Ein Homopolarmotor ist ein Gerät, das ein Magnetfeld und elektrischen Gleichstrom (DC) in Bewegung umwandelt. Die Hauptteile sind ein Permanentmagnet mit angrenzender Metallscheibe und Welle; Homopolar bedeutet, dass nur ein Pol oder eine Seite des Magneten neben dem Rotor liegt. An die Scheibe wird Gleichstrom angelegt, und sie dreht sich aufgrund der Wirkung des durch das Magnetfeld fließenden Stroms. Der Wissenschaftler Michael Faraday demonstrierte den Effekt erstmals im Jahr 1821 mit einem Draht, der sich um einen Magneten in einem Quecksilberbad drehte.
Strom kann auch durch einen Homopolarmotor erzeugt werden, der als Generator fungiert, 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 Kraftwerke nicht praktikabel ist, kann ein einpoliger Generator dort nützlich sein, wo Gleichstrom benötigt wird.
Eine weitere Variante des Homopolarmotors war das Barlow-Rad. Der Mathematiker Peter Barlow entwickelte 1822 das Rad, um den Faraday-Effekt zu demonstrieren. Das Barlow-Rad verwendet eine rotierende Metallscheibe, die mit einer Batterie verbunden ist und über einer Schale oder einem Behälter mit Quecksilber hängt, der von einem Permanentmagneten umgeben ist. Wenn die rotierende Scheibe auf das Quecksilber abgesenkt wird und ein Stromkreis geschlossen wird, interagiert der Strom mit dem Magnetfeld und das Rad dreht sich.
Ein Vorteil der unipolaren Motortechnologie ist die Reduzierung der Teile. Motoren mit Stator und Rotor mit Drahtspule müssen für einen ordnungsgemäßen Betrieb auch einen Kommutator verwenden. Ein Kommutator ist ein Gerät, das die Polarität des Motors umkehrt, wenn sich der Rotor dreht. Dies ist notwendig, da der Rotor seine Position im Magnetfeld des Motors ändert und die Polaritätsänderung erforderlich ist, um ein Drehmoment oder eine Rotationskraft bereitzustellen.
Es gibt eine Vielzahl praktischer Anwendungen für einen Homopolarmotor. Der Schiffsantrieb begann im 20. Jahrhundert mit der Verwendung dieser Motoren, wobei elektrische Antriebe die Dieselmotoren ersetzten, die mit Antriebswellen verbunden waren, die durch den Schiffsrumpf führten. Elektrische Generatoren können Gleichstrom für Systeme erzeugen, die direkt an Propeller angeschlossen sind.
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurden elektrische Triebwerke in rotierenden Hülsen unter dem Kiel eines Schiffes installiert, die Schub in jede Richtung liefern konnten. Diese Technologie sorgt für eine gute Antriebseffizienz und eine hervorragende Bootskontrolle beim Andocken und Manövrieren. Die Pods können von einer Schiffsbrücke aus mit einem Joystick gesteuert werden und machen Antriebswellen mit deren Wartung und potenziellen Leckageproblemen überflüssig.
Eine Technologie, die seit dem 17. Jahrhundert in verschiedenen Geräten untersucht wurde, ist die lineare Beschleunigung, die in der Waffenentwicklung als Railgun bekannt ist. Linearbeschleuniger nutzen die Prinzipien des Faraday-Motors, indem sie eine Doppelschiene mit elektrischer Energie versorgen. Ein Metall- oder Projektilschlitten ruht auf den Schienen, und Strom fließt durch den Schlitten von einer Schiene zur anderen. Der resultierende Effekt ist ein homopolarer Motor. Anstatt sich jedoch zu drehen, wird der Schlitten oder das Projektil mit zunehmender Geschwindigkeit entlang der Schiene vorangetrieben.