伺服電機通常由驅動部分和編碼器組成，伺服電機的運動比同類步進電機更加平滑，并且位置控制的分辨率更高。雖然伺服器系列進一步分為交流和直流類型，但我們使用的大多數伺服器都是有刷直流電機。

伺服器軸上的磁鐵固定在特定位置，電動機內部產生的磁場序列和組合驅動磁鐵，并精確控制軸的旋轉。伺服軸上還有一個玻璃盤，上面有很細的線條。光學編碼器隨著電動機的旋轉對這些線進行計數，信息反饋到控制器，并通過大量反饋回路和邏輯電路產生所需的運動。

直流伺服電機理論

用作直流伺服電動機的電動機通常具有用于場繞組和電樞繞組的單獨的直流電源。可以通過控制勵磁電流或電樞電流來歸檔控制。勵磁控制相對于電樞控制有一些特殊的優勢，另一方面，電樞控制也比勵磁控制有一些特殊的優勢。取決于直流伺服電機的特定應用，應確定應將哪種類型的控制應用于直流伺服電機。

讓我們一一討論直流伺服電動機的磁場控制和電樞控制工作原理。

場控制直流伺服電動機理論

下圖顯示了現場控制直流伺服電機的示意圖。在這種布置中，直流電動機的磁場被放大的誤差信號激勵，電樞繞組由恒流源供電。

磁場控制在磁化飽和曲線的拐點以下。在曲線的那部分，mmf隨激勵電流線性變化。這意味著直流電動機中產生的轉矩與勵磁飽和曲線拐點以下的勵磁電流成正比。

從直流電動機的一般轉矩方程式可知，轉矩T∝φIa。其中，φ是磁場通量，Ia是電樞電流。但是在現場控制的直流伺服電動機中，電樞由恒流源激勵，因此Ia在這里是恒定的。因此，T∝φ

當該直流伺服電動機的磁場被放大的誤差信號激勵時，電動機的轉矩，即電動機的旋轉可以通過放大的誤差信號來控制。如果恒定電樞電流足夠大，則勵磁電流的每一次微小變化都會導致電動機軸上的轉矩相應變化。

旋轉方向可以通過改變磁場的極性來改變。旋轉方向也可以通過使用分離磁場直流電動機來改變，其中，勵磁繞組分為兩部分，繞組的一半按順時針方向纏繞，另一半按逆時針方向纏繞。放大后的誤差信號被饋送到磁場的兩半的交點，如下所示。勵磁繞組的兩半的磁場彼此相對。在電動機運行期間，取決于在這兩半之間饋送的放大誤差信號的值，一半的磁場強度會主導另一半。由此，直流伺服電動機根據放大后的誤差信號電壓向特定方向旋轉。現場控制直流伺服電機的主要缺點是，由于感應勵磁電路的時間常數較長，因此對誤差的動態響應較慢。磁場是一個電磁體，因此基本上是一個高電感電路，因此由于誤差信號電壓的突然變化，經過一定時間后，通過磁場的電流將達到其穩態值，具體取決于磁場電路的時間常數。這就是為什么現場控制直流伺服電機裝置主要用于小型伺服電機的原因。

使用磁場控制方案的主要優點是，由于電動機是由磁場控制的，因此控制功率要求遠遠低于電動機的額定功率。

電樞控制直流伺服電動機理論

下圖顯示了電樞控制的直流伺服電機的示意圖。在此，電樞由放大的誤差信號激勵，而磁場由恒定電流源激勵。

該磁場的工作位置遠遠超出了磁化飽和曲線的拐點。在曲線的這一部分，對于勵磁電流的巨大變化，電動機磁場中的mmf變化很小。這使得伺服電機對勵磁電流的變化不太敏感。實際上，對于電樞控制的直流伺服電機，我們不希望這樣做，因為該電機應響應任何勵磁電流的變化。

同樣，在飽和時，磁場通量最大。如前所述，直流電動機的一般轉矩方程為：轉矩TφIa。現在，如果φ足夠大，則電樞電流Ia的每微小變化都會使電動機轉矩發生顯著變化。這意味著伺服電機對電樞電流變得非常敏感。

由于直流電動機的電樞的電感性和電阻性較小，因此電樞繞組的時間常數足夠小。由于電樞電壓的突然變化，這導致電樞電流快速變化。因此，電樞控制的直流伺服電動機的動態響應比現場控制的直流伺服電動機的動態響應快得多。通過反轉誤差信號的極性，可以輕松地改變電機的旋轉方向。

永磁直流伺服電機

在永磁直流電動機的情況下，由于磁場是永磁體，因此無法進行磁場控制。在這種情況下，直流伺服電動機的工作原理類似于電樞控制電動機。