Pourquoi pas de pièces électromécaniques électrostatiques macroscopiques?

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Donc, je comprends que les relais, moteurs et autres appareils électromécaniques sont presque toujours des appareils électromagnétiques. Pourquoi est-ce? Je sais que les moteurs électrostatiques existent, mais qu'est-ce qui les rend bien pire que les moteurs électromagnétiques?

Notez que je pose spécifiquement des questions sur les appareils macroscopiques. Je sais que les appareils électromécaniques électrostatiques sont courants dans les MEMS.

— Foyer
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Certains des mécanismes de prise de papier des copieurs ne sont-ils pas électrostatiques? De plus, certaines méthodes de dépôt d'encre? Électrofilage de membranes?

— Scott Seidman

@ScottSeidman C'est tout à fait possible! Je pensais davantage aux machines analogues aux moteurs, où une puissance élevée est requise.

— Foyer

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@ScottSeidman: Bien sûr, il existe de nombreuses applications pour l'électricité statique , mais essayez simplement de construire un moteur électrostatique de 700 watts qui peut faire fonctionner votre lave-linge!

— Dave Tweed

Comptez-vous les moteurs et actionneurs piézoélectriques? Ils sont assez courants.

— Spehro Pefhany

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Haut-parleurs audio électrostatiques.

— Robert Harvey

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Avez-vous calculé les tensions dont vous auriez besoin pour obtenir la force ou le couple équivalent? Il est beaucoup plus facile de construire des machines compactes de puissance équivalente basées sur des courants élevés plutôt que sur des tensions élevées.

Rendre une machine compacte se résume essentiellement à pouvoir concentrer le champ de manière adéquate. Il est facile de concentrer les champs magnétiques en ajoutant plus de spires aux bobines et en utilisant des pièces polaires en fer pour les guider.

Il existe des structures analogues pour les champs électriques, mais un problème clé est que l'air (et d'autres diélectriques) se décomposent sous des champs élevés, permettant aux électrons de quitter les conducteurs, ce qui ruine tout. Même dans un vide poussé, l'émission spontanée limite la puissance d'un champ que vous pouvez développer.

— Dave Tweed
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Cela couvre les moteurs et les haut-parleurs, mais je suis également curieux de connaître les relais. Il semble qu'un relais électrostatique éviterait le problème occasionnel d'un relais gâchant les mesures d'effet Hall, bien que cela puisse être un problème assez rare pour qu'il n'ait pas vraiment d'importance.

— Foyer

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Il n'y a pas de différence substantielle entre les haut-parleurs et les relais ou solénoïdes. Ne pensez-vous pas que la fuite du champ E gâcherait également les appareils électroniques à proximité? Une alternative est les machines piézoélectriques.

— Dave Tweed

La différence à laquelle je fais référence est dans le niveau de puissance. Les relais ne sont pas destinés à actionner autre chose qu'un contact, tandis que les haut-parleurs convertissent l'alimentation électrique en alimentation audio et les solénoïdes en alimentation mécanique. Mais oui, tu as raison. Les fuites seront toujours un problème, mais il me semble que les champs magnétiques sont potentiellement plus problématiques que les champs électriques statiques. Mais cela pourrait très bien être faux!

— Foyer

Les relais alimentent avec bonheur les appareils à courant plus élevé: phares antibrouillard et spots dans 10 ampères ...

— Solar Mike

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Les relais électrostatiques sous la forme, par exemple, de commutateurs MEMS sont une technologie attrayante qui fait l'objet d'une attention considérable en recherche et développement depuis un certain temps maintenant. La petite échelle des dispositifs MEMS signifie que des fonctionnalités utiles (commutation d'un contact) peuvent être obtenues avec des intensités de champ raisonnables. Des offres commerciales sont disponibles et vous commencez à les voir sur les marchés.

— user49628

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Des recherches sont en cours sur les machines électrostatiques. Un prototype d'actionneur rotatif est décrit par: G. Reitz, B. Butrymowicz, J. Reed, B. Ge et DC Ludois, "Une machine électrostatique à élastance commutée construite à partir d'éléments durables pour actionneurs rotatifs," 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition ( ECCE), Cincinnati, OH, 2017, p. 2389-2395

La machine décrite fonctionne à 9 000 volts et possède un diélectrique liquide. Il produit 2 Nm de couple au décrochage, mais le couple de traînée interne augmente avec la vitesse pour égaler le couple produit à environ 1100 tr / min. La machine a été construite dans un châssis NEMA 42. C-Motive Technologies Inc. serait en train de commercialiser cette technologie.

— Charles Cowie
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Une application macroscopique d'électrostatique disponible dans le commerce est les haut-parleurs électrostatiques (ESL). Ce sont généralement des enceintes coûteuses, limitées aux applications "audiophiles".

Plus d'informations ici: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_loudspeaker

— pseudo
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Voici un joli livre détaillant plusieurs types de moteurs électrostatiques ...

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

Je ne les appellerais pas "pires", mais ils sont différents des moteurs à aimants.

Comme d'autres l'ont noté ci-dessus, vous aurez besoin de très hautes tensions et / ou de beaucoup de surface pour produire même un couple relativement faible, mais pour des applications à faible couple, haute vitesse, haute fiabilité et faible puissance, un moteur électrostatique peut être un bon choix, surtout si vous disposez déjà d'une alimentation haute tension / courant faible.

— bigjosh
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