Un collettore rotante è un dispositivo che consente il trasferimento di corrente elettrica o un segnale tra una sorgente statica e un oggetto rotante senza l’uso di una connessione cablata fisica tra i due. Una disposizione ad anello collettore realizza questo collegamento con un anello conduttivo fissato attorno al componente rotante e una spazzola a molla o contatto sul componente statico. Questa spazzola si appoggia all’anello rotante e mantiene un contatto elettrico costante con esso mentre rimane statico. I dispositivi ad anello rotante hanno varie applicazioni.
Il passaggio di una corrente o di un segnale tra oggetti rotanti e fissi pone un enigma ingegneristico che è meglio risolto utilizzando un contatto scorrevole a basso attrito tra i due. Nelle applicazioni che coinvolgono un rotore come quelle che si trovano in generatori e motori, il modo migliore per ottenere ciò è utilizzare un anello collettore solido. È costituito da un anello conduttivo, tipicamente realizzato in rame lucidato di alta qualità, che scorre attorno all’albero del rotore. Questo anello è isolato dall’albero e cablato agli avvolgimenti del rotore. Una spazzola caricata a molla che trasporta la corrente elettrica è posizionata in modo tale da mantenere una pressione costante sull’anello per tutta la sua corsa di rotazione completando così il circuito.
Le spazzole sono generalmente realizzate in un materiale conduttivo come il carbonio che è più morbido dell’anello. Questo materiale viene utilizzato per garantire che la spazzola, piuttosto che l’anello, si consumi per prima poiché la spazzola è più facile ed economica da sostituire quando si consuma. Nelle applicazioni che richiedono una connessione a bassa resistenza, è possibile utilizzare il mercurio per sostituire le spazzole di carbone. A causa della sua tossicità, tuttavia, non può essere utilizzato nelle industrie farmaceutiche o alimentari in cui la contaminazione da mercurio rappresenta un rischio per la salute.
L’utilizzo di un sistema ad anelli collettori non si limita al passaggio di corrente elettrica. Anche questo trasferimento non è limitato a un passaggio da statico a rotore; corrente, segnale o dati possono essere trasferiti dal componente rotante all’elemento statico. Finché le superfici della spazzola e dell’anello sono mantenute pulite e prive di corrosione e scheggiature, la connessione dell’anello di contatto può essere mantenuta molto “pulita” con un minimo di scintille, interferenze dati e rumore audio. Le applicazioni ad anelli collettori includono segnali rotanti o segnalatori luminosi, alternatori, generatori e motori elettrici ad anelli collettori e fanno uso di diversi design e materiali per anelli e contatti.