Teoria de bază de funcționare a servomotoarelor fără perii se învârte în jurul principiilor magnetismului, unde polii asemănători se resping și polii opuși se atrag. Există două surse magnetice găsite într-un servomotor: magneți permanenți care sunt de obicei localizați pe rotorul motorului și electromagnetul staționar care înconjoară rotorul. Electromagnetul se numește fie stator, fie înfășurare a motorului și este alcătuit din plăci de oțel numite laminate, care sunt legate între ele. Plăcile de oțel au de obicei „dinți” care permit înfășurarea unui fir de cupru în jurul lor.
Revenind la principiile magnetismului, atunci când un conductor precum un fir de cupru este format într-o bobină, iar conductorul este alimentat astfel încât curentul să curgă prin el, se creează un câmp magnetic.
Acest câmp magnetic creat de curentul care trece prin conductor va avea un pol nord și un pol sud. Cu polii magnetici situati pe stator (atunci cand este alimentat) si pe magnetii permanenti ai rotorului, cum se creeaza o stare de atragere a polilor opuși și respingere a polilor?
Cheia este inversarea curentului care trece prin electromagnet. Când curentul trece printr-o bobină conducătoare într-o direcție, se creează poli nordic și sud.
Când direcția curentului este schimbată, polii sunt răsturnați, astfel încât ceea ce a fost un pol nord este acum un pol sud și invers. Figura 1 oferă o ilustrare de bază a modului în care funcționează. În figura 2, imaginea din stânga arată o condiție în care polii magneților rotorului sunt atrași de polii opuși ai statorului. Polii rotorului, care sunt atașați la arborele motorului, se vor roti până când vor fi aliniați cu polii opuși ai statorului. Dacă toate ar rămâne la fel, rotorul ar rămâne staționar.
Imaginea din dreapta din figura 2 arată cum s-au răsturnat polii statorului. Acest lucru s-ar întâmpla de fiecare dată când polul rotorului ajungea din urmă cu polul opus al statorului inversând fluxul de curent prin acea locație specială a statorului. Întoarcerea continuă a polilor statorului creează o condiție în care polii cu magnet permanenți ai rotorului își „urează” întotdeauna opusele statorului, ceea ce are ca rezultat rotirea continuă a arborelui rotorului/motor.
Întoarcerea polilor statorului este cunoscută sub numele de comutație. Definiția formală a comutației este „Acțiunea curenților de direcție către fazele corespunzătoare ale motorului, astfel încât să producă un cuplu optim al motorului și o rotație a arborelui motorului”. Cum sunt direcționați curenții la momentul corect pentru a menține rotația arborelui?
Direcția este efectuată de invertorul sau de acţionare care alimentează motorul. Când o unitate este utilizată cu un anumit motor, un unghi de compensare este identificat în software-ul unității împreună cu alte lucruri precum inductanța motorului, rezistența și alți parametri. Dispozitivul de feedback care este utilizat pe motor (encoder, resolver etc..) furnizează poziția arborelui rotorului/polului magnetic la unitate.
Când poziția polului magnetic al rotorului se potrivește cu unghiul de compensare, unitatea va inversa curentul care trece prin bobina statorului, schimbând astfel polul statorului de la nord la sud și de la sud la nord, așa cum se arată în Figura 2. Din aceasta puteți vedea că Lăsând polii să se alinieze va opri rotația arborelui motorului, sau schimbarea secvenței va face ca arborele să se rotească într-o direcție față de cealaltă, iar schimbarea lor rapidă permite o rotație de mare viteză sau exact opusul pentru o rotație lentă a arborelui.
