Entonces, entiendo que los relés, motores y otros dispositivos electromecánicos son casi siempre dispositivos electromagnéticos. ¿Por qué es esto? Sé que existen motores electrostáticos, pero ¿qué los hace sustancialmente peores que los motores electromagnéticos?
Tenga en cuenta que estoy preguntando específicamente sobre dispositivos macroscópicos. Soy consciente de que los dispositivos electromecánicos electrostáticos son comunes en MEMS.
Respuestas:
¿Ha calculado los voltajes que necesitaría para obtener la fuerza o el par equivalente? Es mucho más fácil construir máquinas compactas de potencia equivalente basadas en altas corrientes en lugar de altos voltajes.
Hacer que una máquina sea compacta básicamente se reduce a poder concentrar el campo adecuadamente. Es fácil concentrar los campos magnéticos agregando más vueltas a las bobinas y utilizando piezas de postes de hierro para guiarlos.
Existen estructuras análogas para campos eléctricos, pero un problema clave es que el aire (y otros dieléctricos) se descomponen bajo campos altos, permitiendo que los electrones abandonen los conductores, lo que arruina todo. Incluso en un vacío difícil, la emisión espontánea limita la intensidad del campo que puede desarrollar.
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Hay investigaciones en curso sobre máquinas electrostáticas. Un prototipo de actuador rotativo es descrito por: G. Reitz, B. Butrymowicz, J. Reed, B. Ge y DC Ludois, "Una máquina electrostática de elastancia conmutada construida a partir de elementos sostenibles para actuadores rotativos", Congreso y Exposición de Conversión de Energía 2017 IEEE ( ECCE), Cincinnati, OH, 2017, pp. 2389-2395
La máquina descrita funciona a 9000 voltios y tiene un dieléctrico líquido. Produce 2 Nm de torque en la parada, pero el torque de arrastre interno aumenta con la velocidad para igualar el torque producido a aproximadamente 1100 RPM. La máquina fue construida en un marco NEMA 42. Se dice que C-Motive Technologies Inc. está comercializando esta tecnología.
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Una aplicación macroscópica de electrostática disponible comercialmente es los altavoces electrostáticos (ESL). Estos son generalmente altavoces caros, limitados a aplicaciones "audiófilas".
Más información aquí: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_loudspeaker
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Aquí hay un buen libro que detalla varios tipos de motores electrostáticos ...
http://rexresearch.com/jefimenko/jefimenkoesmotors.pdf
No los llamaría "peores", pero son diferentes a los motores magnéticos.
Como otros han señalado anteriormente, necesitará voltajes muy altos y / o mucha superficie para producir incluso un par relativamente bajo, pero para aplicaciones de bajo toque, alta velocidad, alta confiabilidad y baja potencia, un motor electrostático puede ser una buena opción, especialmente si ya tiene disponible un suministro de alto voltaje / baja corriente.
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