ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2004 года по МПК H02N1/08 

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике к может бить использовано в качестве мобильного источника электроэнергии на электромобилях и других видах электротранспорта, а в виде стационарного источника может быть реализовано в качестве электростанций или поставщика зарядов статического электричества.

Известен емкостный электростатический генератор, содержащий корпус с закрепленным в нем статором, выполненным в виде установленных диаметрально противоположно двух групп параллельно расположенных изолированных металлических пластин. Ротор выполнен в виде набора изолированных металлических пластин, расположенных между пластинами статора параллельно им и электрически соединенных с пластинами коллектора, щетки токосъема расположены диаметрально противоположно и соединены с нагрузкой. Пластины статора и ротора работают в диэлектрической жидкости (Патент RU 2075154 C1, H 02 N 1/08, 1997 г.).

Недостатком этого устройства являются маловероятная практическая применимость, маломощность, использование диэлектрической жидкости и связанные с ней проблемы.

Известен электростатический генератор дискового типа с рядом металлических секторов, расположенных по окружности взаимодействующих дисков. Он снабжен токосъемными щетками и уравнителями. В нем с целью повышения мощности применены группы секторов, соединенных между собой общим металлическим основанием и образующих ряд элементарных дисковых генераторов, диски которых расположены один за другим в аксиальном направлении и укреплены на общих изолирующих основаниях в виде концентрических цилиндров. В генераторе применены вращающиеся в разные стороны системы взаимодействующих между собой дисков.

Недостатками этого устройства являются его низкий КПД, сложность и маловероятная практическая его применимость, практическая невозможность его создания в крупных размерах, а значит и невозможность повышения мощности за счет этого, постоянная зависимость от внешнего источника энергии для вращения (Авт. свид. SU 60935 А, МПК 7 H 02 N 1/08, 1939 г. По своей сути это устройство наиболее близко к заявленному.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение большего потенциала и большего количества зарядов статического электричества, создание из них электрического тока для практического применения, повышение КПД генератора, повышение надежности, мощности, универсальности, легкости, простоты, практической применимости.

Указанная задача достигается тем, что в электростатическом генераторе ротор изготовлен из нескольких пластмассовых дисков с гладкой поверхностью, с впрессованными в боковые поверхности с обеих сторон полосами металлической фольги в форме многолучевой звезды с разомкнутыми концами в центре, соединенными электрически с коллектором, установленными на полом ведущем валу, кинематически соединенном с ведомым валом, поочередно: закрепленные на валу и свободно вращающиеся, а вместе вращающиеся в противоположные стороны и на минимальном расстоянии относительно друг друга между диэлектрическими щетками возбуждения и металлическими гребенками съема зарядов статического электричества, соединенных электрически с коллектором.

Вращение дисков в противоположные стороны обеспечивает ведомый вал со шкивами, кинематически соединенными с ведущим валом ременной передачей в форме цифры 8, и со шкивами свободно вращающихся дисков на ведущем валу.

На чертеже схематично изображен электростатический генератор.

Электростатический генератор содержит пластмассовые диски - 1, 2, установленные на ведущем полом валу - 3, с впрессованными полосами металлической фольги - 4 на боковых поверхностях - 5, с разомкнутыми концами - 6 в центре, соединенными через контактные кольца со щетками - 7, и проводником - 8, в полости ведущего вала - 3, и коллектором - 9, щетки возбуждения - 10 из диэлектрического волокна, установленные на изоляторах - 11 и изолированных стойках - 12, металлические гребенки - 13 съема зарядов, установленные на изоляторах - 14 и изолированных стойках - 15, соединенных проводниками - 16 между собой, и с коллектором - 9 через контактные кольца со щетками - 17, ведомый вал - 18, co шкивами - 19, соединенными кинематически - 20 со шкивами - 21 свободно вращающихся дисков - 2 на ведущем валу - 3, шкивы - 22, 23 на ведущем и ведомом валах - 3, 18, соединеных кинематически - 24, электродвигатель – 25, установленный на ведущем валу.

Электростатический генератор работает следующим образом. При включении электродвигателя - 25 начинает вращаться ведущий вал - 3 с установленными на нем и закрепленными дисками - 1. Одновременно через кинематическое соединение - 22, 23, 24 начинает вращаться в противоположную сторону ведомый вал - 18 со шкивами - 19, кинематически соединенными - 20 со шкивами - 21 свободно вращающихся дисков - 2 на ведущем валу - 3. Боковые поверхности - 5 дисков слегка касаются волокон щеток возбуждения - 10, установленных на изоляторах - 11 и изолированных стойках - 12, создающих вместе с молекулами воздуха и электрическим полем земли заряды статического электричества на боковых поверхностях - 5 дисков - 1, 2. Часть зарядов статического электричества уходит через металлическую фольгу - 4 с разомкнутых концов - 6 на коллектор - 9 через проводники - 8 в полости вала - 3 с дисков - 1, закрепленных на валу, часть зарядов с дисков - 2 уходит на коллектор – 9 таким же образом, но через контактные кольца со щетками - 7. Другая часть зарядов снимается металлическими гребенками - 13 и идет через проводники - 16 и контактные кольца со щетками - 17 на коллектор - 9. Металлические гребенки изготовлены в форме ершиков и расположены по радиусу дисков, не касаясь их, и соединены между собой соответственно знакам зарядов "+ или -". Так же соединены между собой концы - 6 фольги - 4 всех дисков. Для предотвращения обратного тока зарядов на проводниках - 8, 16 устанавливаются диоды.

Изготовление дисков возможно из той же пластмассы, что и музыкальные диски, а волокна щеток возбуждения - из синтетической нити. Запуск генератора возможен от 1-го автомобильного аккумулятора с помощью автомобильного стартера, дальнейшая его работа происходит от получаемой энергии. При диаметре дисков 10-15 метров потенциал зарядов может достигать миллиона вольт. Для увеличения силы тока возможна установка электронного блока усиления тока. При небольшом диаметре дисков их обороты не превышают 100 оборотов в минуту, а при большом диаметре обороты дисков не более 30 оборотов в минуту.

Для вращения валов достаточно малосильного и малооборотистого электромотора, т.к. валы вращаются свободно, их трение невелико, а сопротивление вращению отсутствует.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, и может быть реализовано в качестве мобильного источника электричества для электромобилей и другого электротранспорта, а также в качестве стационарного источника статического электричества и электроэнергии, может быть использовано в промышленности. Техническим результатом является повышение КПД генератора, повышение надежности, универсальности и простоты. В электростатическом генераторе ротор изготовлен из нескольких пластмассовых дисков с гладкой поверхностью с впрессованными в боковые поверхности с обеих сторон полосами металлической фольги в форме многолучевой звезды с разомкнутыми концами в центре, соединенными электрически с коллектором, установленными на полом ведущем валу, кинематически соединенном с ведомым валом, поочередно: закрепленные на валу и свободно вращающиеся, а вместе вращающиеся в противоположные стороны и на минимальном расстоянии относительно друг друга между диэлектрическими щетками возбуждения и металлическими гребенками съема зарядов статического электричества, соединенных электрически с коллектором. Вращение дисков в противоположные стороны обеспечивает ведомый вал со шкивами, кинематически соединенными с ведущим валом ременной передачей в форме цифры 8 и со шкивами свободно вращающихся дисков на ведущем валу. 1 ил.

Электростатический генератор, содержащий параллельно установленные диски, ведущий и ведомый валы, кинематически соединенные между собой с обеспечением вращения соседних дисков в противоположные стороны, щетки возбуждения и гребенки съема зарядов, электрически соединенные с коллектором, отличающийся тем, что диски выполнены из пластмассы с гладкой поверхностью, на боковых поверхностях каждого диска впрессованы полосы из металлической фольги в форме многолучевой звезды с разомкнутыми концами в центре, ведущий вал выполнен полым, а диски, закрепленные и вращающиеся на валу, вращаются между диэлектрическими щетками возбуждения и металлическими гребенками съема зарядов.