Fırçasız servo motorların temel çalışma teorisi, benzer kutupların ittiği ve zıt kutupların çektiği manyetizma prensipleri etrafında döner. Bir servo motorda iki manyetik kaynak bulunur: Tipik olarak motorun rotorunda bulunan kalıcı mıknatıslar ve rotoru çevreleyen sabit elektromıknatıs. Elektromıknatıs, stator veya motor sargısı olarak adlandırılır ve birbirine bağlanmış laminasyon adı verilen çelik plakalardan oluşur. Çelik plakalar tipik olarak etraflarına bakır telin sarılmasını sağlayan "dişlere" sahiptir.
Manyetizma prensiplerine geri dönecek olursak, bakır tel gibi bir iletken bir bobin haline getirildiğinde ve içinden akım geçecek şekilde iletkene enerji verildiğinde, bir manyetik alan yaratılır.
İletkenden geçen akımın oluşturduğu bu manyetik alanın bir kuzey kutbu, bir de güney kutbu olacaktır. Statorda (enerji verildiğinde) ve rotorun kalıcı mıknatıslarında bulunan manyetik kutuplarla, zıt kutupların birbirini çektiği ve benzer kutupların ittiği bir durumu nasıl yaratırsınız?
Anahtar, elektromıknatıstan geçen akımı tersine çevirmektir. Akım iletken bir bobinden tek yönde aktığında kuzey ve güney kutupları oluşur.
Akıntının yönü değiştirildiğinde kutuplar ters çevrilir, böylece eskiden kuzey kutbu şimdi güney kutbu olur ve bunun tersi de geçerlidir. Şekil 1 bunun nasıl çalıştığının temel bir örneğini sunmaktadır. Şekil 2'de soldaki görüntü, rotor mıknatıslarının kutuplarının statorun zıt kutuplarına çekildiği bir durumu göstermektedir. Motor miline bağlı olan rotor kutupları, statorun karşıt kutupları ile aynı hizaya gelinceye kadar dönecektir. Her şey aynı kalsaydı rotor sabit kalırdı.
Şekil 2'de sağdaki görüntü stator kutuplarının nasıl döndüğünü göstermektedir. Bu, rotor kutbunun, söz konusu stator konumundan geçen akım akışını tersine çevirerek karşı stator kutbuna yakalandığı her seferde gerçekleşir. Stator kutuplarının sürekli ters çevrilmesi, rotorun kalıcı mıknatıs kutuplarının her zaman stator karşıtlarını "takip ettiği" bir durum yaratır ve bu da rotor/motor şaftının sürekli dönmesiyle sonuçlanır.
Stator kutuplarının yer değiştirmesine komütasyon denir. Komutasyonun resmi tanımı “Optimum motor torku ve motor şaftı dönüşü sağlamak amacıyla akımların uygun motor fazlarına yönlendirilmesi eylemidir”. Şaft dönüşünü sürdürmek için akımlar doğru zamanda nasıl yönlendirilir?
Direksiyon, motora güç veren invertör veya sürücü tarafından yapılır. Bir sürücü belirli bir motorla kullanıldığında, motor endüktansı, direnç ve diğer parametreler gibi diğer şeylerin yanı sıra sürücü yazılımında bir ofset açısı tanımlanır. Motorda kullanılan geri besleme cihazı (enkoder, çözücü vb.) rotor milinin/manyetik kutbun konumunu sürücüye sağlar.
Rotorun manyetik kutup konumu ofset açısıyla eşleştiğinde, sürücü stator bobininden geçen akımı tersine çevirecek ve böylece Şekil 2'de gösterildiği gibi stator kutbunu kuzeyden güneye ve güneyden kuzeye değiştirecektir. Buradan şunu görebilirsiniz: Kutupların hizalanmasına izin vermek, motor şaftının dönüşünü durduracaktır veya sıranın değiştirilmesi, şaftın bir yönde diğer yöne dönmesine neden olacaktır ve bunları hızlı bir şekilde değiştirmek, yüksek hızlı bir dönüşe veya yavaş şaft dönüşü için tam tersine izin verecektir.
