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1. Motore a corrente continua con spazzole

Nei motori a spazzole, questo processo avviene tramite un interruttore rotante sull'albero del motore, chiamato commutatore. Esso è costituito da un cilindro o disco rotante diviso in più segmenti di contatto metallici sul rotore. I segmenti sono collegati agli avvolgimenti conduttori sul rotore. Due o più contatti fissi, chiamati spazzole, realizzati in un conduttore morbido come la grafite, premono contro il commutatore, stabilendo un contatto elettrico scorrevole con i segmenti successivi man mano che il rotore ruota. Le spazzole forniscono selettivamente corrente elettrica agli avvolgimenti. Quando il rotore ruota, il commutatore seleziona i diversi avvolgimenti e la corrente direzionale viene applicata a un determinato avvolgimento in modo tale che il campo magnetico del rotore rimanga disallineato rispetto allo statore, creando una coppia in una direzione.

2. Motore a corrente continua senza spazzole

Nei motori brushless a corrente continua, un sistema servoassistito elettronico sostituisce i contatti meccanici del commutatore. Un sensore elettronico rileva l'angolo del rotore e controlla interruttori a semiconduttore, come i transistor, che commutano la corrente attraverso gli avvolgimenti, invertendone la direzione o, in alcuni motori, interrompendola, all'angolo corretto in modo che gli elettromagneti creino una coppia in una direzione. L'eliminazione del contatto strisciante consente ai motori brushless di avere un attrito inferiore e una maggiore durata; la loro vita utile è limitata solo dalla durata dei cuscinetti.

I motori a corrente continua con spazzole sviluppano una coppia massima a riposo, che diminuisce linearmente all'aumentare della velocità. Alcuni limiti dei motori con spazzole possono essere superati dai motori brushless, tra cui una maggiore efficienza e una minore suscettibilità all'usura meccanica. Questi vantaggi comportano tuttavia un'elettronica di controllo potenzialmente meno robusta, più complessa e più costosa.

Un tipico motore brushless è dotato di magneti permanenti che ruotano attorno a un'armatura fissa, eliminando i problemi associati al collegamento della corrente all'armatura mobile. Un controller elettronico sostituisce il gruppo collettore del motore CC a spazzole, che commuta continuamente la fase degli avvolgimenti per mantenere il motore in rotazione. Il controller esegue una distribuzione di potenza temporizzata simile utilizzando un circuito a stato solido anziché il sistema a collettore.

I motori brushless offrono diversi vantaggi rispetto ai motori CC con spazzole, tra cui un elevato rapporto coppia/peso, una maggiore efficienza che produce più coppia per watt, una maggiore affidabilità, rumore ridotto, una maggiore durata grazie all'eliminazione dell'erosione delle spazzole e del commutatore, l'eliminazione delle scintille ionizzanti dal
commutatore e una riduzione complessiva delle interferenze elettromagnetiche (EMI). Non essendoci avvolgimenti sul rotore, questi non sono soggetti a forze centrifughe e, poiché gli avvolgimenti sono supportati dall'involucro, possono essere raffreddati per conduzione, senza bisogno di flusso d'aria all'interno del motore per il raffreddamento. Ciò significa a sua volta che i componenti interni del motore possono essere completamente racchiusi e protetti da sporco o altri corpi estranei.

La commutazione dei motori brushless può essere implementata tramite software utilizzando un microcontrollore, oppure, in alternativa, tramite circuiti analogici o digitali. La commutazione elettronica al posto delle spazzole offre maggiore flessibilità e funzionalità non disponibili con i motori a corrente continua con spazzole, tra cui la limitazione della velocità, il funzionamento a micropassi per un controllo preciso e lento del movimento e una coppia di mantenimento a riposo. Il software di controllo può essere personalizzato in base al motore specifico utilizzato nell'applicazione, con conseguente maggiore efficienza di commutazione.

La potenza massima che può essere applicata a un motore brushless è limitata quasi esclusivamente dal calore; [citazione necessaria] un calore eccessivo indebolisce i magneti e danneggia l'isolamento degli avvolgimenti.

Nella conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, i motori brushless sono più efficienti dei motori a spazzole principalmente grazie all'assenza di spazzole, che riduce la perdita di energia meccanica dovuta all'attrito. L'efficienza migliorata è massima nelle regioni a vuoto e a basso carico della curva di prestazione del motore.

Gli ambienti e i requisiti in cui i produttori utilizzano motori a corrente continua senza spazzole includono il funzionamento senza manutenzione, le alte velocità e il funzionamento in ambienti in cui la formazione di scintille è pericolosa (ad esempio ambienti esplosivi) o potrebbe danneggiare apparecchiature elettroniche sensibili.

La struttura di un motore brushless è simile a quella di un motore passo-passo, ma i due motori presentano importanti differenze dovute a diverse implementazioni e modalità di funzionamento. Mentre i motori passo-passo vengono spesso arrestati con il rotore in una posizione angolare definita, un motore brushless è generalmente progettato per una rotazione continua. Entrambi i tipi di motore possono essere dotati di un sensore di posizione del rotore per il feedback interno. Sia un motore passo-passo che un motore brushless ben progettato possono mantenere una coppia finita a zero giri al minuto.