Ich verstehe also, dass Relais, Motoren und andere elektromechanische Geräte fast immer elektromagnetische Geräte sind. Warum ist das? Ich weiß, dass es elektrostatische Motoren gibt, aber was macht sie wesentlich schlechter als elektromagnetische Motoren?
Beachten Sie, dass ich speziell nach makroskopischen Geräten frage. Mir ist bewusst, dass elektrostatische elektromechanische Geräte in MEMS üblich sind.
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Antworten:
Haben Sie die Spannungen berechnet, die Sie benötigen, um die entsprechende Kraft oder das entsprechende Drehmoment zu erhalten? Es ist viel einfacher, kompakte Maschinen mit gleicher Leistung zu bauen, die auf hohen Strömen als auf hohen Spannungen basieren.
Eine Maschine kompakt zu machen, läuft im Grunde darauf hinaus, das Feld angemessen konzentrieren zu können. Es ist einfach, Magnetfelder zu konzentrieren, indem man den Spulen mehr Windungen hinzufügt und sie mit Eisenpolstücken führt.
Es gibt analoge Strukturen für elektrische Felder, aber ein Hauptproblem besteht darin, dass Luft (und andere Dielektrika) unter hohen Feldern zusammenbrechen und die Elektronen die Leiter verlassen können, was alles ruiniert. Selbst in einem harten Vakuum begrenzt die spontane Emission die Stärke eines Feldes, das Sie entwickeln können.
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Elektrostatische Maschinen werden derzeit erforscht. Ein Prototyp eines Drehantriebs wird beschrieben von: G. Reitz, B. Butrymowicz, J. Reed, B. Ge und DC Ludois, "Eine elektrostatische Maschine mit geschalteter Elastizität, die aus nachhaltigen Elementen für Drehantriebe aufgebaut ist", 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition ( ECCE), Cincinnati, OH, 2017, S. 2389–2395
Die beschriebene Maschine arbeitet bei 9000 Volt und hat ein flüssiges Dielektrikum. Es erzeugt ein Drehmoment von 2 Nm im Stillstand, aber das interne Widerstandsmoment steigt mit der Drehzahl an, um dem bei etwa 1100 U / min erzeugten Drehmoment zu entsprechen. Die Maschine wurde in einem NEMA 42-Rahmen konstruiert. C-Motive Technologies Inc. soll diese Technologie kommerzialisieren.
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Eine im Handel erhältliche makroskopische Anwendung der Elektrostatik sind elektrostatische Lautsprecher (ESL). Dies sind im Allgemeinen teure Lautsprecher, die auf "audiophile" Anwendungen beschränkt sind.
Weitere Informationen hier: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_loudspeaker
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Hier ist ein schönes Buch mit verschiedenen Arten von elektrostatischen Motoren ...
http://rexresearch.com/jefimenko/jefimenkoesmotors.pdf
Ich würde sie nicht "schlechter" nennen, aber sie unterscheiden sich von Magnetmotoren.
Wie andere oben erwähnt haben, benötigen Sie sehr hohe Spannungen und / oder viel Oberfläche, um selbst ein relativ geringes Drehmoment zu erzeugen. Für Anwendungen mit niedrigem Drehmoment, hoher Geschwindigkeit, hoher Zuverlässigkeit und geringer Leistung kann ein elektrostatischer Motor eine gute Wahl sein, insbesondere wenn Sie haben bereits eine Hochspannungs- / Niedrigstromversorgung zur Verfügung.
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