Homopolarmotor

Definition und Grundprinzip

Ein Homopolarmotor, auch Unipolarmotor genannt, ist ein kommutatorloser Gleichstrommotor, der auf der Unipolarinduktion beruht. Er dreht sich um eine feste Achse, die parallel zum Magnetfeld eines Dauermagneten ausgerichtet ist. „Homopolar“ bedeutet, dass der Strom während des Betriebs nicht kommutiert, also nicht durch einen Kommutator umgeschaltet wird. Der Motor besteht notwendigerweise aus einer einzigen Stromschleife. Seine technische Anwendung ist stark eingeschränkt, weil er nur kleine Drehmomente erzeugen kann.

Funktionsweise und Umkehrbetrieb

Angetrieben wird der Homopolarmotor durch die Lorentzkraft F_{L}. Sie entsteht, wenn sich elektrische Ladungsträger auf dem Weg vom Zentrum zur Peripherie der Scheibe oder umgekehrt durch das Magnetfeld eines kleinen Magneten bewegen. Dabei werden die Ladungen abgelenkt; die entstehende Kraft versetzt die gesamte Scheibe in Umdrehung. Weil die Magnetfeldlinien und die Drehachse stets in dieselbe Richtung zeigen, funktioniert die Drehung ohne Kommutierung.

Der Homopolarmotor ist reversibel. Wird seine Drehachse mechanisch gedreht, kann er ohne Gleichrichter und ohne Kommutator eine Gleichspannung erzeugen. In diesem Betriebsfall wird er als Unipolargenerator bezeichnet.

Einfacher Aufbau

Der Homopolarmotor lässt sich leicht nachbauen. Benötigt werden ein Permanentmagnet, eine Batterie und ein Draht; ein einfacher Aufbau kann außerdem eine eiserne Holzschraube verwenden. Die Batterie liefert den elektrischen Strom, während der Permanentmagnet das externe Magnetfeld erzeugt.

Der Magnet muss sich nicht unbedingt mitbewegen und auch nicht mit der Drehachse in Kontakt stehen. Sein einziger Zweck besteht darin, das erforderliche Magnetfeld zu erzeugen. Bei einem dargestellten einfachen Aufbau drehen sich die Schraube und der Magnet.

Geschichte und Darstellungen

Erste Aufbauten eines Homopolarmotors wurden von Michael Faraday 1821 in der Royal Institution von London vorgeführt. Eine weitere historische Bauform dieses Motortyps ist das Barlow-Rad.

Der Artikel enthält außerdem schematische Darstellungen des Homopolarmotors als 3D- und 2D-Darstellung sowie eine Darstellung der magnetischen Feldlinien und der Lorentzkraft am Homopolarmotor.