תיאוריית הפעולה הבסיסית של מנועי סרוו ללא מברשות סובבת סביב עקרונות המגנטיות שבהם קטבים דומים דוחים וקטבים מנוגדים מושכים. ישנם שני מקורות מגנטיים שנמצאים בתוך מנוע סרוו: מגנטים קבועים הממוקמים בדרך כלל על הרוטור של המנוע, והאלקטרומגנט הנייח המקיף את הרוטור. האלקטרומגנט נקרא סטאטור או פיתול מנוע והוא מורכב מלוחות פלדה הנקראים למינציות, המחוברות יחדיו. ללוחות הפלדה יש בדרך כלל "שיניים" המאפשרות לכרוך חוט נחושת סביבם.
אם נחזור לעקרונות המגנטיות, כאשר מוליך כמו חוט נחושת נוצר לסליל, והמוליך מופעל כך שזרם זורם דרכו, נוצר שדה מגנטי.
לשדה המגנטי הזה שנוצר על ידי זרם העובר דרך המוליך יהיו קוטב צפוני וקוטב דרומי. עם קטבים מגנטיים הממוקמים על הסטטור (כשהוא מופעל) ועל המגנטים הקבועים של הרוטור, איך יוצרים מצב של קטבים מנוגדים מושכים וכמו דוחים קטבים?
המפתח הוא להפוך את הזרם העובר דרך האלקטרומגנט. כאשר זרם זורם דרך סליל מוליך בכיוון אחד, נוצרים קטבים צפון ודרום.
כאשר כיוון הזרם משתנה, הקטבים מתהפכים כך שמה שהיה קוטב צפוני הוא כעת קוטב דרומי ולהיפך. איור 1 מספק המחשה בסיסית של איך זה עובד. באיור 2, התמונה משמאל מציגה מצב שבו הקטבים של מגנטי הרוטור נמשכים לקטבים המנוגדים של הסטטור. עמודי הרוטור, המחוברים לציר המנוע, יסתובבו עד שהם יתיישרו עם הקטבים המנוגדים של הסטטור. אם כולם נשארו אותו הדבר, הרוטור יישאר נייח.
התמונה מימין באיור 2 מראה כיצד עמודי הסטטור התהפכו. זה יקרה בכל פעם שקוטב הרוטור יתפוס את עמוד הסטטור הנגדי על ידי היפוך זרימת הזרם דרך מיקום הסטטור המסוים הזה. היפוך מתמשך של עמודי הסטטור יוצר מצב שבו קטבי המגנט הקבוע של הרוטור "רודפים" תמיד אחר הניגודים של הסטטור שלהם מה שמביא לסיבוב מתמשך של הרוטור/ציר המנוע.
היפוך של עמודי הסטטור ידוע כקומוטציה. ההגדרה הפורמלית של התמורה היא "פעולת העברת זרמי ההיגוי לשלבי המנוע המתאימים כדי לייצר מומנט מנוע אופטימלי וסיבוב ציר המנוע". כיצד מנווטים את הזרמים בזמן הנכון כדי לשמור על סיבוב הציר?
ההיגוי נעשה על ידי המהפך או הכונן שמניע את המנוע. כאשר משתמשים בכונן עם מנוע מסוים מזוהה זווית היסט בתוכנת הכונן יחד עם דברים אחרים כמו השראות מנוע, התנגדות ופרמטרים אחרים. התקן המשוב המשמש על המנוע (מקודד, רזולובר וכו') מספק את מיקום ציר הרוטור/קוטב המגנטי לכונן.
כאשר מיקום הקוטב המגנטי של הרוטור מתאים לזווית ההיסט, הכונן יהפוך את הזרם העובר דרך סליל הסטטור ובכך ישנה את קוטב הסטטור מצפון לדרום ומדרום לצפון כפי שמוצג באיור 2. מכאן ניתן לראות ש מתן הקטבים להתיישר יעצור את סיבוב גל המנוע, או שינוי הרצף יגרום לציר להסתובב בכיוון אחד לעומת השני, ושינוי מהיר שלהם מאפשר סיבוב במהירות גבוהה או בדיוק ההפך לסיבוב איטי של הציר.
