Elektrické stejnosměrné motory byly zpočátku navrhovány tak, aby se svými vlastnostmi - zejména nízkým momentem setrvačnosti - blížily hydraulickým motorům, které zhruba do roku 1965 představovaly jediné rozumné řešení polohového servopohonu. Tak vznikly konstrukce v té době nazývané rychloběžné motory - diskový motor (firma Servalco),
motor s kotvou o velmi malém průměru (Minertia firmy Yaskawa) a motor s hrníčkovou kotvou bez rotujícího železa (firma Mavilor). Maximální otáčky byly typicky 4000 až 6000 ot./min, točivý moment do 20 Nm. Tyto konstrukce mají společnou nepříjemnou vlastnost vyplývající z malé hmotnosti jejich rotorů - jsou citlivé na přetížení. Všechny uvedené typy jsou dodnes používány, v obráběcích strojích však zcela výjimečně.
Pomaloběžné motory
Technická omezení rychloběžných pohonů přivedla konstruktéry k tomu, že není nutné navrhovat motor s extrémně nízkým momentem setrvačnosti, když jej nakonec připojíme k posuvovému šroubu se suportem, jejichž setrvačné momenty řádově převyšují moment setrvačnosti motoru. Na základě uvedené úvahy vznikla koncepce zvaná pomaloběžné motory (Inland kolem roku 1970).
Tyto stroje měly poměrně velký moment setrvačnosti, vysoký točivý moment a vynikající rovnoměrnost pohybu při malých rychlostech. To umožnilo jejich přímé spojení s posuvovým šroubem (bez převodu). Robustnost konstrukce dovolovala značné přetížení motoru - typicky dvojnásobkem trvalého točivého momentu po dobu dvaceti minut a desetinásobkem po dobu 0,2 sekundy. I když dynamika stejnosměrných pohonů byla velmi skromná (propustné pásmo nejvýše 30 Hz), koncepce pomaloběžných motorů zaznamenala mimořádný úspěch a následkem toho z posuvů obráběcích strojů zcela vymizely hydraulické a krokové pohony. Kolem roku 1980 přechod na tranzistorové měniče zlepšil dynamiku na propustné pásmo až 100 Hz a po roce 1985 umožnil realizaci stejnosměrných pohonů s elektronickou komutací (bezkartáčové pohony).
Převážná většina soudobých pohonů je svou konstrukční koncepcí "pomaloběžná". Stojí za zmínku, že od roku 1975 byly v MEZ Brno vyráběny velmi kvalitní pomaloběžné stejnosměrné pohony Mezomatic. Je třeba poznamenat, že označení "pomaloběžný" bylo výstižné v době vzniku těchto pohonů, kdy jejich rychlost dosahovala nejvýše 1500 ot./min, zatímco "rychloběžné" pohony měly maximální rychlosti až 6000 ot./min. Dnešní "pomaloběžné" pohony dosahují běžně rychlostí 6000 ot./min a maximální točivé momenty kolem 100 Nm.
Stejnosměrné motory
Stejnosměrné motory popsané v předchozích odstavcích vyhovovaly nárokům na pohony posuvů a ve spojení s tranzistorovými měniči měly vynikající dynamiku. Jejich slabé místo však představuje komutační ústrojí, které čas od času vyžaduje čištění a výměnu kartáčů. Mimo to komutátory pomaloběžných motorů při vyšších rychlostech a větších zatíženích jiskří, a to snižuje životnost a v mezním případě může vést až k úplnému zničení motoru. Proto je třeba omezovat točivý moment motoru při vyšších otáčkách, jak ukazuje diagram.
Popsané nevýhody odstranily stejnosměrné motory s elektronickou komutací,
které byly zaváděny po roce 1985. Odstranění komutačního ústrojí přineslo skutečně bezúdržbový motor, jehož životnost byla v podstatě dána životností ložisek. Kromě toho inverzní uspořádání (magnety v kotvě, vinutí ve statoru) zlepšilo odvod tepla z motorů, a tak přispělo ke zmenšení jejich rozměrů. Pohony s motory s elektronickou komutací však měly potíže s rovnoměrností malých rychlostí (kolísání rychlosti při 1 ot./min kolem 10 % a více), a proto pomaloběžné stejnosměrné motory zcela nenahradily.
Motory s vektorovým řízením
Synchronní motory s vektorovým řízením představují současný stupeň vývoje a v podstatě po roce 1990 odsunuly stejnosměrné motory do historie (obr. 4 - stejnosměrný motor s elektronickou komutací je principiálně synchronní stroj). Řízení těchto motorů je v porovnání s dříve zmíněnými variantami funkčně složitější, obvodové řešení je však díky použití mikroprocesorů poměrně jednoduché. Výkonné mikroprocesory dnes také umožňují realizovat polohové servopohony používající asynchronní motory s vektorovým řízením. Řídicí obvody jsou přitom téměř shodné s obvody pro synchronní motory, program regulace je však složitější - musí v reálném čase počítat kompletní diferenciální rovnice asynchronního motoru. I když tyto pohony mají vynikající vlastnosti, pro posuvy se nepoužívají pro vyšší vývin tepla. Asynchronní pohony se však staly univerzálním řešením pohonů vřeten pro výrazně nižší cenu asynchronních motorů o výkonu nad 5 kW (v konstrukci motoru nejsou použity drahé permanentní magnety).
Je třeba zdůraznit, že základní princip činnosti zmíněných čtyř typů pohonů (stejnosměrný, stejnosměrný elektronicky komutovaný, synchronní a asynchronní vektorově řízený) je stejný - je udržován úhel 90 stupňů mezi magnetickým tokem rotoru a statoru, což zajišťuje maximum točivého momentu při daném proudu. Rozdíl je v tom, že u stejnosměrného pohonu tento úhel udržuje mechanický komutátor a u zbývajících tří pohonů elektronika na základě údajů snímače polohy kotvy. Jiný rozdíl spočívá ve velikosti "kroků", kterými magnetický tok mění svoji polohu. U pomaloběžného stejnosměrného motoru tento krok bývá mezi 6 až 4 úhlovými stupni (to odpovídá komutátoru s 60 až 90 lamelami). Krok magnetického toku elektronicky komutovaných motorů činí nejčastěji 20 stupňů (osmnáctkrát za otáčku) a je to jedna z příčin horší rovnoměrnosti malých rychlostí. Vektorové řízení synchronních a asynchronních strojů pootáčí vektorem magnetického toku po krocích o velikosti zhruba 0,1 až 0,2 stupně.
Ze shodného principu činnosti vyplývají i v podstatě stejné vlastnosti těchto pohonů (přesnost nastavení polohy, regulační rozsah, dynamické vlastnosti). Vývoj regulace a konstrukce motorů zlepšil po roce 2000 dynamiku některých pohonů až na propustné pásmo 400 Hz. (Poznámka: Propustné pásmo pohonu je zjednodušeně řečeno nejvyšší frekvence vstupního sinusového signálu (o poměrně malé amplitudě), který hřídel motoru dokáže sledovat bez znatelného zkreslení. Šíře propustného pásma pohonu ovlivňuje všechny - zejména dynamické - parametry pohonu.)