CN1604453A

CN1604453A - 静电感应电源

Info

Publication number: CN1604453A
Application number: CN 200410090803
Authority: CN
Inventors: 刘毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2005-04-06

Abstract

静电感应电源属于电源设备领域，利用驻极体具有永久静电场的特点及屏蔽技术，通过静电场力做功产生电能，解决非电场力作功产生电能而存在的不足；具有经电极化处理的双电极驻极体，其组成为：在电介质基材(3)的两个侧面上分别附着有导电材料(1)和(2)；双电极驻极体的两侧各有一组集电极体，分别由相应的正、负集电极体和功能体三者共同组成，三者的结构组成均是在电介质基材的一个侧面上附着有相应的导电材料；导电材料分别装有并引出相应的接线柱和开关；整体式绝缘封装在金属壳体(24)内；有益之处：双电极驻极体形成的电场源具有静电场，并能对集电极体发生静电感应而产生感应电场并能长久储存电能，屏蔽静电场，感应电场力即能对外电路负载R放电做功，充电→储电→放电→充电可反复长久使用，无磨损、无污染、耗能极微，成本低，适用范围广，并能稳定连续的对外电路负载放电做功。

Description

静电感应电源

技术领域

本发明属于电源设备领域，涉及一种静电感应电源。

背景技术

现有技术中的普通电源，都是利用非电场力做功转换产生电动势来维持电源两级的电势差，常见的方式有：机械能转换、化学能转换、电磁能转换等方式，分别存在着磨损、污染、耗能高等不足，并且容量较小，就普通的蓄电池而言，既便能以充电方式重复利用，其寿命也是较短的。

发明内容

解决的技术问题：

提供一种静电感应电源，能克服现有技术中存在的不足，利用驻极体具有永久静电场的特点及屏蔽技术，通过其静电场力做功产生电能，具有无磨损、无污染、耗能极微的特点，能方便自由地反复进行感应充电，能永久性地储存电能和对外电路负载放电做功，并且电容量范围大，同时成本低，适用范围广。

采用的技术方案：

静电感应电源，具有绝缘封装的金属壳体24，并有负、正集电极体的接线柱，其特征在于：中间具有双电极驻极体，其组成如下，在电介质基材3的左、右两个侧面上分别附着有导电材料1和2，三者组成的双电极电介质基材经电极化处理而成为双电极驻极体；双电极驻极体的左、右两侧各有一组集电极体，左组集电极体组成顺序如下：紧挨导电材料1为电介质基材4，其外侧面上附着有导电材料5，紧挨导电材料5为电介质基材6，其外侧面上附着有导电材料7，紧挨导电材料7为电介质基材8，其外侧面上附着有导电材料9；右组集电极体组成顺序如下：紧挨导电材料2为电介质基材10，其外侧面上附着有导电材料11，紧挨导电材料11为电介质基材12，其外侧面上附着有导电材料13，紧挨导电材料13为电介质基材14，其外侧面上附着有导电材料15；导电材料5和7上分别装有并引出负、正集电极体的接线柱16和17，并且相互间接有转换开关HK₁，导电材料11和13上分别装有并引出正、负集电极体的接线柱18和19，并且相互间接有转换开关HK₂；导电材料1和9上分别装有并引出接线柱20和21，并且相互间接有隔离开关GK₁，导电材料2和15上分别装有并引出接线柱22和23，并且相互间接有隔离开关GK₂。

有益效果：静电感应电源，基材3附着有导电材料1和2而制成的双电极电介质基材经电极化处理后即成为双电极驻极体，它具有静电场，当隔离开关GK₁断开，转换开关HK₁直接连通导电材料5和7时，该静电场对左组集电极体发生静电感应，基材6和导电材料7组成的正集电极体中的自由电子在静电场力的作用下经转换开关HK₁定向移动至并堆积在基材4和导电材料5组成的负集电极体上，同时在静电场力的作用下，正、负集电极体之间形成与静电场方向相反的感应电场，这是一个充电(即电荷分离，以下同)的过程，当该感应电场强度与静电场强度二者绝对数值相等时，将转换开关HK₁断开，充电结束，则自由电子就被驻留、储存在负集电极体上—即储电，此时，接通隔离开关GK₁，双电极驻极体的静电场被屏蔽，其静电场力对左组集电极体不再发生静电感应，如果同时通过转换开关HK₁和HK₁′接通外电路负载R，感应电场力即能对负载R放电做功；左组集电极体放电做功后可以再次被感应充电，充电→储电→放电→充电，如此反复长久运行，同理，右组集电极体也能通过相应的转换开关HK₂、HK₂′和隔离开关GK₂的调控如此反复长久运行。因此，具有无磨损、无污染、耗能极微的特点，能方便自由地反复进行感应充电→储电→放电→充电，并且电容量范围大，同时成本低，适用范围广，并且左、右两组集电极体交替运行，能对外电路连续提供电能。

附图说明

图1、基本结构组成示意图；

图2、带调控电路时电路原理方框图；

图3、带调控电路时运行示意图；

具体实施方式

结合附图进一步详加说明；

如图1和3所示，导电材料1和2是采用真空镀膜法镀在基材3的左、右两个侧面上，或者是采用粘接法粘在基材3的左、右两个侧面上；导电材料5、7、9、11、13和15是采用真空镀膜法分别镀在基材ε4、6、8、10、12和14的外侧面上，或者是采用粘接法分别粘在基材4、6、8、10、12和14的外侧面上。

如图1和3所示，基材3、4、6、8、10、12和14均呈薄膜电介质状；左组集电极体中的负、正集电极体、基材8与导电材料9组成的功能体三者与右组集电极体中的正、负集电极体、基材14与导电材料23组成的功能体三者和双电极驻极体共七者叠加式或叠加并卷绕式紧密组合成为一体。其中双电极驻极体相当于电源ε，左组集电极体中的负、正集电极体组合相当于电容器C₁，右组集电极体中的正、负集电极体组合相当于电容器C₂，而电容器C₁、C₂经电源ε充电并储存电荷后能对外电路负载放电做功，并能反复长久运行；长久使用后，静电感应电源的双电极驻极体的表面电荷衰减过大时可以再次对其进行电极化处理，而进一步延长使用寿命。

将静电感应电源的左、右两组集电极体或两台以上的静电感应电源的多组集电极体并列式与调控电路和相应的外电路负载连接，即能构成可对外电路连续提供电能的感应电能储、供系统，在系统运行中静电感应电源有的在放电做功，有的在充电、储电，并且在调控电路的自动调控下，相互自动切换，从而保证连续稳定的对外电路负载放电做功。

如图2所示，调控电路结构组成如下：静电感应电源25通过电源开关26—即DYK将电源引入电压变换器27，该电压变换器27提供所需工作电压，一路为直流或交流供外电路负载33，另一路为直流供调控电路；同时静电感应电源25接取样器28，该取样器28通过相应的接线柱取出静电感应电源25的电压信号送入比较器29，与基准电压比较后的信号送入程控器30，程控器30发出相应指令送入并启动相应的驱动电路31，并通过相应的执行电路32调控相应的静电感应电源25的运行状态，或者调控同一台静电感应电源25中的左、右两组集电极体的运行状态，充电、储电、或放电。

如图3所示，驱动电路31驱动执行电路32(包括继电器J₁、J₂、J₃、J₄并联锁电源开关DYK的继电器J₅和J₆)调控静电感应电源25的左、右两组集电极体的运行状态；左组集电极体正处于充电状态：继电器J₁呈断开态，即导电材料1和9相互断开，继电器J₂的触点呈J_2-1态，即导电材料5和7相互直接连通，此时，双电极驻极体所具有的静电场未被屏蔽，该静电场对左组集电极体发生静电感应，其正集电极体中的自由电子在静电场力的作用下经J_2-1向负集电极体定向移动，直至达到感应电场强度与静电场强度平衡时定向移动结束，完成充电过程；充电完成后，继电器J₂的触点自动呈J_2-0态，即导电材料5和7相互断开，则自由电子就被驻留、储存在负集电极体上，处于储电状态；在充电和储电的状态下，电源DYK的继电器J₅和J₆对左组集电极体而言始终呈断开态。

如图3所示，右组集电极体正处于放电状态，放电一般发生在充电完成以后或储电过程中，电源开关DYK的继电器J₅和J₆的触点分别呈J_5-2和J_6-2态，即接通右组集电极体的外电路负载，继电器J₃呈接通态，即导电材料2和15相互直接连通，此时，双电极驻极体所具有的静电场被屏蔽，故该静电场不会再对右组集电极体发生静电感应，也就不影响右组集电极体对外电路负载放电做功，继电器J₄的触点呈J_4-2态，与J_5-2、J_6-2一起，接通右集电极体的外电路负载，放电做功。当放电到一定程度，右组集电极体会自动转入充电状态。

同一台静电感应电源25，在未接通外电路负载的状态下，既使继电器J₁和J₃呈接通态时，左、右集电极体依然均处于储电状态，并且左、右集电极体可同步或不同步地进行充电、储电；同理两台以上的静电感应电源25的多组集电极体并列式与调控电路和相应的外电路负载连接，会自动调控集电极体的运行状况，保证连续稳定的对外电路负载放电做功。

所谓驻极体，是指具有长期储存极化和空间电荷能力的功能材料体。

所谓静电感应，是指处于静电场中的金属导电体中的自由电子将在静电场力的作用下，沿静电场的反方向做定向移动。

所谓屏蔽，是指电场屏蔽，即处在电场中的金属罩内的任何一点的电场强度均为零。

电介质基材3选用有机高分子聚合材料，尤其是具有高极化强度、耐高温、高介电常数的有机高分子聚合材料，如聚偏二氟乙烯(PVDF)，或者选用无机材料，如二氧化硅。

电介质基材4、6、8、10、12和14选用有机高分子聚合材料，尤其是具有耐高温、高介电常数的有机高分子聚合材料，如聚偏二氟乙烯。

导电材料1、2和9、15选用同一种金属导电材料，如：铝、镍、铜。

导电材料5、7、11和13选用同一种高表面积的导电材料，如：纳米碳管材料、活性炭材料、多孔电极材料或发泡电极材料；或选用不同种的导电材料，如：负集电极体储电的导电材料5和13选用具有高表面积的导电材料；正集电极体储电的导电材料7和11选用金属导电材料，如铝、镍、铜。

关于双电极电介质基材的电极化，先将电介质基材3进行电极化得到表面静电势差之后，再于其两个侧面上分别附着导电材料1和2，或者先在电介质基材3的两个侧面上分别附着导电材料1和2后，再进行电极化处理。电极化处理的方法为：采用热解法，在具有外加电场的条件下，对被电极化体加热，使电介质基材3内的偶极子极化，然后再冷却定型，取消外电场后，极化、空间电荷即被长期贮存，即形成电场源，具有静电场性质，或者采用电晕法、幅射法、击穿法进行电极化。

Claims

1、静电感应电源，具有绝缘封装的金属壳体(24)，并有负、正集电极体的接线柱，其特征在于：中间具有双电极驻极体，其组成如下，在电介质基材(3)的左、右两个侧面上分别附着有导电材料(1)和(2)，三者组成的双电极电介质基材经电极化处理而成为双电极驻极体；双电极驻极体的左、右两侧各有一组集电极体，左组集电极体组成顺序如下：紧挨导电材料(1)为电介质基材(4)，其外侧面上附着有导电材料(5)，紧挨导电材料(5)为电介质基材(6)，其外侧面上附着有导电材料(7)，紧挨导电材料(7)为电介质基材(8)，其外侧面上附着有导电材料(9)；右组集电极体组成顺序如下：紧挨导电材料(2)为电介质基材(10)，其外侧面上附着有导电材料(11)，紧挨导电材料(11)为电介质基材(12)，其外侧面上附着有导电材料(13)，紧挨导电材料(13)为电介质基材(14)，其外侧面上附着有导电材料(15)；导电材料(5)和(7)上分别装有并引出负、正集电极体的接线柱(16)和(17)，并且相互间接有转换开关HK₁，导电材料(11)和(13)上分别装有并引出正、负集电极体的接线柱(18)和(19)，并且相互间接有转换开关HK₂；导电材料(1)和(9)上分别装有并引出接线柱(20)和(21)，并且相互间接有隔离开关GK₁，导电材料(2)和(15)上分别装有并引出接线柱(22)和(23)，并且相互间接有隔离开关GK₂。

2、根据权利要求1所述的静电感应电源，其特征在于：导电材料(1)和(2)是采用真空镀膜法镀在基材(3)的左、右两个侧面上，或者是采用粘接法粘在基材(3)的左、右两个侧面上；导电材料(5)、(7)、(9)、(11)、(13)和(15)是采用真空镀膜法分别镀在基材(4)、(6)、(8)、(10)、(12)和(14)的外侧面上，或者是采用粘接法分别粘在基材(4)、(6)、(8)、(10)、(12)和(14)的外侧面上。

3、根据权利要求1或2所述的静电感应电源，其特征在于：基材(3)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)和(14)均呈薄膜电介质状；左组集电极体中的负、正集电极体、基材(8)与导电材料(9)组成的功能体三者与右组集电极体中的正、负集电极体、基材(14)与导电材料(23)组成的功能体三者和双电极驻极体共七者口叠加式或叠加并卷绕式紧密组合成为一体。

4、根据权利要求1或2所述的静电感应电源，其特征在于：电介质基材(3)选用有机高分子聚合材料，尤其是具有高极化强度、耐高温、高介电常数的有机高分子聚合材料，如聚偏二氟乙烯，或者选用无机材料，如二氧化硅；

电介质基材(4)、(6)、(8)、(10)、(12)和(14)选用有机高分子聚合材料，尤其是具有耐高温、高介电常数的有机高分子聚合材料，如聚偏二氟乙烯；

导电材料(1)、(2)和(9)、(15)选用同一种金属导电材料，如：铝、镍、铜；

导电材料(5)、(7)、(11)和(13)选用同一种高表面积的导电材料，如：纳米碳管材料、活性炭材料、多孔电极材料或发泡电极材料；或选用不同种的导电材料，如：负集电极体储电的导电材料(5)和(13)选用具有高表面积的导电材料；正集电极体储电的导电材料(7)和(11)选用金属导电材料，如铝、镍、铜。

5、根据权利要求3所述的静电感应电源，其特征在于：电介质基材(3)选用有机高分子聚合材料，尤其是具有高极化强度、耐高温、高介电常数的有机高分子聚合材料，如聚偏二氟乙烯，或者选用无机材料，如二氧化硅；

6、根据权利要求1、2或5所述的静电感应电源，其特征在于：还具有调控电路结构组成如下，静电感应电源(25)通过电源开关(26)—即DYK将电源引入电压变换器(27)，该电压变换器(27)提供所需工作电压，一路为直流或交流供外电路负载(33)，另一路为直流供调控电路；同时静电感应电源(25)接取样器(28)，该取样器(28)通过相应的接线柱取出静电感应电源(25)的电压信号送入比较器(29)，与基准电压比较后的信号送入和程控器(30)，程控器(30)发出相应指令送入并启动相应的驱动电路(31)，并通过相应的执行电路(32)调控相应的静电感应电源(25)的运行状态，或者调控同一台静电感应电源(25)中的左、右两组集电极体的运行状态，充电、储电、或放电。

7、根据权利要求3所述的静电感应电源，其特征在于：还具有调控电路结构组成如下，静电感应电源(25)通过电源开关(26)—即DYK将电源引入电压变换器(27)，该电压变换器(27)提供所需工作电压，一路为直流或交流供外电路负载(33)，另一路为直流供调控电路；同时静电感应电源(25)接取样器(28)，该取样器(28)通过相应的接线柱取出静电感应电源(25)的电压信号送入比较器(29)，与基准电压比较后的信号送入和程控器(30)，程控器(30)发出相应指令送入并启动相应的驱动电路(31)，并通过相应的执行电路(32)调控相应的静电感应电源(25)的运行状态，或者调控同一台静电感应电源(25)中的左、右两组集电极体的运行状态，充电、储电、或放电。

8、根据权利要求4所述的静电感应电源，其特征在于：还具有调控电路结构组成如下，静电感应电源(25)通过电源开关(26)—即DYK将电源引入电压变换器(27)，该电压变换器(27)提供所需工作电压，一路为直流或交流供外电路负载(33)，另一路为直流供调控电路；同时静电感应电源(25)接取样器(28)，该取样器(28)通过相应的接线柱取出静电感应电源(25)的电压信号送入比较器(29)，与基准电压比较后的信号送入和程控器(30)，程控器(30)发出相应指令送入并启动相应的驱动电路(31)，并通过相应的执行电路(32)调控相应的静电感应电源(25)的运行状态，或者调控同一台静电感应电源(25)中的左、右两组集电极体的运行状态，充电、储电、或放电。