Bez zařazení

Článků v rubrice: 347

Elektrostatické elektromotory

Když profesor Dan Ludois z americké Univerzity of Wisconsin-Madison vloni představil novinářům elektromotor, který se obejde bez magnetů a elektromagnetického pole, nebylo zpočátku jasné, zda jde o revoluční vynález nebo jen o reklamní tah. Více než stovka miliard malých a velkých elektromotorů na světě– malým ventilátorem počínaje a elektrickými lokomotivami nebo válcovacími tratěmi v ocelárnách konče – je totiž založena na elektromagnetizmu z třicátých let osmnáctého století, na jehož objasnění jsou podepsáni Benjamin Franklin, Michael Faraday a Humphrey Davy.

Fotogalerie (6)
Univerzální elektromotory jsou zaplněny měděným vinutím a jádry elektromagnetů, bez kterých se elektrostatický motor obejde (foto autor)

Z dynam na výrobu elektrického proudu se elektromotor použitelný v praxi zrodil až roku 1873, kdy belgičtí inženýři L. Fontaine a Z. Gramme na výstavě ve Vídni zavedli omylem proud do dynama, které se roztočilo. Další vývoj elektromotorů ovlivnil zejména T. A. Edison, který dal přednost stejnosměrnému proudu, a Nikola Tesla, který patentoval elektromotor napájený střídavým vícefázovým proudem. Bez ohledu na to, zda jde o motory komutátorové či bezkomutátorové, synchronní či asynchronní, k roztočení rotorů dochází vzájemným působením magnetickým polí proudem napájeného vinutí, případně magnetického pole přirozených magnetických pólů.

Roztočit rotor motoru elektrostatickou silou

Fyzikálně však existuje i jiná možnost – roztočit rotor motoru přímo elektrostatickou silou, jakou se mezi sebou odpuzují náboje plus a minus. O to se pokoušel už sám Benjamin Franklin. Vzorem je i sama příroda využívající takový princip v živých buňkách už od doby jejich vzniku, tedy nejméně 3,5 miliardy let. Dan Ludois se k němu vrací právě jen v oblasti malých, lépe řečeno miniaturních elektromotorků o výkonu v řádu mikrowattů, popř. wattů, jaké dnes pohánějí ventilátory chladící čipy mikroelektronických přístrojů zejména přenosných počítačů, tabletů, mikrotiskáren, měřicích přístrojů a a nanotechniky vůbec.

Princip elektrostatického motoru Dana Ludoise

Základem Ludoisova elektrostatického motoru jsou dva tenké hliníkové kotouče oddělené jen tou nejtenčí vzduchovou mezerou. Jeden z nich je pevný (stojící), druhý protilehlý je na hřídeli odvádějícím mechanický výkon ze vzájemného působení rychle se střídajících odpudivých a přitažlivých sil měnících se nábojů na vinutí či elektrodách obou kotoučů. Klíčovou roli hraje elektronika, ovládající vysokonapěťové a vysokofrekvenční napájení obou kotoučů.

Aby urychlil vývoj v této oblasti, založil Ludois při Wisconsinské univerzitě společnost Startup C-Motive Technologies. Podle vývojového programu mají být elektrostatické motory ve srovnání s jakýmikoliv klasickými indukčními elektromotory lehčí, levnější, snadněji regulovatelné, a vyžadují minimální údržbu.

Angažují se i Japonci

Krátce po zveřejnění se ukázalo, že elektrostatické elektromotory větších výkonů okolo 100 W a více, které by našly nejširší využití např. v pohonu elektrického ručního nářadí, ventilátorů, robotů, servopohonů apod., vyvíjí i japonská společnost SHINSEI CORP. Rotor i stator jsou vybaveny tyčinkovými elektrodami, napájenými vysokofrekvenčním vysokonapěťovým konvertorem. Dráhy rotujících elektrod se při otáčení navzájem těsně míjejí. Společnost již zahájila výrobu elektrostatických motorů ESM65-TR1 s výkonem 100 W, jejichž hmotnost se pohybuje kolem 200 gramů při účinnosti až 95 %! K rychlému vývoji a zavedení elektrostatických elektromotorů přispěje zejména jednoduchá konstrukce, kterou, jak ukazují poslední zprávy americké Mc.Afee Labs, dokáží nejnovější tiskárny 3 D bez pracné montáže „vytisknout“ z plastů a hliníku. Jako zajímavou hračku „Electrostatic Motor from Scrap“ je nejnověji nabízí i společnost Toy-Horseshoe v katalogu Amazon.

Video

Jak funguje elektrostatický „tištěný“ elektromotor najdete na videu You Tube na webové adrese: „3D printed AtmoMotor HV Atmospheric Motor“.

Jan Tůma
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Kuriózní pojídání arsenu

Určité empirické zkušenosti s jedovatými látkami pocházejí již z doby prehistorické, ale první písemné zmínky o nich najdeme ve starém Egyptě. Vražedné a sebevražedné prostředky se těšily velké pozornosti také v antickém Řecku a Římě, avšak svého vrcholu dosáhlo travičství až v době renezance.

Zadrátovaný ITER

14. dubna 2020 uplynulo 40 let od havárie Apolla 13. Kosmonauti tehdy na Měsíc nevystoupili, „pouze“ ho s vypětím všech sil obletěli. Jejich šťastný návrat na Zemi sledoval s rozechvěním celý svět.

Deštný prales pod Antarktidou

Antarktida nebyla vždy zemí ledu. Před miliony let, kdy byla stále součástí obrovského kontinentu na jižní polokouli zvaného Gondwana, vzkvétaly poblíž jižního pólu stromy. Nově objevené fosílie stromů a dalších organizmů odhalují, jak se pralesu dařilo.

Dvě cívky na cestě a sedmnáct jich čeká

V letech 2004-2005, kdy se rozhodovalo, zda se bude tokamak ITER stavět v Japonsku nebo v Evropě, byla jedním z velmi diskutovaných argumentů přeprava výrobků. Ty rozměrné  se měly dopravovat od výrobce na staveniště ITER po moři.

Je doba koronavirová ránou pro ekologii nebo příležitostí ke změně?

V internetových diskuzích se ve spojení s nouzovým stavem objevila polemika, zda má smysl třídit i nadále domácí odpad. Někomu to najednou přijde zbytečné. Všimli jste si ale, že právě nyní raději sáhnete po hygienicky zabalených potravinách a doma vám tak násobně přibylo plastů?

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail