Rozumiem więc, że przekaźniki, silniki i inne urządzenia elektromechaniczne są prawie zawsze urządzeniami elektromagnetycznymi. Dlaczego to? Wiem, że istnieją silniki elektrostatyczne, ale co czyni je znacznie gorszymi niż silniki elektromagnetyczne?
Zauważ, że pytam konkretnie o urządzenia makroskopowe. Wiem, że elektrostatyczne urządzenia elektromechaniczne są powszechne w MEMS.
Odpowiedzi:
Czy obliczyłeś napięcia, których potrzebujesz, aby uzyskać równoważną siłę lub moment obrotowy? O wiele łatwiej jest budować kompaktowe maszyny o równoważnej mocy oparte na wysokich prądach niż na wysokich napięciach.
Kompaktowość maszyny sprowadza się w zasadzie do odpowiedniej koncentracji pola. Łatwo jest skoncentrować pola magnetyczne, dodając więcej zwojów do cewek i używając do tego elementów z żelaznego bieguna.
Istnieją analogiczne struktury dla pól elektrycznych, ale kluczowym problemem jest to, że powietrze (i inne dielektryki) rozpadają się pod wysokimi polami, pozwalając elektronom na opuszczenie przewodników, co niszczy wszystko. Nawet w silnej próżni spontaniczna emisja ogranicza limit siły pola.
źródło
Trwają badania nad urządzeniami elektrostatycznymi. Prototypowy siłownik obrotowy opisali: G. Reitz, B. Butrymowicz, J. Reed, B. Ge i DC Ludois, „Elektrostatyczna maszyna z przełączaną elastycznością zbudowana z trwałych elementów dla siłowników obrotowych” 2017 Kongres i ekspozycja konwersji energii IEEE ( ECCE), Cincinnati, OH, 2017, ss. 2389–2395
Opisana maszyna działa przy 9000 woltów i ma ciekły dielektryk. Wytwarza 2 Nm momentu obrotowego podczas przeciągnięcia, ale wewnętrzny moment oporu rośnie wraz z prędkością, aby zrównoważyć moment obrotowy wytwarzany przy około 1100 obr./min. Maszyna została zbudowana w ramie NEMA 42. Mówi się, że C-Motive Technologies Inc. komercjalizuje tę technologię.
źródło
Jednym z makroskopowych zastosowań elektrostatyki, które są dostępne w handlu, są głośniki elektrostatyczne (ESL). Są to generalnie drogie głośniki, ograniczone do aplikacji „audiofilskich”.
Więcej informacji tutaj: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_loudspeaker
źródło
Oto ładna książka opisująca kilka rodzajów silników elektrostatycznych ...
http://rexresearch.com/jefimenko/jefimenkoesmotors.pdf
Nie nazwałbym ich „gorszymi”, ale różnią się od silników magnetycznych.
Jak inni zauważyli powyżej, będziesz potrzebować bardzo wysokich napięć i / lub dużej powierzchni, aby wytworzyć nawet stosunkowo niski moment obrotowy, ale w przypadku zastosowań z niskim momentem tocznym, dużą prędkością, wysoką niezawodnością i niską mocą silnik elektrostatyczny może być dobrym wyborem, szczególnie jeśli masz już dostępne źródło wysokiego / niskiego prądu.
źródło