Чому немає макроскопічних електростатичних електромеханічних деталей?

9

Отже, я розумію, що реле, двигуни та інші електромеханічні пристрої майже завжди є електромагнітними пристроями. Чому це? Я знаю, що електростатичні двигуни існують, але що робить їх істотно гіршими, ніж електромагнітні двигуни?

Зауважте, що я запитую конкретно про макроскопічні пристрої. Мені відомо, що електростатичні електромеханічні пристрої поширені в MEMS.

— Вогнище
джерело

2

Чи не деякі механізми збору паперу в копірах електростатичні? Також деякі методи осадження чорнилом? Електрошпілювання мембран?

— Скотт Сейдман

@ScottSeidman Це цілком можливо! Я більше думав про машини, аналогічні двигунам, де потрібна велика потужність.

— Вогнище

3

@ScottSeidman: Звичайно, є багато додатків для статичної електрики , але просто спробуйте створити електростатичний двигун потужністю 700 Вт, який може запустити вашу пральну машину!

— Дейв Твід

Чи рахуєте ви п’єзоелектричні двигуни та пускачі? Вони досить поширені.

— Спехро Пефаній

1

Електростатичні колонки.

— Роберт Харві

14

Чи обчислювали ви напруги, які знадобляться для отримання еквівалентної сили чи крутного моменту? Набагато простіше побудувати компактні машини еквівалентної потужності на основі високих струмів, а не високих напруг.

Зроблення машини компактною в основному зводиться до можливості адекватної концентрації поля. Сконцентрувати магнітні поля легко, додаючи більше витків до котушок та використовуючи шматки залізного полюса для наведення їх.

Існують аналогічні структури електричних полів, але ключовою проблемою є те, що повітря (та інші діелектрики) розпадаються під високими полями, дозволяючи електронам залишати провідники, що все руйнує. Навіть у жорсткому вакуумі спонтанна емісія ставить обмеження на те, наскільки сильне поле ви можете розвинути.

— Дейв Твід
джерело

Це охоплює мотори та динаміки, але мені цікаво і реле. Здається, що електростатичне реле дозволило б уникнути випадкових проблем, коли реле замішав вимірювання ефекту залу, хоча це може бути досить рідкісною проблемою, що насправді це не має значення.

— Вогнище

1

Немає суттєвої різниці між динаміками та реле або соленоїдами. Ви не думаєте, що витік E-полів також зіпсує електроніку поблизу? Однією з альтернатив є п'єзоелектричні машини.

— Дейв Твід

Різниця, на яку я посилаюся, полягає в рівні потужності. Реле не призначені для активації нічого, крім контакту, тоді як динаміки перетворюють електричну потужність на звукову, а соленоїди - на механічну. Але так, ти маєш рацію. Витік завжди буде проблемою, але мені здається, що магнітні поля потенційно більш проблемні, ніж статичні електричні поля. Це, можливо, може бути неправильним, хоча!

— Вогнище

Радісно живить потужні пристрої більш високого струму: автомобільний туман і точкові світильники за 10 ампер ...

— Сонячний Майк

1

Електростатичні реле у вигляді напр. Перемикачів MEMS - це приваблива технологія, яка вже деякий час є центром уваги значної уваги досліджень та розробок. Невеликий масштаб пристроїв MEMS означає, що корисна функціональність (перемикання контакту) може бути досягнута при розумній напруженості поля. Комерційні пропозиції доступні, і ви починаєте їх бачити на ринках.

— користувач49628

8

Триває дослідження електростатичних машин. Прототипний поворотний привід описують: Г. Рейц, Б. Бутримович, Дж. Рід, Б. Ге та DC Людей, "Електростатична машина з комутацією, побудована з стійких елементів для обертальних приводів", 2017 конгрес та експозиція енергетичного перетворення IEEE ( ECCE), Cincinnati, OH, 2017, стор. 2389-2395

Описана машина працює на 9000 вольт і має рідкий діелектрик. Він спрацьовує 2 Нм крутного моменту в стійловому режимі, але внутрішній обертаючий момент збільшується зі швидкістю, що дорівнює обертаючому моменту, що виробляється приблизно в 1100 об / хв. Машина була побудована в рамці NEMA 42. Кажуть, що C-Motive Technologies Inc. продає цю технологію.

— Чарльз Коуї
джерело

4

Одне з макроскопічних застосувань електростатичних засобів, які є в продажу, - це електростатичні гучномовці (ESL). Це, як правило, дорогі колонки, обмежені додатками "аудіофіл".

Більше інформації тут: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_loudspeaker

— Нік
джерело

1

Ось приємна книга з деталізацією декількох видів електростатичних двигунів ...

http://rexresearch.com/jefimenko/jefimenkoesmotors.pdf

Я б не назвав їх "гіршими", але вони відрізняються від магнітів.

Як зазначали інші вище, для отримання навіть відносно низького крутного моменту вам знадобляться дуже високі напруги та / або велика площа поверхні, але для низьких потужностей, високої швидкості, високої надійності та низької потужності електростатичний двигун може бути хорошим вибором, особливо якщо у вас уже є джерело високої / низької напруги.

— bigjosh
джерело