Mis on homopolaarne mootor?

Homopolaarne mootor on seade, mis muudab magnetvälja ja alalisvoolu (DC) liikumiseks. Peamised osad on püsimagnet koos külgneva metallketta ja võlliga; homopolaarne tähendab, et rootori kõrval on ainult üks magneti poolus või pool. Plaadile rakendatakse alalisvoolu ja see pöörleb magnetvälja läbiva voolu mõjul. Teadlane Michael Faraday demonstreeris efekti esmakordselt 1821. aastal elavhõbedavannis magneti ümber pöörleva juhtmega.

Elektrit saab toota ka homopolaarse mootoriga, mis töötab generaatorina, pöörates metallketast läbi magnetvälja. Pöörlev ketas loob alalisvoolu, mida saab salvestada akusse. Kuigi see põhimõte ei ole suurte tootmisrajatiste puhul otstarbekas, võib ühepooluseline generaator olla kasulik, kui on vaja alalisvoolu.

Teine homopolaarse mootori variant oli Barlow ratas. Matemaatik Peter Barlow töötas ratta välja 1822. aastal, et demonstreerida Faraday efekti. Barlowi ratas kasutab pöörlevat metallketast, mis on ühendatud akuga ja riputatakse püsimagnetiga ümbritsetud elavhõbedaaluse või -küna kohal. Kui pöörlev ketas langetatakse elavhõbedasse ja elektriahel on valmis, interakteerub vool magnetväljaga ja ratas pöörleb.

Ühepooluselise mootoritehnoloogia üks eelis on osade vähenemine. Traatpooli staatori ja rootoriga mootorid peavad korralikuks tööks kasutama ka kommutaatorit. Kommutaator on seade, mis muudab mootori polaarsust rootori pöörlemisel. See on vajalik, kuna rootor muudab asendit mootori magnetväljas ja polaarsuse muutmine on vajalik pöördemomendi ehk pöörlemisjõu tagamiseks.

Homopolaarsele mootorile on palju praktilisi rakendusi. Laeva tõukejõul hakati neid mootoreid kasutama 20. sajandil, elektriajamid asendasid diiselmootoreid, mis olid ühendatud laeva kere läbivate veovõllitega. Elektrigeneraatorid võivad toota alalisvoolu süsteemide jaoks, mis on otse propelleriga ühendatud.

Alates 21. sajandi algusest paigaldati elektriajamid laeva kiilu all asuvatesse pöörlevatesse pesadesse, mis võivad anda tõukejõudu igas suunas. See tehnoloogia tagab tõukejõu hea tõhususe ja suurepärase laeva juhtimise dokkimisel ja manööverdamisel. Kaubasid saab juhtida laevasillalt juhtkangiga ning kõrvaldada veovõllid nende hoolduse ja võimalike lekkeprobleemidega.
Alates 1700. aastatest erinevates seadmetes uuritud tehnoloogia on lineaarne kiirendus, mida relvade arendamisel tuntakse rööbasrelvana. Lineaarsed kiirendid kasutavad ära Faraday mootoripõhimõtteid, pakkudes elektrienergiaga kaherööpalist voolu. Rööbaste peal toetub metallist kelk või mürsk, vool läbib kelku ühelt siinilt teisele. Tulemuseks on homopolaarne mootor. Pöörlemise asemel aga liigutatakse kelku või mürsku piki rööpaid suureneva kiirusega.