Униполярный двигатель — это устройство, которое преобразует магнитное поле и постоянный электрический ток (DC) в движение. Основными частями являются постоянный магнит с прилегающим к нему металлическим диском и валом; униполярный означает, что только один полюс или сторона магнита находится рядом с ротором. На диск подается постоянный ток, и он вращается за счет воздействия тока, проходящего через магнитное поле. Ученый Майкл Фарадей впервые продемонстрировал этот эффект в 1821 году с помощью проволоки, вращающейся вокруг магнита в ртутной ванне.
Электричество также может генерироваться униполярным двигателем, который действует как генератор, вращая металлический диск через магнитное поле. Вращающийся диск будет создавать постоянный ток, который можно хранить в батарее. Хотя этот принцип непригоден для крупных генерирующих объектов, однополюсный генератор может быть полезен, когда требуется постоянный ток.
Еще одним вариантом униполярного двигателя было колесо Барлоу. Математик Питер Барлоу разработал колесо в 1822 году, чтобы продемонстрировать эффект Фарадея. В колесе Барлоу используется вращающийся металлический диск, соединенный с батареей и подвешенный над поддоном или желобом с ртутью, окруженный постоянным магнитом. Когда вращающийся диск опускается в ртуть и замыкается электрическая цепь, ток взаимодействует с магнитное поле и колесо вращается.
Одним из преимуществ технологии однополюсных двигателей является уменьшение количества деталей. Двигатели с проволочной катушкой статор и ротор также должны использовать коммутатор для правильной работы. Коммутатор — это устройство, которое меняет полярность двигателя при вращении ротора. Это необходимо, потому что ротор меняет положение в магнитном поле двигателя, а изменение полярности необходимо для обеспечения крутящего момента или силы вращения.
У униполярного двигателя есть множество практических применений. Судовые двигатели начали использовать эти двигатели в 20-м веке, когда электрические приводы заменили дизельные двигатели, подключенные к приводу. валов, проходящих через корпус корабля. Электрические генераторы могут производить мощность постоянного тока для систем, подключенных непосредственно к гребным винтам.
Начиная с начала 21 века электроприводы устанавливались во вращающихся гондолах под килем корабля, которые могли обеспечивать тягу в любом направлении. Эта технология обеспечивает хорошую эффективность движения и превосходное управление кораблем при швартовке и маневрировании. Контейнерами можно управлять с мостика корабля с помощью джойстика, а приводные валы исключаются из-за их технического обслуживания и возможных проблем с утечкой.
Технология линейного ускорения, изучаемая в различных устройствах с 1700-х годов, известна в разработке оружия как рельсовая пушка. Линейные ускорители используют принцип двигателя Фарадея, питая двойной рельс электроэнергией. Металлические салазки или снаряд опираются на рельсы, при этом ток проходит по салазкам от одного рельса к другому. В результате получается униполярный двигатель. Однако вместо того, чтобы вращаться, салазки или снаряд движутся с возрастающей скоростью вдоль рельса.