由于步进电动机构成的开环伺服系统的一些技术性能不能满足数控机床的使用要求，而且其性能的提高也受到了很大限制。因此，20世纪60年代初期出现了小惯量直流伺服电机，70年代初出现了大惯量直流伺服电机（又称宽调速电动机）。目前许多数控机床采用大惯量直流伺服电动机组成闭环或半闭环伺服系统。

1．小惯量直流伺服电机

小惯量直流伺服电动机是为了提高伺服系统的快速响应特性而研制的，它由一般的直流电机演变而来，但其转子与一般的直流电机的转子不同：一是它的转子长而直径小；二是它的转子是光滑无槽的铁心，线圈直接用绝缘粘合剂粘在铁心表面上。因而这种电机的转动惯量比小，具有机械时间常数小、响应快、动态特性好、低速运转平稳等优点。但因为这种电机转子的惯量小，因而过载能力低。再有这种电机转子惯量比机床移动部件的惯量小，两者之间须使用齿轮减速才能很好地匹配，从而增加了传动链误差。这种伺服电机在早期的数控机床上得到了广泛应用。

2．宽调速直流伺服电机

宽调速直流伺服电机是在维持一般直流电机转动惯量不变的前提下，通过提高转矩来改善其特性，具体措施是：1）增加定子磁极对数，并采用轿顽力强的永磁材料；2）在同样的转子外径和电枢电流的情况下，增加转子上的槽数和槽的截面积。从而提高了电机的瞬时加速力矩，改善了其动态响应能力。因此这种电机具有动态响应好、过载能力强、转矩大、调速范围宽、低速时输出转矩大等优点，可直接与丝杠相连，提高机床的进给传动精度。目前在各种直线伺服电机中，宽调速直流伺服电机是应用最广的一种。不过这种电机的价格较贵，结构复杂，维修也较麻烦。