本发明属发电机技术领域,尤其涉及一种一体式陶瓷发电机,它包括密闭腔室(1);密闭腔室(1)内置有数个发电单元、激励电源及多气缸低气压大流量空气压缩机;发电单元由第一固定电极板(8A)、第一膜片垫圈(901)、震动膜片(10)、第二膜片垫圈(902)及第二固定电极板(8B)叠合而成;在第一工作腔上配有第一空气导管(7);在第二固定电极板(8B)上设有通气孔(11);多气缸低气压大流量空气压缩机包括壳体(12)及配于壳体(12)内的气缸(13)与曲轴(14);气缸(13)内置入往复运动式活塞(15);第一空气导管(7)与气缸(13)腔体相通。本发明结构简单,体积小,能量损耗少,工作效率高。
1.一体式陶瓷发电机,其特征在于,包括密闭腔室(1);所述密闭腔室(1)内置有数个并联的发电单元、激励电源及多气缸低气压大流量空气压缩机;所述发电单元由第一固定电极板(8A)、第一膜片垫圈(901)、震动膜片(10)、第二膜片垫圈(902)及第二固定电极板(8B)依次叠合而成;第一固定电极板(8A)与震动膜片(10)形成第一工作腔;第二固定电极板(8B)与震动膜片(10)形成第二工作腔;在所述第一工作腔上配有第一空气导管(7);在所述第二固定电极板(8B)上设有数个通气孔(11);所述多气缸低气压大流量空气压缩机包括壳体(12)及配于壳体(12)内的气缸(13)与曲轴(14);所述气缸(13)内置入往复运动式活塞(15);所述往复运动式活塞(15)的驱动杆(16)与曲轴(14)的连杆颈活动配接;所述第一空气导管(7)与气缸(13)腔体相通。
2.根据权利要求1所述的一体式陶瓷发电机,其特征在于:所述第一固定电极板(8A)由绝缘基体、导电薄层及介电陶瓷层依次叠合而成;所述第二固定电极板(8B)由介电陶瓷层、导电薄层及绝缘基体依次叠合而成。
3.根据权利要求2所述的一体式陶瓷发电机,其特征在于:所述震动膜片(10)采用高强度柔软导电膜片。
4.根据权利要求2所述的一体式陶瓷发电机,其特征在于:所述气缸(13)的工作容积V与第一工作腔V₁及第二工作腔V₂之和的比值:η=V/xa0V₁+xa0V₂=1.2~1.5。技术领域
本发明属发电机技术领域,尤其涉及一种一体式陶瓷发电机。
背景技术
陶瓷发电机实际上是“变电容式”发电机。采用高耐压、高介电陶瓷片,是缩小发电机体积、提高效率的唯一途径。陶瓷发电机由此而得名。陶瓷发电机的一个主要性能指标是“有效电容变化量”,其电容量由最大值至零值,连续的周期性的变化。该机的相关电路,将对其充电,充电电量Q正比于最大电容变化量C和激励电压U,即Qxa0=xa0CU,当Q值达一定量时,若C→0则U→∞。这就是它的工作原理。中国专利ZL200710135698.8,公开了一种发明人早期研发的振动式陶瓷发电机,该项技术仅公开了发电机单机。该机尚需要配套用:空气压缩机、储气室、方向控制阀、配气机构、管路等;由于中间环节多,结构复杂、体积大、能量损耗也大。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种结构简单,体积小,能量损耗少,工作效率高的一体式陶瓷发电机。为解决上述技术问题,本发明是这样实现的。一体式陶瓷发电机,它包括密闭腔室;所述密闭腔室内置有数个并联的发电单元、激励电源及多气缸低气压大流量空气压缩机;所述发电单元由第一固定电极板、第一膜片垫圈、震动膜片、第二膜片垫圈及第二固定电极板依次叠合而成;第一固定电极板与震动膜片形成第一工作腔;第二固定电极板与震动膜片形成第二工作腔;在所述第一工作腔上配有第一空气导管;在所述第二固定电极板上设有数个通气孔;所述多气缸低气压大流量空气压缩机包括壳体及配于壳体内的气缸与曲轴;所述气缸内置入往复运动式活塞;所述往复运动式活塞的驱动杆与曲轴的连杆颈活动配接;所述第一空气导管与气缸腔体相通。作为一种优选方案,本发明所述第一固定电极板由绝缘基体、导电薄层及介电陶瓷层依次叠合而成;所述第二固定电极板由介电陶瓷层、导电薄层及绝缘基体依次叠合而成。进一步地,本发明所述震动膜片可采用高强度柔软导电膜片。更进一步地,本发明所述气缸的工作容积V与第一工作腔V₁及第二工作腔V₂之和的比值:η=V/xa0V₁+xa0V₂=1.2~1.5。本发明采用了由多气缸低气压大流量空气压缩机与膜片振动式陶瓷发电机组合一体的结构方式,其省略了“储气室”、“方向控制阀”及“配气机构”等复杂结构,缩小了整机体积,提高了工作效率,通过采用压缩空气直接驱动震动膜片的方式,可提高对震动膜片的驱动效率,增强了快速反应能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本发明原理框图。图2为本发明发电单元整体结构示意图。图3为本发明电路原理图。图4为本发明多气缸低气压大流量空气压缩机整体结构示意图。图中:1、密闭腔室;6、缸盖;7、第一空气导管;8A、第一固定电极板;8B、第二固定电极板;901、第一膜片垫圈;902、第二膜片垫圈;10、震动膜片;11、通气孔;12、壳体;13、气缸;14、曲轴;15、往复运动式活塞;16、驱动杆。
具体实施方式
如图所示,一体式陶瓷发电机,它包括密闭腔室1;所述密闭腔室1内置有数个并联的发电单元、激励电源及多气缸低气压大流量空气压缩机;所述发电单元由第一固定电极板8A、第一膜片垫圈901、震动膜片10、第二膜片垫圈902及第二固定电极板8B依次叠合而成;第一固定电极板8A与震动膜片10形成第一工作腔;第二固定电极板8B与震动膜片10形成第二工作腔;在所述第一工作腔上配有第一空气导管7;在所述第二固定电极板8B上设有数个通气孔11;所述多气缸低气压大流量空气压缩机包括壳体12及配于壳体12内的气缸13与曲轴14;所述气缸13内置入往复运动式活塞15;所述往复运动式活塞15的驱动杆16与曲轴14的连杆颈活动配接;所述第一空气导管7与气缸13腔体相通。本发明所述第一固定电极板8A由绝缘基体、导电薄层及介电陶瓷层依次叠合而成;所述第二固定电极板8B由介电陶瓷层、导电薄层及绝缘基体依次叠合而成。本发明所述震动膜片10采用高强度柔软导电膜片。本发明所述气缸13的工作容积V与第一工作腔V₁及第二工作腔V₂之和的比值:η=V/xa0V₁+xa0V₂=1.2~1.5。本发明由一台多气缸低气压大流量空气压缩机和振动式陶瓷发电机的多组发电单元组合一体构成。本发明包括密闭腔室1,在密闭腔室1内可充实纯洁、稳定压力惰性气体,密闭腔室1内空气温度、湿度、压力连续可调。低气压大流量空气压缩机产生的脉动压力气体直接驱动膜片振动式陶瓷发电机的震动膜片。低气压大流量空气压缩机的多个压缩腔与振动式陶瓷发电机的多组发电单元的工作腔经空气导管一对一,分别直接连通;形成多个独立的统一单元腔。本发明发出交流电,也可以经过“整流”直接形成直流电。1、多气缸低气压大流量空气压缩机。多缸低气压大流量空气压缩机由多缸共用曲轴、多组驱动杆、缸筒、往复运动式活塞、气缸盖、空气导管等组成,其构造与普通空气压缩机完全相同,但是,缸筒、往复运动式活塞、采用比较大的直径,不需要配气机构;空气压缩腔与发电机工作腔由管路直接连通;产生脉动压力气体直接作用于振动式陶瓷发电机的震动膜片;空气流量、压缩比,视振动式陶瓷发电机发电单元的实际工作容积而定。本发明所述多缸低气压大流量空气压缩机由壳体12、多缸共用曲轴14、驱动杆16、气缸13、往复运动式活塞15(活塞附代有密封环)、缸盖6、第一空气导管7等组成。所述曲轴14通过轴承安装在壳体12上,驱动杆16与曲轴14的连杆颈活动配接。往复运动式活塞15、缸盖6、第一空气导管7及振动式陶瓷发电机的工作腔(第一工作腔及第二工作腔)共同组成一个单元密封腔。其他发电单元的单元密封腔与上述单元密封腔组成形式完全相同。作为另一种优选方案,气缸13也可以采用大直径波纹管替代,将其一端封闭等同于活塞,与驱动杆16结合,另一端与缸盖6、第一空气导管7相结合,其工作机理;与往复运动式活塞15、气缸13、的功能完全等效,且密封性能会更良好。无效空间采用固定体积的轻质、或空心固体块填充。2、振动式陶瓷发电机。变电容式发电机采用振动式陶瓷发电机,基本原理见原申请号:200710135698.8,以适应与空气压缩机的组合。所述振动式陶瓷发电机由多组发电单元组成。所述发电单元由第一固定电极板8A(元盘形)、第一膜片垫圈901、震动膜片10第二膜片垫圈902及第二固定电极板8B依次叠合而成;所述第一固定电极板8A及第二固定电极板8B均为三层整体式、元盘形结构:由元盘形绝缘基体、导电薄层、介电陶瓷层、三层紧密叠合而构成。其中,第一固定电极板8A有与第一空气导管7可靠结合的接触面,使两者有效的结合在一起,第二固定电极板8B平面整体均匀密布数个通气孔11。震动膜片10采用高强度柔软导电材料(例:导电橡胶、高分子导电材料)制成膜片。在高频率(50Hz左右)交变压力气流驱动下,有利于高频率震动。第一膜片垫圈901置于第一固定电极板8A、震动膜片10之间,第二膜片垫圈902置于第二固定电极板8B及震动膜片10之间。两块第一固定电极板8A及第二固定电极板8B附有介电陶瓷的表面朝向内侧。由于震动膜片10居中,在两块第一固定电极板8A及第二固定电极板8B之间形成两个独立腔室(第一工作腔及第二工作腔)。第一工作腔经第一空气导管7与空气压缩机压缩腔联通,形成一个密封腔。第二工作腔因为第二固定电极板8B平面整体均匀密布数个通气孔11,形成了一个开放腔。其他发电单元构成形式,与上述发电单元构成形式相同。3、一体式陶瓷发电机工作原理。工作时脉动压力气体进入第一工作腔,此时,第一工作腔气体压力最大,震动膜片10偏向第二固定电极板8B一侧,第二工作腔紧密接触形成电容器Cb,并达到最大电容量;发电机的相关电路将对其充电;当脉动压力气体排除时,第一工作腔气体形成负压,震动膜片偏向第一固定电极板8A一侧。第二工作腔通过第二固定电极板8B的数个通气孔11补充进入空气。震动膜片与第一固定电极板8A紧密接触形成电容器Ca,并达到最大电容量;发电机的相关电路将对其充电;整个过程完成一次循环,陶瓷发电机完成一次充、放电过程;并准备下一次充、放电。本发明一体式陶瓷发电机采用密闭容器结构,密闭腔室内充实纯洁、稳定压力惰性气体;密闭腔室内形成一个与外界隔离的单独世界,密闭腔室内气体压力大于一个标准大气压,密闭腔室内,气体温度、湿度、压力连续可调。全封闭的其目的是:提高密闭腔室内气体压力,以降低压缩空气的弹性,提高其钢性,降低压力损失。本发明所述气缸13的工作容积V与第一工作腔V1及第二工作腔V2之和的比值:η=V/xa0V1+xa0V2=1.2~1.5(η值、气体压力值应通过实验确定)。本发明取消了大流量方向控制阀,简化了机械结构,免去了对方向阀控制的麻烦,消除了压力损失。当多气缸低气压大流量空气压缩机的往复运动式活塞15由上向下运动达到下止点时(参见图2),第一工作腔气体压力最大,震动膜片偏向第二固定电极板8B一侧。第二固定电极板8B存在气体通过数个通气孔11排除。震动膜片10与第二固定电极板8B紧密接触形成电容器Cb、并达到最大电容量,发电机的相关电路将对其充电。本发明根据设计需要还可加入取样检测单元、自动调整控制单元、气体温度、湿度、压力稳定单元及自动控制报警单元等其它附属部件单元。因为附属功能单元皆属于公知技术,在此不再详细讨论。以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。