[發明專利]可用于移動車輛和旋轉飛輪的靜電懸浮裝置

無效

• 申請號: 201310058804.2
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN104002695A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 楊金玉
• 申請（專利權）人: 楊金玉
• 主分類號: B60L13/04
• 分類號: B60L13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域利用兩塊帶異性電荷的平行板之間有吸引力，我們先固定其中一板，通過改變電荷量，使相互吸引力正好抵消另一板(含附著物)的重力，達到另一板無依托地懸浮于其下方，稱為吸頂式靜電懸浮。反之，利用兩塊帶同性電荷的平行板之間有排斥力，我們把其中一板經絕緣固定在地面，依靠相互排斥力正好抵消重力的辦法，使另一板(含附著物)無依托地懸浮于上方，稱為托底式靜電懸浮。與磁懸浮一樣，靜電懸浮也可以應用于交通運輸和懸浮飛輪。本發明屬于機械、電力、交通運輸技術領域。

技術背景上述吸頂式靜電懸浮、托底式靜電懸浮原理極為簡單，但建立在靜電平衡條件下，也就是說平行板內電荷相對靜止，而實際應用時上下電極要作移動的，電極內電荷因此而發生迅速移動，這里是動平衡，動平衡電場力與靜電平衡電場力面目全非。另外靜電場力比較弱，若不作相應處理，很難實現懸浮列車的要求。

一些小型靜電懸浮飛輪獲得成功是因為其動態電場趨近靜電平衡時的狀態。

本發明是楊金玉發明“兆瓦級低速飛輪儲能裝置”(200910219473.X)的延續。屬于懸浮超大型飛輪，之所以能在現有條件下實現巨大儲能，靠的是擴大飛輪半徑降低轉速。其動態電場也趨近靜電平衡時的狀態。但只有吸頂式靜電懸浮而沒有托底式靜電懸浮。托底式難度要大于吸頂式，因為同性電荷不好獲得。

發明內容靜電懸浮原理極為簡單，初看起來很好實現，但至今還沒有靜電懸浮列車。原因是原理上講的是靜電平衡條件下帶電平行板之間電場力，而實際車輛是移動的，電極內電荷也不會呆著不動，當一塊帶電板接近另一塊帶電板時，都要受對方電場力的影響而使內部電荷發生重新分布，這里是動平衡，與靜電平衡完全不一樣。我們的發明采取多種措施，使總的動態電場趨近靜電平衡時的狀態，從而實現真正的可用于移動車輛和旋轉飛輪的靜電懸浮。詳細發明內容結合附圖加以說明。

附圖說明

圖1為“無限大”均勻帶電平行板電場分布圖；

圖2為有凹槽的陶瓷平板上金屬電極及介質材料覆蓋圖圖中1為陶瓷平板，2為金屬電極，3為介質材料；

圖3為車輛下分裂電極示意圖圖中4為車輛，5為車底分裂電極，6為路基上的分裂電極；

圖4為靜電懸浮車輛加電原理示意圖

圖5為旋轉飛輪的靜電懸浮原理示意圖

圖中7為飛輪，8為底座，在7底部平面安裝上陶瓷基集成平板電極10，在正對7底部的底座上方安裝下陶瓷基集成平板電極11。制造時已考慮10、11與7、8之間的電氣絕緣。在10、11分別加注足量同性電荷，便成為托底式靜電懸浮。圖中9為飛輪頂蓋，在其底部平面安裝電極12，電極12與頂蓋9之間電氣絕緣、與底座8之間電氣絕緣。同時在飛輪7頂部安裝平板電極13(若飛輪7頂部是金屬，經精加工磨平，可作電極用)，只要在12、13之間加上直流高壓，便成為吸頂式靜電懸浮。

先引用物理教科書上關于“無限大”均勻帶電平行板電場分布的結論：圖1中“無限大”兩板分別帶等量面電荷密度σ₁、σ₂，各單板分別產生如圖所示電場E₁＝σ₁/2ε₀、E₂＝σ₂/2ε₀，圖1a為帶等量異性電荷，此時兩平行板間合成電場相加E₁+E₂＝σ/ε₀(該電場使兩帶電板靠近)，平行板外合成電場相減為零；圖1b為帶等量同性電荷，此時兩平行板間合成電場相減為零，平行板外合成電場相加E₁+E₂＝σ/ε₀(該電場使兩帶電板遠離)。如果其中一板面積為S，則兩者的斥力或吸力可以用F＝qE＝Sσ₁σ₂/2ε₀＝Sσ²/2ε₀計算。