Основната теория на работата на безчетковите серво мотори се върти около принципите на магнетизма, където еднаквите полюси се отблъскват, а противоположните полюси се привличат. Има два магнитни източника, намиращи се в серво мотора: постоянни магнити, които обикновено са разположени на ротора на двигателя, и неподвижен електромагнит, който заобикаля ротора. Електромагнитът се нарича намотка на статора или на двигателя и се състои от стоманени плочи, наречени ламинации, които са свързани заедно. Стоманените плочи обикновено имат „зъби“, които позволяват на медна жица да бъде навита около тях.
Връщайки се към принципите на магнетизма, когато проводник като медна жица се оформи в намотка и проводникът се захранва, така че през него да тече ток, се създава магнитно поле.
Това магнитно поле, създадено от тока, преминаващ през проводника, ще има северен полюс и южен полюс. С магнитни полюси, разположени на статора (когато са под напрежение) и на постоянните магнити на ротора, как се създава състояние на противоположни полюси, които се привличат и като полюси се отблъскват?
Ключът е да обърнете тока, преминаващ през електромагнита. Когато токът протича през проводяща намотка в една посока, се създават северен и южен полюс.
Когато посоката на тока се промени, полюсите се обръщат, така че това, което беше северен полюс, сега е южен полюс и обратно. Фигура 1 предоставя основна илюстрация на това как работи това. На фигура 2 изображението отляво показва състояние, при което полюсите на магнитите на ротора се привличат към противоположните полюси на статора. Полюсите на ротора, които са прикрепени към вала на двигателя, ще се въртят, докато не бъдат подравнени с противоположните полюси на статора. Ако всичко остана същото, роторът ще остане неподвижен.
Изображението вдясно на фигура 2 показва как полюсите на статора са се обърнали. Това ще се случи всеки път, когато полюсът на ротора се изравни с противоположния полюс на статора чрез обръщане на тока през това конкретно място на статора. Непрекъснатото обръщане на полюсите на статора създава състояние, при което полюсите на постоянния магнит на ротора винаги „преследват“ техните противоположности на статора, което води до непрекъснато въртене на вала на ротора/мотора.
Обръщането на полюсите на статора е известно като комутация. Официалната дефиниция на комутацията е „действието на управляващите токове към правилните фази на двигателя, така че да се произведе оптимален въртящ момент на двигателя и въртене на вала на двигателя“. Как се управляват теченията в точното време, за да се поддържа въртенето на вала?
Управлението се извършва от инвертора или задвижването, което захранва двигателя. Когато задвижването се използва с определен двигател, ъгълът на отместване се идентифицира в софтуера на задвижването заедно с други неща като индуктивност на двигателя, съпротивление и други параметри. Устройството за обратна връзка, което се използва на двигателя (енкодер, резолвер и т.н.), осигурява позицията на вала на ротора/магнитния полюс към задвижването.
Когато позицията на магнитния полюс на ротора съответства на ъгъла на отместване, задвижването ще обърне тока, преминаващ през бобината на статора, като по този начин промени полюса на статора от север на юг и от юг на север, както е показано на фигура 2. От това можете да видите, че оставянето на полюсите да се подравнят ще спре въртенето на вала на двигателя или промяната на последователността ще накара вала да се върти в едната посока спрямо другата, а бързата им промяна позволява въртене с висока скорост или точно обратното за бавно въртене на вала.
