Ein homopolarer Motor ist ein Gerät, das ein magnetisches Feld und einen elektrischen Gleichstrom (DC) in Bewegung umwandelt. Die Hauptteile sind ein Permanentmagnet mit einer angrenzenden Metallscheibe und Welle; homopolar bedeutet, dass sich nur ein Pol oder eine Seite des Magneten neben dem Rotor befindet. Die Scheibe wird mit Gleichstrom beaufschlagt und dreht sich aufgrund der Wirkung des durch das Magnetfeld fließenden Stroms. Der Wissenschaftler Michael Faraday demonstrierte den Effekt erstmals 1821 mit einem Draht, der sich in einem Quecksilberbad um einen Magneten drehte.
Elektrizität kann auch durch einen homopolaren Motor erzeugt werden, der als Generator wirkt, indem er die Metallscheibe durch das Magnetfeld dreht. Die rotierende Scheibe erzeugt einen Gleichstrom, der in einer Batterie gespeichert werden kann. Obwohl dieses Prinzip für große Erzeugungsanlagen nicht praktikabel ist, kann ein einpoliger Generator nützlich sein, wenn Gleichstrom benötigt wird.
Eine andere Variante des homopolaren Motors war das Rad von Barlow. Der Mathematiker Peter Barlow entwickelte das Rad 1822, um den Faraday-Effekt zu demonstrieren. Barlows Rad verwendet eine rotierende Metallscheibe, die mit einer Batterie verbunden ist und über einer von einem Permanentmagneten umgebenen Quecksilberwanne oder -wanne aufgehängt ist. Wenn die rotierende Scheibe in das Quecksilber abgesenkt wird und ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird, interagiert der Strom mit dem Magnetfeld und das Rad dreht sich.
Ein Vorteil der einpoligen Motortechnologie ist die Reduzierung der Teile. Motoren mit einem Stator und Rotor aus Drahtspulen müssen für einen ordnungsgemäßen Betrieb auch einen Kommutator verwenden. Ein Kommutator ist ein Gerät, das die Motorpolarität umkehrt, wenn sich der Rotor dreht. Dies ist notwendig, da der Rotor seine Position im Motormagnetfeld ändert und die Polaritätsänderung erforderlich ist, um ein Drehmoment oder eine Drehkraft bereitzustellen.
Es gibt eine Vielzahl praktischer Anwendungen für einen homopolaren Motor. Der Schiffsantrieb begann im 20. Jahrhundert mit diesen Motoren, wobei elektrische Antriebe Dieselmotoren ersetzten, die mit Antriebswellen durch den Schiffsrumpf verbunden waren. Elektrische Generatoren können Gleichstrom für Systeme erzeugen, die direkt an Propeller angeschlossen sind.
Ab Anfang des 21. Jahrhunderts wurden elektrische Antriebe in rotierenden Gondeln unter dem Kiel eines Schiffes installiert, die Schub in alle Richtungen liefern können. Diese Technologie bietet eine gute Antriebseffizienz und eine hervorragende Schiffssteuerung beim Andocken und Manövrieren. Die Pods können mit einem Joystick von einer Schiffsbrücke aus gesteuert werden und eliminieren Antriebswellen mit ihrer Wartung und möglichen Leckagen.
Eine Technologie, die seit dem 1700. Jahrhundert in verschiedenen Geräten untersucht wurde, ist die Linearbeschleunigung, die in der Waffenentwicklung als Rail Gun bekannt ist. Linearbeschleuniger nutzen die Motorprinzipien von Faraday, indem sie eine Doppelschiene mit elektrischer Energie versorgen. Ein Metallschlitten oder Projektil ruht auf den Schienen, wobei der Strom durch den Schlitten von einer Schiene zur anderen fließt. Der resultierende Effekt ist ein homopolarer Motor. Anstatt sich zu drehen, wird der Schlitten oder das Projektil jedoch mit zunehmender Geschwindigkeit entlang der Schiene angetrieben.