Perché nessuna parte elettromeccanica elettrostatica macroscopica?

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Quindi, capisco che relè, motori e altri dispositivi elettromeccanici sono quasi sempre dispositivi elettromagnetici. Perchè è questo? So che esistono motori elettrostatici, ma cosa li rende sostanzialmente peggiori dei motori elettromagnetici?

Si noti che sto chiedendo specificamente sui dispositivi macroscopici. Sono consapevole che i dispositivi elettromeccanici elettrostatici sono comuni in MEMS.

— Focolare
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Alcuni dei meccanismi di prelievo della carta nelle fotocopiatrici non sono elettrostatici? Inoltre, alcuni metodi di deposizione dell'inchiostro? Elettrospinning di membrane?

— Scott Seidman,

@ScottSeidman È del tutto possibile! Stavo pensando di più a macchine analoghe ai motori, dove è richiesta una potenza elevata.

— Hearth

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@ScottSeidman: Certo, ci sono molte applicazioni per l' elettricità statica , ma prova a costruire un motore elettrostatico da 700 watt che può far funzionare la tua lavatrice!

— Dave Tweed,

Conta motori e attuatori piezoelettrici? Sono ragionevolmente comuni.

— Spehro Pefhany,

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Altoparlanti audio elettrostatici.

— Robert Harvey,

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Hai calcolato le tensioni di cui hai bisogno per ottenere la forza o la coppia equivalenti? È molto più facile costruire macchine compatte di potenza equivalente basate su correnti elevate anziché su alte tensioni.

La compattazione di una macchina si riduce sostanzialmente alla capacità di concentrare adeguatamente il campo. È facile concentrare i campi magnetici aggiungendo più giri alle bobine e usando pezzi di poli di ferro per guidarli.

Esistono strutture analoghe per i campi elettrici, ma un problema chiave è che l'aria (e altri dielettrici) si rompono sotto i campi alti, permettendo agli elettroni di lasciare i conduttori, rovinando tutto. Anche in un vuoto intenso, l'emissione spontanea pone un limite alla forza che puoi sviluppare in un campo.

— Dave Tweed
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Questo riguarda motori e altoparlanti, ma sono curioso anche dei relè. Sembra che un relè elettrostatico eviterebbe il problema occasionale di un relè che incasina le misurazioni dell'effetto hall, anche se potrebbe essere un problema abbastanza raro che non ha davvero importanza.

— Hearth

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Non vi è alcuna differenza sostanziale tra altoparlanti e relè o solenoidi. Non credi che anche la dispersione del campo elettronico danneggerebbe l'elettronica vicina? Un'alternativa sono le macchine piezoelettriche.

— Dave Tweed,

La differenza a cui mi riferisco è nel livello di potenza. I relè non sono progettati per azionare nient'altro che un contatto, mentre gli altoparlanti convertono l'energia elettrica in potenza audio e i solenoidi in potenza meccanica. Ma sì, hai ragione. Le perdite saranno sempre un problema, ma mi sembra che i campi magnetici siano potenzialmente più problematici dei campi elettrici statici. Potrebbe benissimo essere sbagliato, però!

— Hearth

I relè alimentano felicemente dispositivi a corrente più elevata: fendinebbia e faretti per auto in 10 'di amp ...

— Solar Mike

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I relè elettrostatici sotto forma di, ad esempio, interruttori MEMS sono una tecnologia accattivante che è stata al centro dell'attenzione significativa della ricerca e dello sviluppo da qualche tempo. La piccola scala dei dispositivi MEMS consente di ottenere funzionalità utili (commutazione di un contatto) con ragionevoli intensità di campo. Sono disponibili offerte commerciali e inizi a vederle nei mercati.

— user49628

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Sono in corso ricerche sulle macchine elettrostatiche. Un prototipo di attuatore rotante è descritto da: G. Reitz, B. Butrymowicz, J. Reed, B. Ge e DC Ludois, "Una macchina elettrostatica a elastanza commutata costruita da elementi sostenibili per attuatori rotazionali", 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition ( ECCE), Cincinnati, OH, 2017, pagg. 2389-2395

La macchina descritta funziona a 9000 volt e ha un dielettrico liquido. Produce 2 Nm di coppia allo stallo, ma la coppia di resistenza interna aumenta con la velocità per eguagliare la coppia prodotta a circa 1100 giri / min. La macchina è stata costruita in un telaio NEMA 42. Si dice che C-Motive Technologies Inc. stia commercializzando questa tecnologia.

— Charles Cowie
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Un'applicazione macroscopica di elettrostatici disponibile in commercio è gli altoparlanti elettrostatici (ESL). Si tratta di altoparlanti generalmente costosi, limitati alle applicazioni "audiofile".

Maggiori informazioni qui: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_loudspeaker

— tacca
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Ecco un bel libro che descrive in dettaglio diversi tipi di motori elettrostatici ...

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

Non li definirei "peggio", ma sono diversi dai motori a magnete.

Come altri hanno già notato sopra, avrai bisogno di tensioni molto elevate e / o molta superficie per produrre una coppia anche relativamente bassa, ma per applicazioni a bassa resistenza, alta velocità, alta affidabilità, bassa potenza un motore elettrostatico può essere una buona scelta soprattutto se hai già un alimentatore ad alta tensione / bassa corrente disponibile.

— bigjosh
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