流体为液态钠。
31.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于主阴极材料从一组纯钨金属，钨及其合金中选择，它们在钍中浸渍或已经被浸渍过。
32.如权利要求1的电动力场发生器中，其特征在于主阴极电阻器使用陶瓷材料制成，在运行温度下它们具有导电性能。
33.如权利要求32的电动力场发生器，其特征在于陶瓷阴极电阻器材料可以从一组滑石和堇青石系列的化合物中选择。
34.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于封装有每个主阴极电阻器的电介质缓冲体用钛酸铋钠制成。
35.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于还含有一个次级外壳冷却或热传导系统，它包括一个或多个其内输送热传导流体的次级热导管并且与外壳的中性区和负极区热耦合。
36.如权利要求35的电动力场发生器，其特征在于热传导流体为低温冷却剂。
37.如权利要求36的电动力场发生器，其特征在于热传导流体为从一组液态空气，液氮和液氦中选择的液化气体。
38.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于还包含有多个同样的固定电磁电枢，以两个圆形组或阵列放置在外壳容积内，一个阵列在转子上表面上方，另一个则在下表面下方，每个电枢包括：
一个铁磁体或芯，第一末端区与转子相邻，第二末端区与外壳中性区相邻，两者间有一段长度，其横截面积小于任一末端区横截面积；和
至少一个缠绕在芯任一末端区的电绕组，电绕组中的电流在芯中感应出一个磁场，与转子或外电场叠加。
39.如权利要求38的电动力场发生器，其特征在于每个电枢有两个绕组，包括：
第一个绕组，位于在第一末端区，其中第一个绕组的电流引起的磁场叠加在转子上；
第二个绕组，位于在第二末端区，其中第二个绕组的电流引起的磁场叠加在外电场上；
40.如权利要求38的电动力场发生器，其特征在于电枢芯材料从一组纯退火铁和低碳钢中选择。
41.如权利要求38的电动力场发生器，其特征在于还含有一个直流电源与每个固定电枢的至少一个绕组电耦合连接。
42.如权利要求38的电动力场发生器，其特征在于还包含一个交流电源与每个固定电枢的至少一个绕组电耦合连接。
43.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于一个或多个驱动马达的机械输出通过每个马达机械输出上的一个齿轮与转子相连，每个驱动马达的机械输出啮合一个或多个围绕转子内圆边的从动环齿轮。
44.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于还包含有一对用来支承转子的滚动轴承组件或滚珠轴承座圈，其中一个围绕转子上表面，一个围绕转子下表面，两个滚珠轴承座圈则安装在转子外圆边附近；每个滚珠轴承座圈包括固定在转子上的第一滚槽半体或滚道，固定在外壳上与第一滚道相对的第二滚道，在它们中间形成一个轴承滚珠轨道，多个轴承滚珠放置在滚珠轨道里。
45.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于还包含有一个在壳体里的中心控制舱，位于转子的孔或内圆边里。
46.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于阴极电阻器各包括一个固定的降低电压的抽头，由此一个自带的或外部的电负载连接在固定接头和主阴极之间。
47.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于热传导系统与外部热交换器热耦合。
48.如权利要求1的电动力场发生器，其特征在于包括一个或多个超导电流存贮环，用作存放和取回在太空的真空长期运行中周围电子电荷的可用贮备物。
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