Nei tradizionali tachigeneratori DC a spazzole, il contatto meccanico tra le spazzole e il commutatore introduce diversi svantaggi intrinseci.
Innanzitutto, l'attrito e l'usura tra questi due componenti aumentano le perdite di coppia meccanica, con conseguente aumento della coppia di stiction (attrito statico) all'avvio o a bassa velocità. Questo influisce direttamente sulla reattività e sulla fluidità del motore a bassa velocità.
In secondo luogo, la caduta di tensione attraverso l'interfaccia spazzola-commutatore crea una zona morta a basse velocità di uscita, dove la tensione generata non può riflettere accuratamente piccole variazioni nella velocità di rotazione. Inoltre, durante la commutazione, il contatto intermittente o scarso tra le spazzole e i segmenti del commutatore può causare archi, scintille e discontinuità elettrica, generando rumore a radiofrequenza, interferenze elettromagnetiche (EMI), ondulazioni ad alta frequenza e tensione di uscita instabile.
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Come affermato in letteratura, “L'azione di commutazione del commutatore di solito causa qualche arco che si traduce in rumore elettrico.” (GD-OTS, Manuale dei motori DC a spazzole)
La natura meccanica del contatto spazzola-commutatore limita anche l'affidabilità in ambienti operativi difficili. In condizioni con polvere, vibrazioni, alta velocità di rotazione o bassa umidità, si verificano frequentemente problemi come usura eccessiva, accumulo di residui di carbonio e guasto del contatto (Automate.org, Tutorial sui motori DC a spazzole).
Dati questi svantaggi, il passaggio da progetti di tachigeneratori DC a spazzole a senza spazzole è diventato una direzione chiave per migliorare le prestazioni e l'affidabilità. Il tachigeneratore DC senza spazzole elimina il contatto meccanico tra le spazzole e il commutatore, rimuovendo così le perdite per attrito, le cadute di tensione di contatto e le sorgenti EMI. Questo cambiamento strutturale migliora notevolmente la precisione di misurazione, la stabilità e la durata operativa.
Con l'avanzamento del controllo elettronico moderno e della tecnologia dei sensori di Hall, è diventato fattibile progettare tachigeneratori senza spazzole che mantengono le stesse caratteristiche esterne, come la linearità tensione-velocità, le dimensioni dell'alloggiamento e le interfacce di montaggio, dei modelli tradizionali a spazzole (Wikipedia, Motore elettrico DC senza spazzole)
Pertanto, per i tachigeneratori DC che operano in ambienti estremi—come condizioni di bassa velocità, alta velocità o polverose e vibranti—il passaggio verso la tecnologia senza spazzole non è semplicemente un aggiornamento tecnico, ma un miglioramento significativo in termini di affidabilità, riduzione dei costi di manutenzione e stabilità del segnale.
