CN1862930A

CN1862930A - 陶瓷发电机

Info

Publication number: CN1862930A
Application number: CN 200610072175
Authority: CN
Inventors: 冯连阶
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2006-11-15
Also published as: CN101320937B; WO2007118412A1; CN101320937A

Abstract

一种陶瓷发电机，由定极片和动极片组成，动极片是一个圆形绝缘基板上等分间隔设置动电极d和反极性区e，在动电极d表面披覆陶瓷介质层，定极片是一个环形绝缘基板上等分区域间隔设置第一定电极a和第二定电极b，若干片定极片和若干片动极片交替安置，分别组成定子和转子。动电极d连接充电电路，定电极a、b分别连接输出x、y线，构成单相发电机，定极片可等分间隔a、b、c三个定电极，构成三相发电机。本发明陶瓷发电机，实现了旋转方式的变电容发电，采用陶瓷介质，缩小了体积，便于实现单相三相甚至多相发电，发电效率高，是一种易于实现产业化生产的变电容发电装置。

Description

陶瓷发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别涉及一种变电容式陶瓷发电机。

背景技术

现有的发电装置主要是电磁感应发电机，由于需要线圈和导磁材料，结构复杂、体积较大、重量较大，并且在工作过程中容易发热，必须适当的冷却，一般效率受到一定限制。

变电容式发电机已经提出不少的形式，一般也存在直线运动的结构不合理、发电量小、实现困难等缺陷。

发明内容

本发明提供一种结构简单、容量大的变电容式陶瓷发电机。

本发明陶瓷发电机，包括定子和转子，所述定子由固定在机壳上的若干定极片和固定在机轴上的若干动极片组成，所述动极片是一个圆形绝缘基板上等分间隔设置动导体片和空白区，所述动导体片构成动电极d，在所述动电极d表面披覆陶瓷介质层，所述定极片是一个环形绝缘基板上等分区域间隔设置定导体片，所述两个定导体片分别构成第一定电极a和第二定电极b，所述定极片和动极片交替安置。

本发明陶瓷发电机，所述动电极d连接外部的由二极管D1、激励电源E0和电容C0组成的充电电路，所述激励电源E0和电容C0并联后的另一端连接零线，所述第一定电极a连接输出x线，并通过二极管D2接零线，所述第二定电极b输出y线，并通过二极管D3接零线，所述二极管D2、D3连接零线的极性和所述二极管D1连接激励电源E0的极性相反。

本发明陶瓷发电机，所述动极片是一个圆形绝缘基板上可以等分间隔设置若干动导体片和空白区，其总数量为偶数2N，所述动导体片并联构成动电极d，在所述动电极d表面披覆陶瓷介质层，所述定极片是一个环形绝缘基板上等分区域间隔顺序设置若干定导体片，其数量也为2N，其中偶数定导体片构成第一定电极a，奇数定导体片构成第二定电极b，

本发明陶瓷发电机，在定极片上设置定三个定导体片，分别构成第一定电极a、第二定电极b、第三定电极c，所述第一定电极a连接输出x线，所述第二定电极b连接输出y线，所述第三定电极c连接输出z线，所述三个输出线x、y、z分别通过二极管D2、D3、D4连接零线，所述二极管D4的连接极性和所述二极管D2、D3相同，构成三相发电机。

本发明陶瓷发电机，三个输出线x、y、z中的任意两线连接一个连接自动调整电路，所述自动调整电路连接所述激励电源E0。

本发明陶瓷发电机，实现了旋转方式的变电容发电，采用陶瓷介质，缩小了体积，增大了电容量，便于实现单相三相甚至多相发电，是一种易于实现产业化生产的变电容发电装置。

附图说明

图1是本发明陶瓷发电机的整机示意图；

图2是本发明陶瓷发电机动极片的示意图；

图3是本发明陶瓷发电机定极片的示意图；

图4是本发明陶瓷发电机多极动极片示意图；

图5是本发明陶瓷发电机多极定极片示意图；

图6是本发明陶瓷发电机三相发电动极片示意图；

图7是本发明陶瓷发电机三相发电定极片示意图；

图8是本发明陶瓷发电机的基本应用电原理图；

图9是本发明陶瓷发电机的三相电原理图；

图10是本发明陶瓷发电机的静电电压提升电原理图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明，下面结合实施例作更详尽的说明。

陶瓷发电机由安装在机壳11上的定子和安装在机轴10上的转子构成。定子和转子分别由多组定极片13和动极片12组成(见图1)，交错安置，形成一个大的可变化的电容，组成定子的定极板13的数量和组成转子的动极板12的数量可以根据实际需要选择。

每个定极片13的结构示意图见图3，由固定在环型绝缘基片1定导体片2、3构成，这两个定导体片分别构成第一定电极a和第二定电极b。

每一个动极片5的结构示意图见图2，在圆形绝缘基板5上固定约二分之一面积弱的动导体片7，剩余的二分之一面积为空白区8，动导体片7构成动电极d，空白区8作为反极性区(即和定子同极性)e。

为保证绝缘和增加电容量，动导体片7表面贴有介电系数非常高的介电物质6(见图1)，比如，高介电陶瓷片或用于制作电解电容的电解质片等凡是能提高介电系数ε的有效物质。

一块动导体片7加一块空白区8，为2个极。根据原动机转速的不同，本发电机的动极片12可以制成4极(见图4)，就是有两个动导体片7a、7b和两个空白区8a、8b，两个动导体片并联构成动电极d，此时的定极片也同样在成相应的4极(见图5)，就是按顺序安置四个定导体片2a、3a、2b、3b，其中定导体片2a、2b并联构成第一定电极a，定导体片3a、3b构成第二定电极b。同理，动极片5和定极片1还可以做成8极甚至更多极。

发电机的电气连接可见图8，发电机有两路输出x、y，第一定电极a连接输出x，第二定电极b连接输出y，两路输出x、y分别经二极管D₂、D₃连接零线0；动电极d经一二极管D₁连接激励电源E₀，激励电源E₀并联一个电容C₀，另一端接零线0，电容C₀为激励电源E₀的电压起稳定作用。

当转子12转到某个角度时，其上的动极片5上动电极d和定子13上的定极片1上的第一定电极a重合，构成一个完整的电容C1，此时激励电源E₀向第一定电极a和动电极d的充电；转过180度后，动电极d和第二定电极b构成完整的电容C2，电容C1被强制拆开，第一定电极a成为孤立导体，而被强迫放电，此时电容C2的形成为第一定电极a的强迫放电提供回路，就是第一定电极a通过输出回路x、y向第二定电极b放电，这就在输出回路x、y形成了输出电压和电流；反之，转子12再转180度，第二定电极b又通过输出回路x、y向第一定电极a放电。

构成C1和C2的必不可少的d片，它每时每刻都处于构成C1和C2的组合态。C1和C2是一样的，在以下计算中，视为电容C，当某一时刻动电极d和第一定电极a相对面积(S)为最大时，此时电容C值为最大。

C＝ε₀ε_rS/R

R是动电极d和第一定电极a间的距离。

由于激励电源E₀的存在，激励电源E₀将对电容C1(或C2)充电，此时动电极d充电电量为Q+，第一定电极a为Q-。

Q＝|Q+|＝|Q-|＝CU

U是第一定电极a和动电极d两端建立的电压。

本机输出电压，取决于激励电源E₀，由于电路一定会有电阻，充电电压U应小于E₀但接近于E₀。

根据Q＝CU

当输出x、y腾空时，U→∞，电压将无限制升高，为此本发电机不允许空载运行。否则绝缘很容易被击穿。

本发电机输出电流I(平均值)，取决于本机最大电容量C。从以上分析可以看出，Q每周充放电各一次：

I＝2fQ 因Q＝CU，所以I＝2fCU

假定C可以做成100μf，频率f＝50Hz，充电电压U＝1000V

I＝2fCU＝2×50×0.0001×1000＝10(A)

单相时输出功率P＝IU＝10×1000＝10(KW)

本机可以输出正弦波或其它波形。只要优化组合定、转子上有效区的几何图形就可以了。

本发明也可以做成三相发电机，其动极片12和单相相同(见图6)，由一个动导体片7和空白区8组成，形成一个动电极d，其定极片13则分为三个独立定导体片2c、3c、4c(见图7)，分别构成定电极a、b、c，其具体电气连接电路见图9。三个定电极a、b、c依次分别连接输出x、y、z。在三相发电机中，随着转子12的转动，电容C的放电依次在定电极a、b；定电极b、c；定电极c、a之间进行。

同样按上述单相发电机电容量的三相发电机，其输出功率P＝3IU＝30(KW)

根据本发明的原理制作的三相发电机具体体积参数如下：

根据上述30KW发电机参数，

C＝ε₀ε_rS/R

取ε₀＝8.85×10^-12库仑²/(牛顿·米²)≈9.0×10^-12库仑²/(牛顿·米2⁾

ε_r＝10000(采用高介电陶瓷片，厚度1.0mm，耐压3KV)

S＝1m²

R＝0.001m

代入以上公式得C＝90μf

令圆片状电容导体片直径Φ＝600mm双面。

考虑电机转轴和隔离带占去15％的面积，纯有效面积

S＝πR²×85％×2＝0.45m²

所需电容片数估算：300÷90÷0.45＝7.3(片)

取整数为转子8片，定子9片

令转子每片5mm，定子每片4mm，计76mm。

在三相发电机中，可以加装自动调节电路，见图9，选三个输出中任意两相连接由取样对比电路、整形反馈电路、自动调整电路组成的自动调节电路，控制可调整的激励电源E₀，便可以实现输出端对输入端的反馈控制，保证输出电压的稳定。

在三相发电机中，动极片5和定极片1同样也可以做成2、4、8极甚至更多极。

在实际使用中，为进一步减小极板中涡流的存在，可以把一块完整的极板作成并联的多个小块极板。

本发明陶瓷发电机还可以做成超高压直流发电机，其具体电路见图10。和前面不同的是，第一定电极a通过一个二极管D5连接一个超高压整流二极电子管G1的阴极，第二定电极b也通过一个二极管D6连接该超高压整流二极电子管G1的阴极，该电子管耐压在数万伏以上，从而在该电子管G1的阳极获得超过万伏以上的直流电压。

本发电机内部无线圈，不产生磁场，转子是克服电场力而作功，在输出同等功率的前提下，其中某种力(指电场力和磁场力)来得小些，那么它在运转过程中所受到的阻力就小，运转轻便，才能节能高效，反之就是费功费力，低效。经实际测试，下面给出两组数据，仅供参考。

一、磁场每KW产生的引力约为1750kg(直流)；

二、电场每KW产生的引力约为500kg。

可以说本发电机节能高效，本发电机是传统发电机的换代产品。

本发明的陶瓷发电机，彻底改变了电磁发电的一统天下，提供一种结构简单，易于生产，易于维护的新型发电装置，本发明能量转换效率高于传统发电机。

Claims

1、一种陶瓷发电机，包括定子和转子，其特征在于，所述定子由固定在机壳(11)上的若干定极片(13)和固定在机轴(10)上的若干动极片(12)组成，所述动极片(12)是一个圆形绝缘基板(5)上等分间隔设置动导体片(7)和空白区(8)，所述动导体片(7)构成动电极d，在所述动电极d表面披覆陶瓷介质层(6)，所述定极片(13)是一个环形绝缘基板(1)上等分区域间隔设置定导体片(2、3)，所述定导体片(2)构成第一定电极a，所述定导体片(3)构成第二定电极b，所述定极片(13)和动极片(12)交替安置。

2、根据权利要求1的陶瓷发电机，其特征在于所述动电极d连接外部的由二极管D1、激励电源EO和电容CO组成的充电电路，所述激励电源EO和电容CO并联后的另一端连接零线，所述第一定电极a连接输出x线，并通过二极管D2接零线，所述第二定电极b输出y线，并通过二极管D3接零线，所述二极管D2、D3连接零线的极性和所述二极管D1连接激励电源EO的极性相反。

3、根据权利要求2的陶瓷发电机，其特征在于所述动极片(12)是一个圆形绝缘基板(5)上等分间隔设置若干动导体片和空白区，其总数量为简单偶数2N，所述动导体片(7a、7b)并联构成动电极d，在所述动电极d表面披覆陶瓷介质层(6a、6b)，所述定极片(13)是一个环形绝缘基板(1)上等分区域间隔顺序设置定导体片，其数量也为2N，其中偶数定导体片(2a、2b)构成第一定电极a，奇数定导体片(3a、3b)构成第二定电极b。

4、根据权利要求2的陶瓷发电机，其特征在于在定极片(13)上设置定导体片(2c、3c、4c)，分别构成第一定电极a、第二定电极b、第三定电极c，所述第一定电极a连接输出x线，所述第二定电极b连接输出y线，所述第三定电极c连接输出z线，所述三个输出线x、y、z分别通过二极管D2、D3、D4连接零线，所述二极管D4的连接极性和所述二极管D2、D3相同，构成三相发电机。

5、根据权利要求4的陶瓷发电机，其特征在于三个输出线x、y、z中的任意两线连接一个连接自动调整电路，所述自动调整电路连接所述激励电源EO。