Harjattomien servomoottorien toimintateoria pyörii magnetismin periaatteiden ympärillä, jossa samanlaiset navat hylkivät ja vastakkaiset navat vetävät puoleensa. Servomoottorissa on kaksi magneettilähdettä: kestomagneetit, jotka tyypillisesti sijaitsevat moottorin roottorissa, ja kiinteä sähkömagneetti, joka ympäröi roottoria. Sähkömagneettia kutsutaan joko staattorin tai moottorin käämiksi, ja se koostuu teräslevyistä, joita kutsutaan laminoinneiksi ja jotka on liimattu yhteen. Teräslevyissä on tyypillisesti "hampaat", jotka mahdollistavat kuparilangan kiertämisen niiden ympärille.
Palatakseni magnetismin periaatteisiin, kun kuparilangan kaltainen johdin muodostetaan kelaksi ja johtimeen jännitetään niin, että virta kulkee sen läpi, syntyy magneettikenttä.
Tällä johtimen läpi kulkevan virran luomalla magneettikentällä on pohjoisnapa ja etelänapa. Kun magneettiset navat sijaitsevat staattorissa (kun se on kytkettynä) ja roottorin kestomagneeteilla, miten luodaan vastakkaisten navojen tila, jotka vetävät puoleensa ja hylkivät niitä?
Tärkeintä on kääntää sähkömagneetin läpi kulkeva virta. Kun virta kulkee johtavan kelan läpi yhteen suuntaan, syntyy pohjois- ja etelänapa.
Kun virran suuntaa muutetaan, navat käännetään niin, mikä oli pohjoisnapa, on nyt etelänapa ja päinvastoin. Kuva 1 tarjoaa peruskuvan siitä, miten tämä toimii. Kuvassa 2 vasemmalla oleva kuva esittää tilan, jossa roottorimagneettien navat vedetään staattorin vastakkaisiin napoihin. Roottorin navat, jotka on kiinnitetty moottorin akseliin, pyörivät, kunnes ne ovat kohdakkain staattorin vastakkaisten napojen kanssa. Jos kaikki pysyisivät ennallaan, roottori pysyisi paikallaan.
Kuvan 2 oikealla oleva kuva näyttää kuinka staattorin navat ovat kääntyneet. Tämä tapahtuisi joka kerta, kun roottorin napa osuu vastakkaiseen staattorin napaan kääntämällä virranvirtauksen kyseisen staattorin sijainnin läpi. Jatkuva staattorin napojen kääntäminen luo tilan, jossa roottorin kestomagneettinapat "jahtaavat" aina staattorin vastakohtiaan, mikä johtaa roottorin/moottorin akselin jatkuvaan pyörimiseen.
Staattorin napojen kääntäminen tunnetaan kommutaationa. Kommutoinnin muodollinen määritelmä on "Ohjausvirtojen vaikutus moottorin oikeisiin vaiheisiin optimaalisen moottorin vääntömomentin ja moottorin akselin pyörimisen aikaansaamiseksi". Miten virrat ohjataan oikeaan aikaan akselin pyörimisen ylläpitämiseksi?
Ohjauksen tekee taajuusmuuttaja tai käyttölaite, joka antaa virtaa moottorille. Kun taajuusmuuttajaa käytetään tietyn moottorin kanssa, offset-kulma tunnistetaan taajuusmuuttajaohjelmistossa muiden asioiden, kuten moottorin induktanssin, resistanssin ja muiden parametrien ohella. Moottorissa käytettävä takaisinkytkentälaite (enkooderi, resoluutio jne.) ilmoittaa taajuusmuuttajalle roottorin akselin/magneettisen navan sijainnin.
Kun roottorin magneettinen napa-asento vastaa siirtymäkulmaa, taajuusmuuttaja kääntää staattorikäämin läpi kulkevan virran ja muuttaa siten staattorin napaa pohjoisesta etelään ja etelästä pohjoiseen kuvan 2 mukaisesti. Tästä näet, että napojen kohdistaminen pysäyttää moottorin akselin pyörimisen tai järjestyksen muuttaminen saa akselin pyörimään yhteen suuntaan vs. toiseen, ja niiden nopea vaihtaminen mahdollistaa nopean pyörimisen tai päinvastoin hitaan akselin pyörimisen.
