Vad är en homopolär motor?

En homopolär motor är en enhet som omvandlar ett magnetfält och en elektrisk likström (DC) till rörelse. Huvuddelarna är en permanentmagnet med en intilliggande metallskiva och axel; homopolär betyder att endast en pol eller sida av magneten är bredvid rotorn. Likström appliceras på skivan och den roterar på grund av effekterna av strömmen som passerar genom magnetfältet. Forskaren Michael Faraday visade först effekten 1821 med en tråd som roterade runt en magnet i ett kvicksilverbad.

Elektricitet kan också genereras av en homopolär motor, som fungerar som en generator genom att rotera metallskivan genom magnetfältet. Den roterande skivan kommer att skapa en likström som kan lagras i ett batteri. Även om denna princip inte är praktisk för stora produktionsanläggningar, kan en enpolig generator vara användbar när likström behövs.

En annan variant av den homopolära motorn var Barlows hjul. Matematikern Peter Barlow utvecklade hjulet 1822 för att demonstrera Faraday-effekten. Barlows hjul använder en roterande metallskiva ansluten till ett batteri och upphängd ovanför en bricka eller tråg av kvicksilver omgiven av en permanent magnet. När den roterande skivan sänks ner i kvicksilvret och en elektrisk krets är avslutad, samverkar strömmen med magnetfältet och hjulet snurrar.

En fördel med enpolig motorteknik är en minskning av antalet delar. Motorer med trådspolstator och rotor måste också använda en kommutator för korrekt funktion. En kommutator är en anordning som vänder motorns polaritet när rotorn svänger. Detta är nödvändigt eftersom rotorn ändrar position i motorns magnetfält, och polaritetsändringen behövs för att ge vridmoment eller rotationskraft.

Det finns en mängd praktiska tillämpningar för en homopolär motor. Fartygsframdrivning började använda dessa motorer på 20-talet, med elektriska enheter som ersatte dieselmotorer kopplade till drivaxlar som passerade genom fartygets skrov. Elektriska generatorer kan producera likström för system kopplade direkt till propellrar.

Med början i början av 21-talet installerades elektriska drivenheter i roterande kapslar under en fartygsköl som kan ge dragkraft i alla riktningar. Denna teknik ger bra framdrivningseffektivitet och ger utmärkt fartygskontroll för dockning och manövrering. Kapslarna kan styras från en fartygsbrygga med en joystick och eliminerar drivaxlar med deras underhåll och potentiella läckageproblem.
En teknik som studerats i olika enheter sedan 1700-talet är linjär acceleration, känd inom vapenutveckling som en rälspistol. Linjäracceleratorer drar fördel av Faradays motorprinciper genom att aktivera en dubbelskena med elektrisk kraft. En metallsläde eller projektil vilar ovanpå rälsen, med strömmen som passerar genom släden från den ena skenan till den andra. Den resulterande effekten är en homopolär motor. I stället för att rotera drivs släden eller projektilen med ökande hastighet längs rälsen.