一种静电感应发电机以及用电系统的制作方法

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其是涉及一种静电感应发电机以及用电系统。

背景技术：

当前所普遍使用的交流发电机均利用电磁感应原理，使导体切割磁感线发电。这种发电机最大的弊端在于，不仅结构复杂，而且随着使用时间的延长，其发电效率会大幅度降低，因为转子中的电流本身也在产生变化的磁场，这种磁场的长时间存在，会导致定子上的永磁铁退磁，从而导致发电效率越来越低。所以现在所使用的大型三相交变发电机，都在定子上采用电磁铁来防止因为定子退磁而导致的发电机效率下降，但是电磁铁要产生磁场就必须要有电流，上面的做法虽然保证了磁场的稳定但也消耗了电能。

因此，基于上述问题，交流发电机不管采用永磁铁定子还是电磁铁定子发电，其发电效率都不会太高。同样的，直流发电机其发电原理也是电磁感应，所以也会面临交流发电机所要面对的问题。

综上所述，现有技术中的交流发电机和直流发电机均存在使用寿命短、发电效率低的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种静电感应发电机以及用电系统，以解决现有技术中存在的交流发电机和直流发电机使用寿命短、发电效率低的技术问题。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种静电感应发电机，所述静电感应发电机包括：

相对设置的正极板组件和负极板组件，分别用于连接电源的正极和负极；所述正极板组件包括至少一个正极层板，所述负极板组件包括至少一个负极层板；

转动结构，设置在所述正极板组件与所述负极板组件之间；

所述转动结构包括转动组件和相对设置在所述转动组件上的至少一对层式电容组件；所述层式电容组件包括至少两层平行设置的材料层，至少两层所述材料层的内侧一端相连接并在相邻的两层材料层之间构成可穿插所述正极层板或所述负极层板的第一穿插间隙；

一对静触点，用于连接用电器的两端；

至少一对动触点，电连接在至少一对所述层式电容组件的内侧一端，用于在所述转动组件的驱动旋转下与所述一对静触点反复接触。

上述静电感应发电机，所述转动组件包括转筒；

多对所述层式电容组件相间隔的沿所述转筒的外壁周向设置。

上述静电感应发电机，相邻所述层式电容组件之间通过绝缘连接件绝缘连接。

上述静电感应发电机，所述转动组件包括具有转轴的底座；

所述转轴穿插在所述转筒内，与所述转筒相对转动连接。

上述静电感应发电机，所述一对静触点对称设置在所述转轴的外壁。

上述静电感应发电机，多层所述正极层板与多层所述材料层依次间隔穿插设置；

和\或，多层所述负极层板与多层所述材料层依次间隔穿插设置。

上述静电感应发电机，所述材料层、所述正极层板和\或所述负极层板包括扇形、矩形、三角形或梯形。

上述静电感应发电机，所述材料层呈扇形；

每对所述层式电容组件的材料层的半径和\或圆心角相等。

上述静电感应发电机，所述材料层、所述正极层板和所述负极层板均呈扇形；

所述材料层、所述正极层板和所述负极层板的半径和\或圆心角相等。

本实用新型实施例还提供了一种用电系统，包括如上所述的静电感应发电机。

本实用新型提供的静电感应发电机，包括：相对设置的正极板组件和负极板组件，分别用于连接电源的正极和负极，所述正极板组件包括至少一个正极层板，所述负极板组件包括至少一个负极层板；转动结构，设置在所述正极板组件与所述负极板组件之间，可处于正极板组件与负极板组件之间形成的电场中。所述转动结构包括转动组件和相对设置在所述转动组件上的至少一对层式电容组件；所述层式电容组件包括至少两层平行设置的材料层，至少两层所述材料层的内侧一端相连接并在相邻的两层材料层之间构成可穿插所述正极层板或所述负极层板的第一穿插间隙，从而层式电容组件的材料层可以在正极层板或负极层板的电场的作用下，感应带电。静电感应发电机还包括用于连接用电器两端的一对静触点以及电连接在至少一对所述层式电容组件上的至少一对动触点，该动触点用于在所述转动组件的驱动旋转下与所述一对静触点反复接触，从而动触点可以将层式电容组件的材料层上感应带电产生的电荷传输给静触点，由静触点将电荷传输至用电器，为用电器提供电能。本实用新型实施例提供的静电感应发电机，可以在没有磁场参与的情况下，由正极板组件和负极板组件之间的电场，使转动结构的层式电容组件感应带电，从而避免了电磁感应发电机的永磁体退磁以及电磁铁消耗电能的弊端，进而利用静电感应原理进行工作以提高发电机的使用寿命，且层式电容组件的材料层可以携带更多的电荷，从而进一步提高机械能转换为电能的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的静电感应发电机的俯视图；

图2为图1所示的静电感应发电机的主剖视图；

图3为图1所示的静电感应发电机的第一原理图；

图4为图1所示的静电感应发电机的第二原理图。

附图标记：

1-正极板组件；2-负极板组件；

3-电源；4-电源正极；

5-电源负极；6-正极层板；

7-负极层板；8-转动结构；

9-转动组件；10-层式电容组件；

11-材料层；12-第一穿插间隙；

13-静触点；14-动触点；

15-转筒；16-转轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的静电感应发电机的俯视图；图2为图1所示的静电感应发电机的主剖视图；如图1-2所示，本实施例提供的静电感应发电机，包括：

相对设置的正极板组件1和负极板组件2，分别用于连接电源3的电源正极4和电源负极5；所述正极板组件1包括至少一个正极层板6，所述负极板组件2包括至少一个负极层板7；转动结构8，设置在所述正极板组件1与所述负极板组件2之间；所述转动结构8包括转动组件9和相对设置在所述转动组件9上的至少一对层式电容组件10；所述层式电容组件10包括至少两层平行设置的材料层11，至少两层所述材料层11的内侧一端相连接并在相邻的两层材料层11之间构成可穿插所述正极层板6或所述负极层板7的第一穿插间隙12；一对静触点13，用于连接用电器的两端；至少一对动触点14，电连接在至少一对所述层式电容组件10上，用于在所述转动组件9的驱动旋转下与所述一对静触点13反复接触。

这里，正极板组件1和负极板组件2相对设置，且分别用于连接电源3的电源正极4和电源负极5，从而正极板组件1带有正电，负极板组件2带有负电。其中，正极板组件1包括至少一个正极层板6，正极层板6带有正电，负极板组件2包括至少一个负极层板7，负极层板7带有负电，这样就能够利用带正电的正极层板6和带负电的负极层板7在正极层板6和负极层板7之间形成电场，也即具备形成电场的基本结构；当然，所述正极层板6和负极层板7的数量可以设置多个，例如多个所述正极层板6和负极层板7分别层层设置。

接下来，转动结构8设置在正极板组件1与负极板组件2之间，从而可处于正极板组件1与负极板组件2之间形成的电场中，继而便具备利用静电感应原理发电的基本条件。其中，转动结构8的至少一对层式电容组件10可以在转动组件9的带动下进行旋转，我们先选取一实施例，也即，采用一对层式电容组件10与转动组件9进行连接，利用转动组件9驱动一对层式电容组件10定轴转动，一对层式电容组件10中的每个层式电容组件10包括至少两层平行设置的材料层11，在该实施例中，对应于一对层式电容组件10也选取两层平行设置的材料层11与之配合，使层式电容组件10的相邻的两层材料层11之间构成第一穿插间隙12，可与正极层板6或负极层板7相互穿插，在该层式电容组件10定轴旋转时，能够不断交替的与正极层板6或负极层板7相互穿插。需要说明的是，虽然正极层板6或负极层板7穿插在所述第一穿插间隙12中，但是不与形成所述第一穿插间隙12的两层材料层11之间的内壁发生接触和电荷转移。

另外，静电感应发电机还具有用于连接用电器的一对静触点13，以及电连接在至少一对所述层式电容组件10上的至少一对动触点14，在该实施例中，一对所述层式电容组件10上设置有一对用于与所述一对静触点13反复接触的动触点14。动触点14在转动组件9的驱动旋转下时，便可以实现与所述一对静触点13反复接触，这样的话，便使层式电容组件10的材料层11可以在正极层板6或负极层板7的电场的作用下，感应带电。

具体的说，基于上述结构，当一对所述层式电容组件10在转动的过程中，可以在正极板组件1和负极板组件2形成的电场中，使其上的一对动触点14与所述一对静触点13反复接触，从而根据静电感应原理，便可以使电荷在一对所述层式电容组件10、其上的一对动触点14、所述一对静触点13和用电器之间移动，从而生成电流，供用电器使用。也即，一端的动触点14可以将一端层式电容组件10的材料层11上的电荷传输给一端静触点13，该端的静触点13再将电荷传输至用电器，经过用电器后从另一端的静触点13、另一端的动触点14至另一端的对应的层式电容组件10的材料层11上，以此过程使电荷移动产生电流，为用电器提供电能。

重要的是，由于正极板组件1的正极层板6和负极板组件2的负极层板7采用了板式的结构，同时配合的，层式电容组件10的材料层11也采用了板式的结构，通过两者的相对穿插配合，使正极层板6或负极层板7与层式电容组件10的材料层11的每层之间感应带电，这样就能够大大的增加电荷的转移量，进而使每次电流的电荷转移量大大提升，提高供电效果。

可以采取的，上述转动组件9可以包括转筒15,使多对层式电容组件10相间隔的沿所述转筒15的外壁周向设置，从而使多对层式电容组件10在转动组件9的驱动下旋转，参考前文，类似的多对层式电容组件10的相邻两层材料层11之间构成的第一穿插间隙12，可以交替地穿插正极层板6或负极层板7，且正极层板6或负极层板7可以与层式电容组件10的材料层11正对。

这样的话，可以在转筒15转一圈的时候，也即所述转动结构8转动一周，便能够使多对层式电容组件10的材料层11上具有的多对动触点14多次的与连接用电器的所述一对静触点13相接触，可想而知，每对层式电容组件10的材料层11均可以感应带电，每当一对动触点14与所述一对静触点13相接触一次，便可以根据静电感应原理生成一次电流(发生一次电荷的转移)，从而根据该结构便可以通过增加层式电容组件10的对数，来提高所述转动结构8转动一周的放电次数及所转移的电荷量，从而就加大了电荷转移效率，提高发电效果。

上述相邻的层式电容组件10之间可以通过绝缘连接件绝缘连接，从而每个层式电容组件10之间彼此不导通，保证每个层式电容组件10上的电荷不会移动到其他层式电容组件10上，当然也可以使相邻的层式电容组件10之间完全断开(隔离)而形成不导通的目的。

上述所述转动组件9还可以包括具有转轴16的底座，利用底座可以方便静电感应发电机在工作时的稳定性，其中，转轴16可以穿插在上述的转筒15内，与所述转筒15相对转动连接，从而转筒15可以在转轴16的带动下进行旋转，进而带动转动组件9上的层式电容组件10旋转，使层式电容组件10的相邻两层材料层11之间构成的第一穿插间隙12，可以交替地穿插正极层板6或负极层板7，且正极层板6或负极层板7可以与层式电容组件10的材料层11正对，从而根据静电感应原理进行发电。

上述的一对静触点13可以对称设置在转轴16的外壁，可以与层式电容组件10上的至少一对动触点14相互接触。需要说明的是，如图1的结构，所述层式电容组件10的材料层11在与转筒15的外壁相连接时，其连接位置是环绕转筒15外壁的周向有一段距离的，在静触点13与动触点14相互接触转移电荷的时候，只需要利用与所述层式电容组件10的材料层11相电连接的两个动触点14能够同时与所述一对静触点13相接触，电连接以转移电荷即可，所以也不限定所述静触点13对称的设置在转轴16的外壁上，只需要与所述层式电容组件10的材料层11相电连接的两个动触点14的相对位置形成配合，在上述所述的环绕转筒15外壁的周向有一段距离的连接位置上对应设置即可。当然，上述的一对静触点13可以对称设置在转轴16的外壁是优选，可方便制造或使用。

另外还需要说明的是，上述多层正极层板6与多层材料层11依次间隔穿插设置；和\或，多层负极层板7与多层材料层11依次间隔穿插设置，这样每层材料层11均可以在多层正极层板6和\或多层负极层板7的电场的作用下，感应带电，从而产生大量的电荷。

这里，可以不对材料层11、正极层板6及负极层板7的形状进行限制，上述材料层11、正极层板6和\或负极层板7包括扇形、矩形、三角形或梯形。

优选地，上述材料层11呈扇形，每对层式电容组件10的材料层11的半径和\或圆心角相等，如以圆形的圆心为中心，将圆形平均分为n个扇形，每个扇形形状可以对应上述材料层11的形状。

优选地，上述材料层11、正极层板6和负极层板7均呈扇形，从而材料层11可以与正极层板6和负极层板7的形状相对应，进而可以在正极层板6或负极层板7的电场作用下感应带电。

优选地，上述材料层11、正极层板6和负极层板7的半径和\或圆心角相等，这样材料层11可以与正极层板6和负极层板7的形状相同，进而可以最大限度地在正极层板6或负极层板7的电场作用下感应带电。

上述电源3可以为任意一种现有技术中的直流电源或高压发生器，可以为正极板组件1和负极板组件2提供稳定且较强的电场。

这里，上述材料层11、正极层板6和负极层板7的材料可以为导电金属材料，如铜、铝等材料，或者为表面镀有金属材料的绝缘材料，还可以为电容材料，如石墨材料等。

结合图3，下面对本实用新型实施例提供的静电感应发电机的工作原理进行说明。

假设上述转动组件9上设置有两对层式电容组件10，转动结构8按照顺时针旋转。以该两对层式电容组件A、B、C、D为例，其中，层式电容组件A和层式电容组件B为一对层式电容组件10，层式电容组件C和层式电容组件D为一对层式电容组件10。层式电容组件A、B、C、D在转动结构8的带动下进行旋转，当层式电容组件A旋转至与正极板组件1相对的位置时；相应地，此时层式电容组件B旋转至与负极板组件2相对的位置。此时，层式电容组件A上的动触点14会与靠近正极板组件1的一个静触点13接触，层式电容组件B上的动触点14会与靠近负极板组件2的另一个静触点13接触；此时，层式电容组件A、层式电容组件B、一对静触点13、一对动触点14以及用电器全部接通，由于静电感应现象，便会在层式电容组件A和层式电容组件B之间发生电荷转移，这些转移的电荷经过用电器就会形成一次瞬间电流，电荷转移完毕之后，层式电容组件A、用电器和层式电容组件B三者之间达到静电平衡状态，瞬间电流结束，此时，层式电容组件A带有负电荷，层式电容组件B带有正电荷。

转动结构8按照预设方向接着转动，层式电容组件A和层式电容组件B旋转远离正极板组件1和负极板组件2之后，层式电容组件C旋转至与正极板组件1相对的位置，层式电容组件D旋转至与负极板组件2相对的位置，与上述的层式电容组件A与层式电容组件B同理，也会生成一次瞬间电流。

当转动结构8继续按照预设方向转动，层式电容组件A和层式电容组件B互换位置，即层式电容组件B旋转至与正极板组件1相对的位置，层式电容组件A旋转至与负极板组件2相对的位置，此时，两个静触点13与层式电容组件A和层式电容组件B上的动触点14相接触，此时，层式电容组件A、层式电容组件B、一对静触点13、一对动触点14以及用电器全部接通，由于层式电容组件A在前次平衡状态下带有负电荷，层式电容组件B在前次平衡状态下带有正电荷，带正电荷的层式电容组件B与正极板组件1相斥，带负电荷的层式电容组件A与负极板组件2相斥，电荷需要重新分布才能再次达到静电平衡状态，此时，层式电容组件A、层式电容组件B、一对静触点13、一对动触点14以及用电器所构成的通路之间又会生成一次瞬间电流，瞬间电流结束之后，层式电容组件A、用电器和层式电容组件B再次到达静电平衡状态，此时，层式电容组件A带有正电荷，层式电容组件B带有负电荷。

转动结构8按照预设方向接着转动，层式电容组件B和层式电容组件A旋转远离正极板组件1和负极板组件2之后，层式电容组件D旋转至与正极板组件1相对的位置，层式电容组件C旋转至与负极板组件2相对的位置，与上述的层式电容组件A与层式电容组件B同理，也会生成一次瞬间电流。

转动结构8按照预设方向接着转动，层式电容组件A与层式电容组件B再次回到起点位置，此时转动结构8刚好转完一周，在这一周的转动过程中，层式电容组件A、层式电容组件B、层式电容组件C与层式电容组件D，共产生四次瞬间电流，如果不断的用外力带动转动结构8旋转，那么就会有源源不断的电流经过用电器做功，为用电器提供电能。

同理，如图4所示，如果在转动组件9上设置四对层式电容组件10(A、B、C、D、E、F、G、H)，那么转动结构8转动一周就会有八次电流，如果不断的用外力带动转动结构8旋转，那么就会有源源不断的电流经过用电器做功，为用电器提供电能。

本实用新型实施例还提供了一种用电系统，包括如上所述的静电感应发电机。

由于所述静电感应发电机的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不再赘述。

所以，任何有关于所述静电感应发电机的技术内容，均可参考前文对于所述静电感应发电机的记载即可。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。