威廉·海德的静电发电机
本帖最后由 能量海 于 2017-8-11 07:27 编辑
第十一章：其它装置和理论
威廉·海德的静电发电机
这是他的专利的最好的描述，这里所示的是略经重新修辞的版本：
这个专利描述了一种可能会有点难以具象化的设备，所以用了一些彩色暗影部件来辅助。大体上，这是两个圆形转子在一节塑料管内旋转。这些转子产生的静电能量往往被误导为不是一种重要的功率源（尽管赫尔曼·伯劳斯顿由它产生了数百千瓦的功率）。威廉·海德（William Hyde）的这个设计具有的电输出比所需的机械输入功率大约十倍。 一个COP=10的结果无疑具有重要意义，尤其因为设备的结构还相当简单。
静电能量场发电系统
概要：
静电发电机的外部充电的电极在一对面对面的定子的部件上通过电场感应相反极性的电荷——其间一对转子在旋转中受到限制，通过在一个平面中的转子垂直于场通量的屏蔽效应，去改变电荷束缚场在面对面的转子和定子之间的链接。由这种转子旋转产生的定子之间感应的高电位差，由输出电路转换成一个降低的直流电压，以一个通过它传导的相应增加电流施加给一个负载。
美国专利文献：
2522106 静电起电器 1950年9月 费里奇 310/309
3013201 自激可变电容静电发电机 1961年12月 歌迪 322/2A
4127804 静电能转换系统 1973年11月 布鲁瑞克斯 322/2A
4151409 直流可变电容发电机 1979年4月 奥黑尔 250/212
4595852 静电发电机 1986年6月 刚德拉克 310/309
4622510 参量电机 1986年11月 卡普 322/2A
描述:
本发明是关于由一个静电场通过能量转换而产生电功率的。用静电发生器把静电场转化能量为有用的电能作为技术例证已通过美国专利2,522,106、3,013,201、4,127,804、4,151,409和4,595,852号的披露而为人们所熟知。通常，伴随着这种现有技术的静电发生器的能量转换过程都涉及到机械能的输入去分隔电荷，使输出的相当大的部分源自于机械能的转换。
因此，本发明的一个重要目的是提供一种静电发电机，其中的电功率是源自于有着最小机械功率输入的静电磁场的。
摘要：
依照本发明，静电场建立在电极之间——外部维持相反极性的电荷电位，而一对内部定子盘有着被电介质隔开的部分表面，以限制其上从电场感应到的电荷。一对转子盘在一个平面中垂直于场通量的连续电场内旋转，以在电极和定子盘之间定位由电场建立的电荷链。 电荷链中的这种改变是由转子的成角度地相互间隔的导电部件——以部分地从电场屏蔽定子盘——的旋转而实现的。每个转子盘带电的部分在其场中面对电极以屏蔽定子盘超过一个总的表面积，即，定子盘上的面对部分的表面的总面积的二分之一，其感应的电荷是受限制的。转子和定子上的电荷由通过转子轴建立的电互连而均衡。定子盘通过一个输出电路将定子盘之间的高电位改为降低的直流电压，以传导一个相应增加的电流通过负载，而与一个电负载进行电互连。
示图简介：
本发明的这些和其它目标和特征将由下面的描述、结合优选实施例并参照其附图而变得清晰，其中像部件或元件在附图里的所有不同视角均用相同的参考数字表示：
图.1是对应于本发明的能量转换系统的简化电气线路图。
图.2是根据本发明的一个实施例的静电发电机实施图.1的系统的侧剖面图。
图.3和图.4大体上是图.2中由剖线3—3和4—4穿过平面而取的局部剖视图。
图.5A和图.5B是图.2至图.4的静电发电机分别在静态和动态电荷分布条件下的示意性局部布局的顶视图。
图.6是根据一个实施例在图.2中所示的发电机输出电路的电气原理图。
优选实施详述：
现在仔细参考附图，图.1概略地描述了本发明由参考标号10引用的能量转换系统。如图.1所示，系统包括一对相反极性的静电电荷建立的静电场12和14，从某些外部能量源加到电极板16和18上。从而，在电极16和定子盘20之间建立了静电场12，同时电极18和定子盘22之间建立了静电场14。根据本发明，由电极和定子之间的场通量建立的静电电荷链通过在连续能量场12和14的范围内位移而周期性变化，以响应与平面对齐、垂直于其公共旋转轴和场通（如下面将要讲的）的转子24和26。
转子与电机28物理上互相连接，并绕其公共轴旋转，如图.1中所示。在转子24和26（通过电机28）的旋转期间，电能可从电场12和14提取——经过一个通常用参考号30所指的输出电路。输出电路30在图.1中以简化的方式显示，包括两对导电二极管32A、32B和34A、34B。每对二极管以相反的极性相连，而且每一对与定子20和22中的一个并联连接。每对二极管还电跨接一个电力负荷——表现为电阻器36A和36B，带有在每对二极管之间互连的电容网络38A和38B，以定子20和22之间的电压电势降低的方式，以利于增加的电流通过电负荷。
现特别参照图.2、图.3和图.4，图.1所示的能量转换系统的实际实施。电极16和18用的是圆形极板或圆盘的形式，用导电金属制成，具有外表面40和42，可适用于上面提到的来自外部源的电荷。电极18的内表面44由此而适用于维持一个与电极16的负电荷在极性上相反的正电荷——它以稳定的离子形式被保持在电极16的介质表面部分46内。能量转换系统可以被封闭在外壳48里，这个外壳是固定电极16和18的。
继续参考图.2，由壳体48以轴向相对于电极16和18固定间隔安装的定子20和22有着轴承50和52，支撑着动力的转子轴驱动轴组件，它有着导电的轴部54和56，转子24和26分别与它连接。在图.2所示的实施中，驱动电机28与轴零件54和56通过动力轴组件的不导电的轴零件58进行机械互连的——作为转子24和26同时同速旋转，并以其公共旋转轴垂直于平行间隔平面同向——电极和定子盘与其对齐。导电轴部件54和56以任何合适的样式分别被键入或者固定在转子的轮毂部分60和62上，并以凸缘部分64和66构成电刷，与定子20和22的表面相对接触，这是由静电场12和14感应的电荷去均衡相反极性的电位。
正如在图.2和图.3中更清晰的所见，转子24有数个成角度的间隔，场链控制部分68从轮毂部分60放射状地向外突出。每个转子部件68由一个导电金属制成，在轴向一侧上有着一个面70，对着相邻的电极16。 面70面对电极16通过电极16的介质表面部分46和定子盘20之间延伸的电场12而带上正电荷。虽然电场12投射通过转子部件68之间的空隙72，转子部件68本身把定子盘20部件从电场屏蔽。
转子26与转子部件74结构类似，通过间隔76互相成角度地分隔，穿过它的是电极18表面44的正电荷和定子22之间延伸的电场14。转子26的转子部件74的如图.2所示，有着介质表面部分78，面对内里的电极18的带电表面44。而转子部件74通过在表面部分78内的电场14使其带负电荷，当转子部件68已呈现所述情况时，它们还从电场屏蔽定子盘22的部分。电极16的内部介质表面部分46和转子26的介质表面部分78对防止涡电流和负电荷漏泄起着一个稳定器的作用。此外，鉴于转子和定子盘之间建立了电气连接，每个定子上的电荷与其相关联的转子上的电荷相等。
如图.2和图.4所示，定子盘20包括多个部件82——对它，电荷是受限的，是通过绝缘间隔物80互相紧密间隔开的。部件82通过转子轴部分54与转子部件68电互连。同样，定子22的部件84通过转子轴部分56与转子部件74电互连。定子部件82和84因而也由导电金属制成。定子20的每个部件82通过输出电路30与定子的每个部件84电互连。定子盘被固定地安装在壳体48内，中心安装轴承50和52，通过它连接不导电的电机轴部件58，如本发明在图.2中的实施例所示。此外，在每个定子盘的带电部件表面的总面积大于每个相关的转子盘24或26的部件上的面70或78的总面积。根据一个实施例，总的带电定子表面积是转子面面积的两倍。
根据图.6中说明的本发明的实施例，输出电路30包括两个相反极化的电容电路网38A和38B，通过相反极化二极管32A和34A的方式在定子20和22上跨接定子部件82和84的每列对齐的对。每个这些电容电路网络都有电容器86，其相对两侧由相反极化的二极管88和90连接，以使负荷终端92和94呈正电和呈负电，为运行一个电负荷建立恰当的跨电压。二极管88连接到二极管104和电容器106的一侧之间的联结点102上。二极管88也连接到电容器100的一侧和二极管32A之间的联结点上。另一方面，二极管90与二极管108和电容器100之间的联结点96互连。此外，二极管90被连接到电容器106另一侧和二极管34A之间的联结点上。电容网络38A的上述电路配置与网络38B相同——通过对齐定子部件82和84的对的方式，把它们之间的电势转化为跨负载端子92和94的一个较低的电压，以传导一个较高的负载电流。
图.5A阐明了静态条件下电极和定子之间建立的电场12和14的电荷分布，其中，每个转子部件68和74被定位于与定子部件82和84的一个排成一线，从而把交错的定子部件从电场屏蔽。由电场建立的电荷因此被限制在对着电极的、交错的定子部件内，并与刚才提到的转子和定子之间由于电互联而面对电极已产生和限制在转子部件的屏蔽面上的电荷相等。如图.5B所示，当转子转动时，通过电极和交错的定子部件82或84之间的电场建立的电荷链被运动的转子部件68或74阻断，使得先前屏蔽的定子部件变为暴露于场，以与相关的电极重建场能联系。这种作用导致定子部件82和84之间产生电势。
上述说明可以明显看出，相反极的静电能量场12和14产生并维持在外部带电的电极16和18以及内部带电的定子20和22之间——如图.5A所示的在静态条件下。旋转时，转子24和26不断地在能量场12和14内定位，在垂直于代表电极和定子之间的能量联系的场通量的方向上施力，以导致如图.5B中所表示的不同的定子部件各部分的能量联系的中断和重建。这种在电极与定子之间的能量联系的位置上的变化和电荷束缚和解放的行为在定子间产生了一个电势和电流，流过输出电路30。因此，当从电场12和14提取的能量加载时，输出电路作为场链电荷束缚和非束缚作用的结果通过转子转动诱导。如图.5B所示，通过移动转子部件68和74，把定子部件82和84从电场屏蔽，使极性的电势由于场链电荷非束缚作用而与那些外部电极16和18相反。先前屏蔽的定子部件通过移动转子部件而暴露于电场，电势极性由于场链束缚作用而与那些外部电极相同。由于通过相反极性的电场12和14在各自的转子上施加的力对垂直于这些场的公共转子轴组件起作用，这些力彼此抵消。输入到系统的能量在静电场能量转换为电能时，由此大为受限于轴承损耗和游隙，以及电阻损耗和在输出电路30中遇到的其它电损耗。
基于上述操作特点，转子的旋转与本发明对外部电场12和14不起任何实质性的作用是一致的，由于电容没有净变化，从而使系统能够用一个减少的机械能的输入转换能量，并且高效，通过在电极上电荷的最小的损失作为证据。从而，发现本发明的有效实施对于机械输入只要不到10％的电输出能。而且，根据本发明的一个原型模型，定子跨接了一个300,000伏的相对较高的输出电压。由于这种高压，输出电路30具有一个如所述的降低电压而电流培增的属性，以被选为适配多种实用系统。
第十一章：其它装置和理论
威廉·海德的静电发电机
这是他的专利的最好的描述，这里所示的是略经重新修辞的版本：
这个专利描述了一种可能会有点难以具象化的设备，所以用了一些彩色暗影部件来辅助。大体上，这是两个圆形转子在一节塑料管内旋转。这些转子产生的静电能量往往被误导为不是一种重要的功率源（尽管赫尔曼·伯劳斯顿由它产生了数百千瓦的功率）。威廉·海德（William Hyde）的这个设计具有的电输出比所需的机械输入功率大约十倍。 一个COP=10的结果无疑具有重要意义，尤其因为设备的结构还相当简单。
静电能量场发电系统
美国专利 4,897,592 1990年1月30日 发明人：威廉·H·海德
概要：
静电发电机的外部充电的电极在一对面对面的定子的部件上通过电场感应相反极性的电荷——其间一对转子在旋转中受到限制，通过在一个平面中的转子垂直于场通量的屏蔽效应，去改变电荷束缚场在面对面的转子和定子之间的链接。由这种转子旋转产生的定子之间感应的高电位差，由输出电路转换成一个降低的直流电压，以一个通过它传导的相应增加电流施加给一个负载。
美国专利文献：
2522106 静电起电器 1950年9月 费里奇 310/309
3013201 自激可变电容静电发电机 1961年12月 歌迪 322/2A
4127804 静电能转换系统 1973年11月 布鲁瑞克斯 322/2A
4151409 直流可变电容发电机 1979年4月 奥黑尔 250/212
4595852 静电发电机 1986年6月 刚德拉克 310/309
4622510 参量电机 1986年11月 卡普 322/2A
描述:
本发明是关于由一个静电场通过能量转换而产生电功率的。用静电发生器把静电场转化能量为有用的电能作为技术例证已通过美国专利2,522,106、3,013,201、4,127,804、4,151,409和4,595,852号的披露而为人们所熟知。通常，伴随着这种现有技术的静电发生器的能量转换过程都涉及到机械能的输入去分隔电荷，使输出的相当大的部分源自于机械能的转换。
因此，本发明的一个重要目的是提供一种静电发电机，其中的电功率是源自于有着最小机械功率输入的静电磁场的。
摘要：
依照本发明，静电场建立在电极之间——外部维持相反极性的电荷电位，而一对内部定子盘有着被电介质隔开的部分表面，以限制其上从电场感应到的电荷。一对转子盘在一个平面中垂直于场通量的连续电场内旋转，以在电极和定子盘之间定位由电场建立的电荷链。 电荷链中的这种改变是由转子的成角度地相互间隔的导电部件——以部分地从电场屏蔽定子盘——的旋转而实现的。每个转子盘带电的部分在其场中面对电极以屏蔽定子盘超过一个总的表面积，即，定子盘上的面对部分的表面的总面积的二分之一，其感应的电荷是受限制的。转子和定子上的电荷由通过转子轴建立的电互连而均衡。定子盘通过一个输出电路将定子盘之间的高电位改为降低的直流电压，以传导一个相应增加的电流通过负载，而与一个电负载进行电互连。
示图简介：
本发明的这些和其它目标和特征将由下面的描述、结合优选实施例并参照其附图而变得清晰，其中像部件或元件在附图里的所有不同视角均用相同的参考数字表示：
图.1是对应于本发明的能量转换系统的简化电气线路图。
图.2是根据本发明的一个实施例的静电发电机实施图.1的系统的侧剖面图。
图.3和图.4大体上是图.2中由剖线3—3和4—4穿过平面而取的局部剖视图。
图.5A和图.5B是图.2至图.4的静电发电机分别在静态和动态电荷分布条件下的示意性局部布局的顶视图。
图.6是根据一个实施例在图.2中所示的发电机输出电路的电气原理图。
优选实施详述：
现在仔细参考附图，图.1概略地描述了本发明由参考标号10引用的能量转换系统。如图.1所示，系统包括一对相反极性的静电电荷建立的静电场12和14，从某些外部能量源加到电极板16和18上。从而，在电极16和定子盘20之间建立了静电场12，同时电极18和定子盘22之间建立了静电场14。根据本发明，由电极和定子之间的场通量建立的静电电荷链通过在连续能量场12和14的范围内位移而周期性变化，以响应与平面对齐、垂直于其公共旋转轴和场通（如下面将要讲的）的转子24和26。
转子与电机28物理上互相连接，并绕其公共轴旋转，如图.1中所示。在转子24和26（通过电机28）的旋转期间，电能可从电场12和14提取——经过一个通常用参考号30所指的输出电路。输出电路30在图.1中以简化的方式显示，包括两对导电二极管32A、32B和34A、34B。每对二极管以相反的极性相连，而且每一对与定子20和22中的一个并联连接。每对二极管还电跨接一个电力负荷——表现为电阻器36A和36B，带有在每对二极管之间互连的电容网络38A和38B，以定子20和22之间的电压电势降低的方式，以利于增加的电流通过电负荷。
现特别参照图.2、图.3和图.4，图.1所示的能量转换系统的实际实施。电极16和18用的是圆形极板或圆盘的形式，用导电金属制成，具有外表面40和42，可适用于上面提到的来自外部源的电荷。电极18的内表面44由此而适用于维持一个与电极16的负电荷在极性上相反的正电荷——它以稳定的离子形式被保持在电极16的介质表面部分46内。能量转换系统可以被封闭在外壳48里，这个外壳是固定电极16和18的。
继续参考图.2，由壳体48以轴向相对于电极16和18固定间隔安装的定子20和22有着轴承50和52，支撑着动力的转子轴驱动轴组件，它有着导电的轴部54和56，转子24和26分别与它连接。在图.2所示的实施中，驱动电机28与轴零件54和56通过动力轴组件的不导电的轴零件58进行机械互连的——作为转子24和26同时同速旋转，并以其公共旋转轴垂直于平行间隔平面同向——电极和定子盘与其对齐。导电轴部件54和56以任何合适的样式分别被键入或者固定在转子的轮毂部分60和62上，并以凸缘部分64和66构成电刷，与定子20和22的表面相对接触，这是由静电场12和14感应的电荷去均衡相反极性的电位。
正如在图.2和图.3中更清晰的所见，转子24有数个成角度的间隔，场链控制部分68从轮毂部分60放射状地向外突出。每个转子部件68由一个导电金属制成，在轴向一侧上有着一个面70，对着相邻的电极16。 面70面对电极16通过电极16的介质表面部分46和定子盘20之间延伸的电场12而带上正电荷。虽然电场12投射通过转子部件68之间的空隙72，转子部件68本身把定子盘20部件从电场屏蔽。
转子26与转子部件74结构类似，通过间隔76互相成角度地分隔，穿过它的是电极18表面44的正电荷和定子22之间延伸的电场14。转子26的转子部件74的如图.2所示，有着介质表面部分78，面对内里的电极18的带电表面44。而转子部件74通过在表面部分78内的电场14使其带负电荷，当转子部件68已呈现所述情况时，它们还从电场屏蔽定子盘22的部分。电极16的内部介质表面部分46和转子26的介质表面部分78对防止涡电流和负电荷漏泄起着一个稳定器的作用。此外，鉴于转子和定子盘之间建立了电气连接，每个定子上的电荷与其相关联的转子上的电荷相等。
如图.2和图.4所示，定子盘20包括多个部件82——对它，电荷是受限的，是通过绝缘间隔物80互相紧密间隔开的。部件82通过转子轴部分54与转子部件68电互连。同样，定子22的部件84通过转子轴部分56与转子部件74电互连。定子部件82和84因而也由导电金属制成。定子20的每个部件82通过输出电路30与定子的每个部件84电互连。定子盘被固定地安装在壳体48内，中心安装轴承50和52，通过它连接不导电的电机轴部件58，如本发明在图.2中的实施例所示。此外，在每个定子盘的带电部件表面的总面积大于每个相关的转子盘24或26的部件上的面70或78的总面积。根据一个实施例，总的带电定子表面积是转子面面积的两倍。
根据图.6中说明的本发明的实施例，输出电路30包括两个相反极化的电容电路网38A和38B，通过相反极化二极管32A和34A的方式在定子20和22上跨接定子部件82和84的每列对齐的对。每个这些电容电路网络都有电容器86，其相对两侧由相反极化的二极管88和90连接，以使负荷终端92和94呈正电和呈负电，为运行一个电负荷建立恰当的跨电压。二极管88连接到二极管104和电容器106的一侧之间的联结点102上。二极管88也连接到电容器100的一侧和二极管32A之间的联结点上。另一方面，二极管90与二极管108和电容器100之间的联结点96互连。此外，二极管90被连接到电容器106另一侧和二极管34A之间的联结点上。电容网络38A的上述电路配置与网络38B相同——通过对齐定子部件82和84的对的方式，把它们之间的电势转化为跨负载端子92和94的一个较低的电压，以传导一个较高的负载电流。
图.5A阐明了静态条件下电极和定子之间建立的电场12和14的电荷分布，其中，每个转子部件68和74被定位于与定子部件82和84的一个排成一线，从而把交错的定子部件从电场屏蔽。由电场建立的电荷因此被限制在对着电极的、交错的定子部件内，并与刚才提到的转子和定子之间由于电互联而面对电极已产生和限制在转子部件的屏蔽面上的电荷相等。如图.5B所示，当转子转动时，通过电极和交错的定子部件82或84之间的电场建立的电荷链被运动的转子部件68或74阻断，使得先前屏蔽的定子部件变为暴露于场，以与相关的电极重建场能联系。这种作用导致定子部件82和84之间产生电势。
上述说明可以明显看出，相反极的静电能量场12和14产生并维持在外部带电的电极16和18以及内部带电的定子20和22之间——如图.5A所示的在静态条件下。旋转时，转子24和26不断地在能量场12和14内定位，在垂直于代表电极和定子之间的能量联系的场通量的方向上施力，以导致如图.5B中所表示的不同的定子部件各部分的能量联系的中断和重建。这种在电极与定子之间的能量联系的位置上的变化和电荷束缚和解放的行为在定子间产生了一个电势和电流，流过输出电路30。因此，当从电场12和14提取的能量加载时，输出电路作为场链电荷束缚和非束缚作用的结果通过转子转动诱导。如图.5B所示，通过移动转子部件68和74，把定子部件82和84从电场屏蔽，使极性的电势由于场链电荷非束缚作用而与那些外部电极16和18相反。先前屏蔽的定子部件通过移动转子部件而暴露于电场，电势极性由于场链束缚作用而与那些外部电极相同。由于通过相反极性的电场12和14在各自的转子上施加的力对垂直于这些场的公共转子轴组件起作用，这些力彼此抵消。输入到系统的能量在静电场能量转换为电能时，由此大为受限于轴承损耗和游隙，以及电阻损耗和在输出电路30中遇到的其它电损耗。
基于上述操作特点，转子的旋转与本发明对外部电场12和14不起任何实质性的作用是一致的，由于电容没有净变化，从而使系统能够用一个减少的机械能的输入转换能量，并且高效，通过在电极上电荷的最小的损失作为证据。从而，发现本发明的有效实施对于机械输入只要不到10％的电输出能。而且，根据本发明的一个原型模型，定子跨接了一个300,000伏的相对较高的输出电压。由于这种高压，输出电路30具有一个如所述的降低电压而电流培增的属性，以被选为适配多种实用系统。
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