有刷電機工作時，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子、線圈和換向器旋轉(zhuǎn)。下面以有刷電機的物理模型圖為例闡述有刷電機的工作原理。

　　其中，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極，此外，固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動部分有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組(其中2個小圓圈是為了方便表示該位置上的導(dǎo)體電勢或電流的方向而設(shè)置的)。

　　一臺最簡單的兩極直流電機模型，在它的固定部分(定子)上裝設(shè)了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)上裝設(shè)了電樞鐵芯。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵芯上放置了由兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間也互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。

　　將線圈通電，通電導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生磁場，則兩對磁極之間產(chǎn)生相互作用，從而使轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，但當(dāng)轉(zhuǎn)至相吸位置時，轉(zhuǎn)子則不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

　　通過換向器反復(fù)切斷轉(zhuǎn)子電流和切換轉(zhuǎn)子電流方向，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場接近相吸位置時，切斷轉(zhuǎn)子線圈電流使轉(zhuǎn)子磁場消失，則轉(zhuǎn)子線圈在慣性作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，然后通入反向電流，使轉(zhuǎn)子線圈的磁場極性與前次相反，轉(zhuǎn)子線圈在磁場力的作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

　　外加的電源電流是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。

　　在這種電機中定子側(cè)安裝了固定主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子側(cè)安裝了電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過電刷和換向器進(jìn)入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流與主磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動負(fù)載轉(zhuǎn)動。

　　但是，電刷和換向器的存在，使有刷直流電機具有致命的弱點：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，故障多，需要維護(hù)且維護(hù)困難，壽命短;②換向火花易形成電磁干擾。

　　實際中的直流電機轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個線圈構(gòu)成的，而是由多個線圈連接而成，以減少電機電磁轉(zhuǎn)矩的波動。

　　將直流電機的工作原理歸納如下：

　?、僦绷麟娫赐ㄟ^電刷接通電樞繞組，使電樞導(dǎo)體內(nèi)有電流流過。

　?、陔姍C內(nèi)部有磁場存在。

　　③載流的轉(zhuǎn)子(即電樞)導(dǎo)體將受到電磁力f的作用.f=Blia(左手定則)。

　?、軐?dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子以n(r/min)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以便帶動機械負(fù)載。

　　電動自行車用有刷電機的碳刷一般有2個或4個，換向片與線圈有很多組，這樣電機旋轉(zhuǎn)時才更平穩(wěn)，效率更高。