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

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

　　一臺(tái)最簡(jiǎn)單的兩極直流電機(jī)模型，在它的固定部分(定子)上裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)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(xiàn)圈，線(xiàn)圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形銅片上，此銅片稱(chēng)為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱(chēng)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(duì)固定不動(dòng)的電刷，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線(xiàn)圈通過(guò)換向片和電刷與外電路接通。

　　將線(xiàn)圈通電，通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，則兩對(duì)磁極之間產(chǎn)生相互作用，從而使轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但當(dāng)轉(zhuǎn)至相吸位置時(shí)，轉(zhuǎn)子則不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　通過(guò)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)接近相吸位置時(shí)，切斷轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈電流使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)消失，則轉(zhuǎn)子線(xiàn)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(xiàn)圈的磁場(chǎng)極性與前次相反，轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈在磁場(chǎng)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(xiàn)圈中流過(guò)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(jī)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(guò)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(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　但是，電刷和換向器的存在，使有刷直流電機(jī)具有致命的弱點(diǎn)：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(shí)際中的直流電機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個(gè)線(xiàn)圈構(gòu)成的，而是由多個(gè)線(xiàn)圈連接而成，以減少電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。

　　將直流電機(jī)的工作原理歸納如下：

　　①直流電源通過(guò)電刷接通電樞繞組，使電樞導(dǎo)體內(nèi)有電流流過(guò)。

　　②電機(jī)內(nèi)部有磁場(chǎng)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)。

　　④導(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(dòng)機(jī)械負(fù)載。

　　電動(dòng)自行車(chē)用有刷電機(jī)的碳刷一般有2個(gè)或4個(gè)，換向片與線(xiàn)圈有很多組，這樣電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)才更平穩(wěn)，效率更高。