I motori DC e passo-passo senza spazzole possono ricevere più attenzione rispetto al classico motore DC con spazzole, ma quest'ultimo potrebbe comunque essere una scelta migliore in alcune applicazioni.

La maggior parte dei progettisti che desiderano scegliere un piccolo motore CC, in genere un'unità di potenza inferiore o frazionaria, di solito guardano inizialmente solo due opzioni: il motore CC senza spazzole (BLDC) o il motore passo-passo.Quale selezionare dipende dall'applicazione, poiché il BDLC è generalmente migliore per il movimento continuo mentre il motore passo-passo è più adatto per il posizionamento, il movimento avanti e indietro e il movimento di arresto/avvio.Ogni tipo di motore può fornire le prestazioni necessarie con il controller giusto, che può essere un circuito integrato o un modulo a seconda delle dimensioni e delle specifiche del motore.Questi motori possono essere azionati con le “intelligenze” integrate in circuiti integrati di controllo del movimento dedicati o con un processore con firmware incorporato.

Ma osservando un po' più da vicino le offerte dei fornitori di questi motori BLDC, vedrai che quasi sempre offrono anche motori DC con spazzole (BDC), che sono in circolazione "da sempre".Questa disposizione del motore ha una posizione lunga e consolidata nella storia della forza motrice azionata elettricamente, poiché è stato il primo progetto di motore elettrico di qualsiasi tipo.Decine di milioni di questi motori a spazzole vengono utilizzati ogni anno per applicazioni serie e non banali come le automobili.

Le prime versioni grezze di motori a spazzole furono ideate all'inizio del 1800, ma alimentare anche un piccolo motore utile era impegnativo.I generatori necessari per alimentarli non erano ancora stati sviluppati e le batterie disponibili avevano una capacità limitata, grandi dimensioni e dovevano ancora essere “rifornite” in qualche modo.Alla fine, questi problemi furono superati.Verso la fine del 1800 furono installati e di uso generale motori CC con spazzole di decine e centinaia di cavalli;molti sono ancora utilizzati oggi.

Il motore DC con spazzole di base non richiede “elettronica” per funzionare, poiché è un dispositivo autocommutante.Il principio di funzionamento è semplice, e questa è una delle sue virtù.Il motore CC con spazzole utilizza la commutazione meccanica per invertire la polarità del campo magnetico del rotore (chiamato anche armatura) rispetto a quella dello statore.Al contrario, il campo magnetico dello statore è sviluppato da bobine elettromagnetiche (storicamente) o da moderni e potenti magneti permanenti (per molte implementazioni odierne) (Figura 1).

L'interazione e l'inversione ripetuta del campo magnetico tra le bobine del rotore sull'armatura e il campo fisso dello statore inducono il movimento rotatorio continuo.L'azione di commutazione che inverte il campo del rotore viene eseguita tramite contatti fisici (chiamati spazzole), che toccano e portano energia alle bobine dell'armatura.La rotazione del motore non solo fornisce il movimento meccanico desiderato ma anche la commutazione della polarità della bobina del rotore necessaria per indurre l'attrazione/repulsione rispetto al campo fisso dello statore – ancora una volta, non è necessaria alcuna elettronica, poiché l'alimentazione CC viene applicata direttamente al avvolgimenti della bobina dello statore (se presenti) e le spazzole.

Il controllo di base della velocità si ottiene regolando la tensione applicata, ma ciò evidenzia uno dei difetti del motore a spazzole: la tensione più bassa riduce la velocità (che era l'intenzione) e riduce drasticamente la coppia, che di solito è una conseguenza indesiderata.L'utilizzo di un motore a spazzole alimentato direttamente dalle rotaie CC è generalmente accettabile solo in applicazioni limitate o non critiche come il funzionamento di piccoli giocattoli e display animati, soprattutto se è necessario il controllo della velocità.

Al contrario, il motore brushless è dotato di una serie di bobine elettromagnetiche (poli) fissate attorno all'interno dell'alloggiamento e magneti permanenti ad alta resistenza sono fissati all'albero rotante (il rotore) (Figura 2).Poiché i poli vengono eccitati in sequenza dall'elettronica di controllo (commutazione elettronica – EC), il campo magnetico che circonda il rotore ruota e quindi attrae/respinge il rotore con i suoi magneti fissi, che è costretto a seguire il campo.

La corrente che guida i poli del motore BLDC può essere un'onda quadra, ma è inefficiente e induce vibrazioni, quindi la maggior parte dei progetti utilizza una forma d'onda a rampa con una forma su misura per la combinazione desiderata di efficienza elettrica e precisione di movimento.Inoltre, il controller può ottimizzare la forma d'onda di energizzazione per avviamenti e arresti rapidi ma fluidi senza superamento e una risposta nitida ai transitori del carico meccanico.Sono disponibili diversi profili di controllo e traiettorie che adattano la posizione e la velocità del motore alle esigenze dell'applicazione.

Modificato da Lisa