Gleichstrom-Servomotoren verfügen über eine schlanke Ankerstruktur mit einer Rotationsträgheit, die nur 1/3 bis 1/2 der von gewöhnlichen Gleichstrommotoren beträgt, und ihre mechanische Festigkeit kann starken Beschleunigungsstößen standhalten. Permanentmagnetmodelle verwenden Permanentmagnetmaterialien zur Anregung und kombinieren eine hohe magnetische Energiedichte und einen geringen Hystereseverlust. Modelle mit geringer Trägheit reduzieren die Rotationsträgheit und verbessern die Reaktionsgeschwindigkeit durch optimiertes Rotordesign. Die Bürsten sind präzise auf der geometrisch neutralen Ebene platziert, um symmetrische Vorwärts- und Rückwärtsrotationseigenschaften zu gewährleisten.
Grundprinzip: Der bestromte Rotor dreht sich unter der Lorentzkraft im Statormagnetfeld. Die Drehmomentformel lautet:
$$T=K_t \\cdot I$$ wobei $K_t$ die Drehmomentkonstante (typischer Wert 0,01~0,1 N·m/A) und $I$ der Ankerstrom ist.
Regelungsprozess mit geschlossenem Regelkreis: Die Steuerung vergleicht die Zielposition mit dem tatsächlichen Rückkopplungssignal (z. B. Encoderdaten). Die PWM-Antriebsspannung wird über einen PID-Algorithmus angepasst, um die Motorgeschwindigkeit und -richtung dynamisch zu korrigieren. Die Reaktionszeit kann nur 1 ms betragen und die Positionierungsgenauigkeit erreicht ±0,01 Grad (Datenquelle: technische Dokumente von Yaskawa Electric).