Mengapa tidak ada bagian elektromekanis elektrostatik makroskopik?

9

Jadi, saya mengerti bahwa relay, motor, dan perangkat elektromekanis lainnya hampir selalu merupakan perangkat elektromagnetik. Kenapa ini? Saya tahu ada motor elektrostatik, tapi apa yang membuatnya jauh lebih buruk daripada motor elektromagnetik?

Perhatikan bahwa saya bertanya secara spesifik tentang perangkat makroskopik. Saya sadar bahwa perangkat elektromekanis elektrostatik adalah umum di MEMS.

motor electromagnetic mechanical electrostatic Perapian
sumber
2
Bukankah beberapa mekanisme pengambilan kertas dalam mesin fotokopi elektrostatik? Juga, beberapa metode penempatan tinta? Electrospinning membran?
Scott Seidman
@ScottSeidman Itu sepenuhnya mungkin! Saya berpikir lebih banyak tentang mesin yang dianalogikan dengan motor, di mana daya tinggi diperlukan.
Pos Gizi
3
@ScottSeidman: Tentu, ada banyak aplikasi untuk listrik statis , tetapi cobalah membangun motor elektrostatik 700 watt yang dapat menjalankan mesin cuci Anda!
Dave Tweed
Apakah Anda menghitung motor piezoelektrik dan aktuator? Mereka cukup umum.
Spehro Pefhany
1
Speaker audio elektrostatik.
Robert Harvey

Jawaban:

14

Sudahkah Anda menghitung voltase yang Anda perlukan untuk mendapatkan gaya atau torsi yang setara? Jauh lebih mudah untuk membangun mesin kompak dengan daya setara berdasarkan arus tinggi daripada tegangan tinggi.

Membuat mesin kompak pada dasarnya bermuara pada kemampuan untuk berkonsentrasi lapangan secara memadai. Sangat mudah untuk memusatkan medan magnet dengan menambahkan lebih banyak belitan ke gulungan dan menggunakan potongan tiang besi untuk membimbing mereka.

Ada struktur analog untuk medan listrik, tetapi masalah utama adalah bahwa udara (dan dielektrik lainnya) rusak di bawah medan tinggi, memungkinkan elektron meninggalkan konduktor, yang merusak segalanya. Bahkan dalam ruang hampa udara, emisi spontan membatasi seberapa kuat bidang yang bisa Anda kembangkan.

Dave Tweed
sumber
Ini mencakup motor dan speaker, tapi saya juga ingin tahu tentang relay. Sepertinya relay elektrostatik akan menghindari masalah sesekali dari relay yang mengacaukan pengukuran efek hall, meskipun itu mungkin masalah yang cukup langka sehingga tidak terlalu penting.
Pos Gizi
1
Tidak ada perbedaan substansial antara speaker dan relay atau solenoida. Tidakkah Anda berpikir bahwa kebocoran E-field akan mengacaukan barang elektronik terdekat? Salah satu alternatif adalah mesin piezoelektrik.
Dave Tweed
Perbedaan yang saya maksud adalah pada level daya. Relay tidak dimaksudkan untuk menggerakkan apa pun selain kontak, sedangkan speaker mengubah daya listrik menjadi daya audio, dan solenoida menjadi daya mekanis. Tapi ya, kamu benar. Kebocoran akan selalu menjadi masalah, tetapi bagi saya tampaknya medan magnet berpotensi lebih bermasalah daripada medan listrik statis. Tapi itu bisa saja salah!
Pos Gizi
Relai dengan senang hati menyalakan perangkat yang lebih tinggi saat ini: kabut mobil dan lampu sorot dalam 10-an ampli ...
Solar Mike
1
Relai elektrostatik dalam bentuk misalnya sakelar MEMS adalah teknologi yang menarik yang telah menjadi fokus perhatian penelitian dan pengembangan signifikan untuk beberapa waktu sekarang. Skala kecil perangkat MEMS berarti bahwa fungsionalitas yang berguna (berpindah kontak) dapat dicapai dengan kekuatan medan yang wajar. Penawaran komersial tersedia dan Anda mulai melihatnya di pasar.
user49628
8

Ada penelitian yang sedang berlangsung dalam mesin elektrostatik. Sebuah aktuator putar prototipe dijelaskan oleh: G. Reitz, B. Butrymowicz, J. Reed, B. Ge dan DC Ludois, "Sebuah mesin elektrostatik elastance yang diaktifkan yang dibangun dari elemen berkelanjutan untuk aktuator rotasi," Kongres dan Pameran Konversi Energi IEEE 2017 (2017) ECCE), Cincinnati, OH, 2017, hlm. 2389-2395

Mesin yang dijelaskan beroperasi pada 9000 volt dan memiliki dielektrik cair. Ini menghasilkan 2 Nm torsi di kios, tetapi torsi tarik internal meningkat dengan kecepatan untuk sama dengan torsi yang dihasilkan pada sekitar 1100 RPM. Mesin itu dibangun dalam bingkai NEMA 42. C-Motive Technologies Inc., dikatakan mengkomersialkan teknologi ini.

Charles Cowie
sumber
1

Ini buku bagus yang merinci beberapa jenis motor elektrostatik ...

masukkan deskripsi gambar di sini

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

Saya tidak akan menyebut mereka "lebih buruk", tetapi mereka berbeda dari motor magnet.

Seperti yang telah disebutkan di atas, Anda akan memerlukan voltase sangat tinggi dan / atau banyak area permukaan untuk menghasilkan torsi yang relatif rendah, tetapi untuk toque rendah, kecepatan tinggi, keandalan tinggi, aplikasi daya rendah, motor elektrostatik dapat menjadi pilihan yang baik terutama jika Anda sudah memiliki persediaan tegangan tinggi / arus rendah.

bigjosh
sumber