Un moteur homopolaire est un appareil qui convertit un champ magnétique et un courant électrique continu (CC) en mouvement. Les pièces principales sont un aimant permanent avec un disque et un arbre métalliques 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 il tourne en raison des effets du courant traversant le champ magnétique. Le scientifique Michael Faraday a démontré pour la première fois l’effet en 1821 avec un fil tournant autour d’un aimant dans un bain de mercure.
L’électricité peut également être générée par un moteur homopolaire, qui agit comme un générateur en faisant tourner le disque métallique à travers le champ magnétique. Le disque rotatif va créer un courant continu qui peut 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 pour démontrer l’effet Faraday. La roue de Barlow utilise un disque métallique rotatif relié à une batterie et suspendu au-dessus d’un plateau ou d’un bac de mercure entouré d’un aimant permanent. Lorsque le disque rotatif 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 et un rotor à bobine de fil doivent également utiliser un collecteur pour un fonctionnement correct. Un commutateur est un dispositif qui inverse la polarité du moteur lorsque le rotor tourne. Ceci 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 20e siècle, les entraînements électriques remplaçant les moteurs diesel connectés aux arbres de transmission traversant la coque du navire. Les générateurs électriques peuvent produire du courant continu pour les systèmes connectés directement aux hélices.
À partir du début du 21e siècle, des entraînements électriques ont été installés dans des nacelles rotatives sous la quille d’un navire qui peuvent fournir une poussée dans n’importe quelle direction. Cette technologie offre une bonne efficacité de propulsion et offre un excellent contrôle du navire pour l’amarrage et les manœuvres. Les pods peuvent être contrôlés depuis le pont d’un navire avec un joystick et éliminent les arbres de transmission avec leurs problèmes de maintenance et de fuite potentiels.
Une technologie étudiée dans divers appareils depuis les années 1700 est l’accélération linéaire, connue dans le développement d’armes sous le nom de canon à rail. Les accélérateurs linéaires tirent parti des principes moteurs de Faraday en alimentant un rail double avec de l’énergie électrique. Un traîneau ou projectile en métal repose sur les rails, le courant passant à travers le traîneau d’un rail à l’autre. L’effet résultant est un moteur homopolaire. Plutôt que de tourner, cependant, le traîneau ou le projectile est propulsé à des vitesses croissantes le long du rail.