Vad är en Homopolar Motor?
En homopolar motor är en anordning som omvandlar ett magnetfält och en likström (DC) i rörelse. Huvuddelarna är en permanentmagnet med en angränsande metallskiva och axel; homopolar 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 homopolar motor, som fungerar som en generator genom att rotera metallskivan genom magnetfältet. Den roterande skivan skapar en likström som kan lagras i ett batteri. Även om denna princip inte är praktisk för stora generationens anläggningar, kan en enpolig generator vara användbar när likström behövs.
En annan variant av den homopolära motoren 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 hängs ovanför ett bricka eller tåg kvicksilver omgiven av en permanent magnet. När den roterande skivan sänks ner i kvicksilver och en elektrisk krets är klar samverkar strömmen med magnetfältet och hjulet vrids.
En fördel med enpolig motorteknik är en minskning av delar. Motorer med en trådspiralstator och rotor måste också använda en kommutator för korrekt drift. En kommutator är en enhet som vänder motorpolariteten när rotorn vrids. Detta är nödvändigt eftersom rotorn ändrar position i det motoriska magnetfältet och polaritetsförändringen behövs för att åstadkomma vridmoment eller rotationskraft.
Det finns en mängd praktiska tillämpningar för en homopolar motor. Fartygets framdrivning började använda dessa motorer under 1900-talet, med elektriska enheter som ersatte dieselmotorer anslutna till drivaxlar som passerar genom fartygets skrov. Elektriska generatorer kan producera likström för system som är direkt anslutna till propeller.
Från början av 2000-talet installerades elektriska drivenheter i roterande skidor under ett fartygsköl som kan ge drivkraft i valfri riktning. Denna teknik ger god framdrivningseffektivitet och ger utmärkt fartygskontroll för dockning och manövrering. Bågarna kan styras från en skeppsbro med en joystick och eliminera drivaxlar med deras underhåll och eventuella läckageproblem.
En teknik som studerats i olika enheter sedan 1700-talet är linjär acceleration, känd inom vapenutveckling som en järnvägsvapen. Linjära acceleratorer utnyttjar Faradays motorprinciper genom att aktivera en dubbellist med elkraft. En metallsläde eller projektil vilar ovanpå skenorna, med strömmen som passerar genom släden från en räls till en annan. Den resulterande effekten är en homopolar motor. I stället för att rotera drivs dock släden eller projektilen i ökande hastighet längs skenan.