Hvad er en Homopolar Motor?

En homopolar motor er en enhed, der konverterer et magnetfelt og en direkte elektrisk strøm (DC) i bevægelse. Hoveddelene er en permanent magnet med en tilstødende metalskive og skaft; homopolar betyder kun en pol eller en side af magneten ved siden af ​​rotoren. Jævnstrøm påføres disken, og den roterer på grund af virkningen af ​​strømmen, der passerer gennem magnetfeltet. Forskeren Michael Faraday demonstrerede først virkningen i 1821 med en ledning, der drejede rundt om en magnet i et kviksølvbad.

Elektricitet kan også frembringes af en homopolar motor, der fungerer som en generator ved at dreje metalskiven gennem magnetfeltet. Den roterende disk opretter en jævnstrøm, der kan opbevares i et batteri. Selvom dette princip ikke er praktisk til storgenerationsfaciliteter, kan en enkeltpolegenerator være nyttig, når der er behov for jævnstrøm.

En anden variation af den homopolære motor var Barlow's hjul. Matematikeren Peter Barlow udviklede hjulet i 1822 for at demonstrere Faraday-effekten. Barlow's hjul bruger en roterende metalskive, der er tilsluttet et batteri og ophængt over en bakke eller trug af kviksølv omgivet af en permanent magnet. Når den roterende skive sænkes ned i kviksølvet, og et elektrisk kredsløb er afsluttet, interagerer strømmen med magnetfeltet, og hjulet drejer.

En fordel ved enkeltpolet motorteknologi er reduktion i dele. Motorer med en trådspiralstator og rotor skal også bruge en kommutator til korrekt drift. En kommutator er en enhed, der vender motorens polaritet, når rotoren drejer. Dette er nødvendigt, fordi rotoren ændrer position i det motoriske magnetfelt, og polaritetsændringen er nødvendig for at tilvejebringe drejningsmoment eller rotationskraft.

Der er en række praktiske anvendelser til en homopolar motor. Skibets fremdrift begyndte at bruge disse motorer i det 20. århundrede med elektriske drev, der erstattede dieselmotorer forbundet til drivaksler, der passerer gennem skibets skrog. Elektriske generatorer kan producere jævnstrøm til systemer, der er direkte forbundet med propeller.

Fra begyndelsen af ​​det 21. århundrede blev der installeret elektriske drev i roterende bælter under et skibskøl, der kan give tryk i enhver retning. Denne teknologi giver god fremdrift effektivitet og giver fremragende skibskontrol til docking og manøvrering. Bælgene kan styres fra en skibs bro med en joystick og eliminere drivaksler med deres vedligeholdelses- og potentielle lækageproblemer.

En teknologi, der er undersøgt i forskellige enheder siden 1700-tallet, er lineær acceleration, der er kendt inden for våbenudvikling som en jernbanepistol. Lineære acceleratorer drager fordel af Faradays motorprincipper ved at give strøm til en dobbelt skinne med elektrisk energi. En metalslæde eller projektil hviler på toppen af ​​skinnerne, hvor strømmen passerer gennem slæden fra den ene skinne til den anden. Den resulterende effekt er en homopolar motor. I stedet for at dreje drejes imidlertid slæden eller projektilet i stigende hastighed langs skinnen.