Teori dasar pengoperasian motor servo brushless berkisar pada prinsip kemagnetan dimana kutub yang sejenis akan tolak menolak dan kutub yang berlawanan akan tarik menarik. Ada dua sumber magnet yang ditemukan di dalam motor servo: Magnet permanen yang biasanya terletak di rotor motor, dan elektromagnet stasioner yang mengelilingi rotor. Elektromagnet disebut belitan stator atau motor dan terbuat dari pelat baja yang disebut laminasi, yang diikat menjadi satu. Pelat baja biasanya memiliki “gigi” yang memungkinkan kawat tembaga dililitkan di sekelilingnya.
Kembali ke prinsip magnetisme, ketika sebuah konduktor seperti kawat tembaga dibentuk menjadi kumparan, dan konduktor tersebut diberi energi sehingga arus mengalir melaluinya, maka terciptalah medan magnet.
Medan magnet yang ditimbulkan oleh arus yang melewati konduktor akan memiliki kutub utara dan kutub selatan. Dengan kutub magnet yang terletak pada stator (bila diberi energi) dan pada magnet permanen rotor, bagaimana cara menciptakan keadaan kutub yang berlawanan saling tarik menarik dan kutub yang sejenis tolak menolak?
Kuncinya adalah membalikkan arus yang melalui elektromagnet. Ketika arus mengalir melalui kumparan penghantar dalam satu arah, kutub utara dan selatan tercipta.
Ketika arah arus diubah, kutub-kutubnya terbalik sehingga kutub utara sekarang menjadi kutub selatan dan sebaliknya. Gambar 1 memberikan ilustrasi dasar tentang cara kerjanya. Pada gambar 2, gambar sebelah kiri menunjukkan kondisi kutub magnet rotor tertarik ke kutub stator yang berlawanan. Kutub-kutub rotor yang menempel pada poros motor akan berputar hingga sejajar dengan kutub-kutub stator yang berlawanan. Jika semuanya tetap sama maka rotor akan tetap diam.
Gambar di sebelah kanan pada gambar 2 menunjukkan bagaimana kutub stator terbalik. Hal ini akan terjadi setiap kali kutub rotor bertemu dengan kutub stator yang berlawanan dengan membalikkan aliran arus melalui lokasi stator tersebut. Pembalikan kutub stator yang terus-menerus menimbulkan kondisi dimana kutub-kutub magnet permanen pada rotor selalu “mengejar” kutub stator yang berlawanan sehingga mengakibatkan putaran rotor/poros motor terus menerus.
Pembalikan kutub stator dikenal sebagai pergantian. Definisi formal pergantian adalah “Tindakan mengarahkan arus ke fase motor yang tepat sehingga menghasilkan torsi motor dan putaran poros motor yang optimal”. Bagaimana arus diarahkan pada waktu yang tepat untuk mempertahankan putaran poros?
Kemudi dilakukan oleh inverter atau penggerak yang menggerakkan motor. Ketika penggerak digunakan dengan motor tertentu, sudut offset diidentifikasi dalam perangkat lunak penggerak bersama dengan hal-hal lain seperti induktansi motor, resistansi, dan parameter lainnya. Perangkat umpan balik yang digunakan pada motor (encoder, solver, dll.) memberikan posisi poros rotor/kutub magnet ke penggerak.
Ketika posisi kutub magnet rotor sesuai dengan sudut offset, maka penggerak akan membalikkan arus yang melalui kumparan stator sehingga mengubah kutub stator dari utara ke selatan dan dari selatan ke utara seperti terlihat pada Gambar 2. Dari sini terlihat bahwa membiarkan kutub sejajar akan menghentikan putaran poros motor, atau mengubah urutan akan membuat poros berputar ke satu arah vs. yang lain, dan mengubahnya dengan cepat memungkinkan putaran kecepatan tinggi atau sebaliknya untuk putaran poros lambat.
