Qu'est-ce qu'un moteur homopolaire?
Un moteur homopolaire est un appareil qui convertit un champ magnétique et un courant électrique continu en courant continu. Les pièces principales sont un aimant permanent avec un disque et un arbre en métal adjacents; homopolaire signifie qu’un seul pôle ou côté de l’aimant est à côté du rotor. Un courant continu est appliqué au disque et celui-ci tourne en raison des effets du courant traversant le champ magnétique. Le scientifique Michael Faraday a démontré l'effet pour la première fois en 1821 avec un fil métallique tournant autour d'un aimant dans un bain de mercure.
L'électricité peut également être générée par un moteur homopolaire, qui agit en tant que générateur en faisant tourner le disque métallique à travers le champ magnétique. Le disque en rotation créera un courant continu pouvant être stocké dans une batterie. Bien que ce principe ne soit pas pratique pour les grandes installations de production, un générateur unipolaire peut être utile lorsqu'un courant continu est nécessaire.
Une autre variante du moteur homopolaire était la roue de Barlow. Le mathématicien Peter Barlow a développé la roue en 1822 afin de démontrer l'effet Faraday. La roue de Barlow utilise un disque métallique rotatif connecté à une batterie et suspendu au-dessus d'un plateau ou d'un creux en mercure entouré d'un aimant permanent. Lorsque le disque en rotation est abaissé dans le mercure et qu'un circuit électrique est terminé, le courant interagit avec le champ magnétique et la roue tourne.
L'un des avantages de la technologie des moteurs unipolaires est la réduction du nombre de pièces. Les moteurs avec un stator à bobine de fil et un rotor doivent également utiliser un commutateur pour un fonctionnement correct. Un commutateur est un dispositif qui inverse la polarité du moteur lorsque le rotor tourne. Cela est nécessaire car le rotor change de position dans le champ magnétique du moteur et le changement de polarité est nécessaire pour fournir un couple ou une force de rotation.
Il existe une variété d'applications pratiques pour un moteur homopolaire. La propulsion des navires a commencé à utiliser ces moteurs au 20ème siècle, les entraînements électriques remplaçant les moteurs diesel connectés aux arbres de transmission traversant la coque du navire. Les générateurs électriques peuvent produire une alimentation en courant continu pour les systèmes directement connectés aux hélices.
À partir du début du 21e siècle, des entraînements électriques ont été installés dans des modules rotatifs situés sous la quille d'un navire et pouvant fournir une poussée dans toutes les directions. Cette technologie fournit une bonne efficacité de propulsion et fournit un excellent contrôle du navire pour l'accostage et la manœuvre. Les pods peuvent être contrôlés depuis le pont d'un navire à l'aide d'une manette de commande et permettent d'éliminer les arbres d'entraînement avec leur maintenance et les problèmes de fuite potentiels.
Une technologie étudiée dans divers appareils depuis les années 1700 est l’accélération linéaire, connue dans le développement d’armes comme arme à feu. Les accélérateurs linéaires tirent parti des principes moteurs de Faraday en alimentant un rail double avec une alimentation électrique. Un traîneau ou un projectile en métal repose sur le dessus des rails, le courant traversant le traîneau d’un rail à l’autre. L'effet résultant est un moteur homopolaire. Plutôt que de tourner, le traîneau ou le projectile est propulsé à des vitesses croissantes le long du rail.