本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種電子電荷位移發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的發(fā)電裝置由磁電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能，它的輸入和輸出功率始終保持正比例關(guān)系。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是，提出一種電子電荷位移發(fā)電裝置，以小的輸入功率獲得大的輸出功率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：所述電子電荷位移發(fā)電裝置包括第一電場輥子、第二電場輥子、設(shè)置于所述第一電場輥子一側(cè)的第一接電板、設(shè)置于所述第二電場輥子一側(cè)的第二接電板、繞過所述第一電場輥子和第二電場輥子并作循環(huán)運轉(zhuǎn)的環(huán)形集電板傳送帶、驅(qū)動所述集電板傳送帶運轉(zhuǎn)的動力裝置，以及直流電壓供電裝置；所述第一電場輥子、第二電場輥子相互絕緣；所述集電板傳送帶上設(shè)置有沿集電板傳送帶運轉(zhuǎn)方向排列的至少兩個集電板，所述集電板的上面和下面均設(shè)置有絕緣層，各個集電板之間為絕緣的；所述集電板上設(shè)置有導電接頭；當集電板運行至所述第一接電板位置時，該位置處的集電板的導電接頭與第一接電板成導電連接，當集電板運行至所述第二接電板位置時，該位置處的集電板的導電接頭與第二接電板成導電連接；所述第一接電板與負載的一端連接而第二接電板與負載的另一端連接，所述第一接電板接地；直流電壓供電裝置的正極接第一電場輥子而該直流電壓供電裝置的負極接第二電場輥子，或者是直流電壓供電裝置的負極接第一電場輥子而該直流電壓供電裝置的正極接第二電場輥子。

進一步地，所述第一電場輥子、第二電場輥子、第一接電板、第二接電板、集電板傳送帶組成一個發(fā)電裝置單元；所述電子電荷位移發(fā)電裝置由至少一個所述發(fā)電裝置單元組成；所述電子電荷位移發(fā)電裝置還包括帶動各個發(fā)電裝置單元的集電板傳送帶運轉(zhuǎn)且由所述動力裝置驅(qū)動的皮帶；所述各個第一接電板相互連接，所述各個第二接電板相互連接。

在實際應用中，可以設(shè)置兩個或更多的上述發(fā)電裝置單元，通過動力裝置驅(qū)動皮帶，皮帶帶動各個集電板傳送帶運轉(zhuǎn)。

進一步地，所述集電板設(shè)有介電材料層。

進一步地，所述介電材料層設(shè)置在所述集電板的內(nèi)層，即當集電板運行至近所述第一電場輥子或第二電場輥子時，介電材料層位于靠近所述第一電場輥子或第二電場輥子的一側(cè)。

進一步地，所述集電板為由導電材料制成的多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起結(jié)構(gòu)；所述多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起導電體結(jié)構(gòu)中設(shè)置有介電材料。通過將集電板設(shè)置為多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)集電板的大比表面積，由此可以顯著增加電子流動的通路；并且，在所述多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起結(jié)構(gòu)中設(shè)置介電材料?？梢燥@著增加電荷儲存能力，即增加電荷量。

進一步地，所述第一電場輥子和/或第二電場輥子外表面設(shè)有介電材料層。

進一步地，所述介電材料為介電常數(shù)不小于10的陶瓷、云母、氧化鉭或玻璃。

進一步地，各個集電板之間設(shè)置有絕緣材料或設(shè)置有絕緣層。

進一步地，所述動力裝置為電動機。

所述第一電場輥子、第二電場輥子均由導電材料制成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過電場輥子和集電板傳送帶的組合，通過電子電荷位移以及同性電荷的相斥力產(chǎn)生高電壓電荷的電流，由此大大提高發(fā)電機輸出功率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一實施例的電子電荷位移發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，U為感生電壓，I為離子電流；箭頭A₁、A₂為示例性的集電板傳送帶的運轉(zhuǎn)方向；箭頭A₃為電子傳遞方向，箭頭方向不對本發(fā)明作出限制；

圖2為本發(fā)明的集電板的結(jié)構(gòu)的俯視圖，

圖3為本發(fā)明的集電板的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明的第二實施例的電子電荷位移發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的電子電荷位移發(fā)電裝置的實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

在上述附圖中：

1、第一電場輥子，2、第二電場輥子，3、第一接電板，4、第二接電板，5、集電板傳送帶，6、第一絕緣層，7、第二絕緣層，8、第三絕緣層，9、集電板，91、導電板，92、介電材料層，93、導電接頭，10、直流電壓供電裝置，11、皮帶，12、組合固定支架，13、負載，141、第一二極管，142、第二二極管，15、動力裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

第一實施例

圖1為本發(fā)明的第一實施例的電子電荷位移發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的集電板的結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖1、圖2所示，一種電子電荷位移發(fā)電裝置，包括第一電場輥子1、第二電場輥子2、設(shè)置于所述第一電場輥子1一側(cè)的第一接電板3、設(shè)置于所述第二電場輥子2一側(cè)的第二接電板4、繞過所述第一電場輥子1和第二電場輥子2并作循環(huán)運轉(zhuǎn)的環(huán)形集電板傳送帶5、驅(qū)動所述集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)的動力裝置15，以及直流電壓供電裝置10；所述第一電場輥子1、第二電場輥子2相互絕緣；所述集電板傳送帶5上設(shè)置有沿集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)方向排列的至少兩個集電板9，所述集電板9的上面和下面均設(shè)置有絕緣層，各個集電板9之間為絕緣的；所述集電板9上設(shè)置有導電接頭93；當集電板9運行至所述第一接電板3位置時，該位置處的集電板9的導電接頭93與第一接電板3成導電連接，當集電板9運行至所述第二接電板4位置時，該位置處的集電板9的導電接頭93與第二接電板4成導電連接。第一電場輥子1和/或第二電場輥子2外表面設(shè)有介電材料層。集電板9的導電接頭93可以設(shè)置在集電板9的一端，如圖2所示的位置，導電接頭93也可以設(shè)置在集電板9中間或其他合適的位置。

集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)的速度可進行選擇，一般不小于1m/s，優(yōu)選不小于10m/s。直流電壓供電裝置10可采用直流電源，即直流電源的正、負電極分別與第一電場輥子1、第二電場輥子2連接。動力裝置15可采用電動機。動力裝置15通過驅(qū)動第一電場輥子1、第二電場輥子2而驅(qū)動集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)。

集電板傳送帶5上設(shè)置有沿集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)方向排列的至少兩個集電板9。集電板傳送帶5上的各個集電板9彼此絕緣。集電板9的上面設(shè)置有第一絕緣層6，集電板9的下面設(shè)置有第二絕緣層7，各個集電板9之間設(shè)置有絕緣材料或設(shè)置有第三絕緣層8。集電板9上設(shè)置有導電接頭93。當集電板9運行至所述第一接電板3位置時，該位置處的集電板9的導電接頭93與第一接電板3成導電連接，當集電板9運行至所述第二接電板4位置時，該位置處的集電板9的導電接頭93與第二接電板4成導電連接。

所述第一接電板3與負載13的一端連接而第二接電板4與負載13的另一端連接，所述第一接電板3接地；直流電壓供電裝置10的正極接第一電場輥子1而該直流供電裝置的負極接第二電場輥子2，或者是直流電壓供電裝置10的負極接第一電場輥子1而該直流電壓供電裝置10的正極接第二電場輥子2。

若直流電壓供電裝置10為第一電場輥子1提供負電，為第二電場輥子2提供正電，且第二電場輥子2，則原理相似，不再贅述。

如圖3所示，集電板9由導電板91、介電材料層92組成，所述介電材料層92優(yōu)選設(shè)置在內(nèi)層，即當集電板9運行至近所述(第一或第二)電場輥子時，介電材料層92于靠近所述電場輥子的一側(cè)。介電材料層92中設(shè)置有介電材料，介電材料可采用介電常數(shù)不小于10的陶瓷、云母、氧化鉭或玻璃等。

集電板9也可采用由導電材料制成的多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起結(jié)構(gòu)。多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起結(jié)構(gòu)中設(shè)置有介電材料。介電材料可采用介電常數(shù)不小于10的陶瓷、云母、氧化鉭或玻璃等。

參見圖1，在本發(fā)明的工作原理是：初始狀態(tài)時，直流電壓供電裝置10的正極接第一電場輥子1而負極接第二電場輥子2，帶正電荷的第一電場輥子1使集電板傳送帶5包繞在該第一電場輥子1上的帶體部分上的集電板9生成負電荷，即第一電場輥子1通電以后，第一電場輥子1的外壁產(chǎn)生大量正離子電荷，所述正離子電荷吸引集電板9產(chǎn)生負離子電荷。集電板9含介電材料的結(jié)構(gòu)使集電板9可以有效富集大量負離子電荷，而當直流電壓供電裝置10施加一定電壓后，集電板9上就生成大量的負離子電荷；第一接電板3接地，有利于大量負離子電荷的產(chǎn)生；隨著集電板傳送帶5按圖1中箭頭A1方向運行，帶大量負離子電荷的所述集電板9進入第二電場輥子2的負電場區(qū)域而受到該負電場的同性相斥的作用，使集電板9上負離子電荷的電動勢得到成倍提高；從而獲得大的輸出功率。這是因為，在這個過程中，直流電壓供電裝置10向所述第一電場輥子1和第二電場輥子2提供感生電壓而無功率消耗，卻能大幅提高集電板9足量負電荷的電動勢；本發(fā)電裝置的輸入功率僅為驅(qū)動集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)所需功率，其中包括幾乎可以忽略不計的集電板9運行中克服相應電場作用力，即感應了負電荷的集電板9在隨集電板9驅(qū)離第一電場輥子1時需克服的異性相吸的電場作用力和集電板9進入第二電場輥子電場時同性相斥的作用力；發(fā)電裝置的輸入功率比起輸出功率來要小得多。

上述過程中，參見圖1和圖5，在第一電場輥子1和它附近區(qū)域的集電板之間形成一個帶電的電容，其中該處的集電板帶負離子電荷，隨著集電板傳送帶的運行，該帶負離子電荷的集電板運行到第二電場輥子2所在區(qū)域(第二電場輥子外側(cè))，受到第二電場輥子的同性負離子電場的相斥作用，就有負離子電荷向負載流動，在第二電場輥子2部位的集電板與第一電場輥子1部位的集電板之間以及負載形成回路。

亦即(參見圖1)，集電板傳送帶上的集電板運行到第一電場輥子位置后，受到第一電場輥子的正離子電荷作用而產(chǎn)生大量的負離子電荷；隨后所述集電板脫離第一電場輥子，進入第二電場輥子位置，受到第二電場輥子的同性負離子電場的相斥的作用，產(chǎn)生大量的負離子電流流出。

上述過程中，直流電壓供電裝置10向所述第一電場輥子1和第二電場輥子2提供感生電壓而無功率消耗的原因是，由于第一電場輥子1和第二電場輥子2同相應集電板之間是絕緣的，且第一電場輥子1和第二電場輥子2同所述接電板也是絕緣的，它們之間沒有電流產(chǎn)生；加之第一電場輥子1和第二電場輥子2之間也是絕緣的，并且第一電場輥子和第二電場輥子極化后產(chǎn)生大量離子電荷，不再有電流流動，所以該直流電壓供電裝置10沒有功率消耗。

圖5為由直流電壓供電裝置10供電的本發(fā)明的電子電荷位移發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，虛線框內(nèi)表示直流電壓供電裝置10。

亦即，本發(fā)明中，若直流電壓供電裝置10供給第一電場輥子1上的電壓越高，則集電板9的電荷量越大，集電板9上產(chǎn)生的電荷與第二電場輥子2上的電荷性質(zhì)相同而產(chǎn)生的斥力較大，則可以產(chǎn)生很大的感生電壓V和離子電流I。由于發(fā)電裝置的輸出功率為P＝V*I，由此，本發(fā)明的發(fā)電裝置可以得到很大的輸出功率。

第二實施例

圖4為本發(fā)明的第二實施例的電子電荷位移發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述第一電場輥子1、第二電場輥子2、第一接電板3、第二接電板4、集電板傳送帶5組成一個發(fā)電裝置單元；發(fā)電裝置由至少一個發(fā)電裝置單元組成；還包括帶動各個發(fā)電裝置單元的集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)且由所述動力裝置15驅(qū)動的皮帶11；所述各個第一接電板3相互連接，所述各個第二接電板4相互連接。

動力裝置15可采用電動機。

第二實施例的相應結(jié)構(gòu)與工作過程與第一實施例相同。

本發(fā)明中，接電板與集電板的連接(接觸)，可以采用滾動接觸，或者其他任何適宜的接觸方式。

所述多個發(fā)電裝置單元可以集成驅(qū)動(參見圖4)，也可以單個發(fā)電裝置單元獨立驅(qū)動。

在本發(fā)明中，為了提高輸出功率，即為了得到效率更高的電子電荷位移發(fā)電裝置，研究人員通過深入理論分析和大量而反復的試驗選優(yōu)，采用了如下創(chuàng)新性措施：

(1)增高直流電壓供電裝置10的電壓，第一電場輥子1、第二電場輥子2上的電荷量增大；

(2)增大集電板的面積，例如增加集電板9長度，其中集電板9長度的方向是與集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)方向垂直的方向；

(3)在極板結(jié)構(gòu)中設(shè)置高介電系數(shù)的介電材料，可以顯著增加電荷量。所述介電材料可采用介電常數(shù)不小于10的陶瓷、云母、氧化鉭或玻璃等。若集電板9設(shè)置為由導電材料制成的多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起結(jié)構(gòu)，則在多孔隙結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)或針狀凸起結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置所述介電材料。其中，多孔隙結(jié)構(gòu)可采用海綿狀的結(jié)構(gòu)或其它類似結(jié)構(gòu)增大表面積；

(4)設(shè)置較高的集電板傳送帶5的運轉(zhuǎn)速度，本發(fā)明中，設(shè)置集電板傳送帶5的運轉(zhuǎn)速度為不小于1m/s，優(yōu)選不小于10m/s；

(5)采用多個第一電場輥子1、第二電場輥子2，即每組設(shè)置一個第一電場輥子1、一個第二電場輥子2，則各個發(fā)電裝置單元中得到的電能通過累加得到更大的發(fā)電輸出功率。

本發(fā)明所述的電子電荷位移發(fā)電裝置產(chǎn)生的功率與產(chǎn)生的離子電流I和感生電壓U成正比。感生電壓U實測約為第一電場輥子1和第二電場輥子2上施加的電壓的1/3-1/2。

由于離子電流與集電極9產(chǎn)生的電荷量成正比，且電荷量與集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)速度、集電極9的表面積、介電材料的介電系數(shù)成正比，因此，本發(fā)明所述的電子電荷位移發(fā)電裝置產(chǎn)生的功率與集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)速度、集電極9的表面積、介電材料的介電系數(shù)均成正比。

若集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)速度為1.1m/s，集電極9寬度為1m，集電極9之間絕緣部分的寬度為0.1m，則每1s(秒)，集電板傳送帶5經(jīng)過的距離為1m(米)的集電板，即經(jīng)過1m²(平方米)的集電板9。其中集電極9的寬度為沿集電板傳送帶5運轉(zhuǎn)方向的集電極9的寬度。

公知的是，對于每1m²(平方米)的集電板9，利用高介電系數(shù)陶瓷作為介電材料，在第一電場輥子1和第二電場輥子2上施加10000V(伏特)電壓時，每1m²集電板可產(chǎn)生0.01庫倫的電荷量。根據(jù)實測值，感生電壓約為3000-4000V，則本發(fā)明的電子電荷位移發(fā)電裝置的輸出功率較大，可以滿足實際需求。

采用如下參數(shù)：集電板9的長度為1m，介電材料層92中采用介電系數(shù)為10000的介電材料，集電板傳送帶5的運轉(zhuǎn)速度為10m/s，在第一電場輥子1和第二電場輥子2上施加的電壓為10×10⁴V，則根據(jù)分析及試驗，在1s內(nèi)，根據(jù)實測值，本發(fā)明的電子電荷位移發(fā)電裝置產(chǎn)生的感生電壓V約為3×10⁴V，產(chǎn)生的離子電流I約為1A，則本發(fā)明的電子電荷位移發(fā)電裝置的輸出功率為30kW。帶動傳動所需功率為1.1KW，本發(fā)明大大提高了發(fā)電裝置的輸出功率和發(fā)電效率，可以滿足實際需求。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。