直流電動機具有良好的啟動、調速性能和過載能力，主要用于交通、起重、軋鋼和自動控制領域。直流電機由于有換向器，與交流電機相比有結構復雜、制造成本高、運行維護工作量大等缺點，使直流電機的使用受到了一定的限制。

一、從簡單模型入手討論直流電動機的結構和原理

上圖為簡單的兩極直流電動機模型，由主磁極（勵磁線圈）、電樞（電樞線圈）、電刷和換向器等組成。定子上裝設了一對直流勵磁的靜止的主磁極N、S，主磁極由勵磁線圈的磁場產生；轉子上裝有電樞鐵芯與電樞繞組。電樞電流由外供直流電源所產生，定子和轉子之間有一氣隙。電樞線圈的首、末端分別連接于兩個圓弧型的換向器片上，換向器片之間互相絕緣，由換向器片構成的整體稱為換向器。換向器固定在轉軸上，與轉軸也是絕緣的。在換向器片上放置著一對固定不動的電刷，當電樞旋轉時，電樞線圈通過換向器片和電刷與外電路接觸，引入外供直流電源。

直流電動機運行時，將直流電源接在兩刷之間，電流方向為：N級下有效邊電流總是一個方向，而S級上有效邊中電流總是另一個方向，兩邊上受到的電磁力方向一致，電樞因而轉動。當線圈有效邊從N級下（S級上）轉到S級上（N極下）時，其中電流方向由于換向器片同時改變，而電磁力方向不變，使電樞受到一個方向不變的電磁轉矩，直流電動機的電樞由多個線圈組成，這樣線圈產生的電磁轉矩比較均勻，不會有太大的脈動，因此電動機能夠連續平穩運行。

二、直流電動機的基本結構

1、定子

定子的主要作用是產生磁場和作為電機的機械支撐，由主磁極、換向磁極、機座和端蓋以及電刷裝置等組成。

1）主磁極

主磁極用來產生主磁場，大部分直流電機的主磁極不用永久磁鐵，而是由勵磁繞組通入直流電流來建立磁場。主磁極由鐵芯和繞組組成，鐵芯用厚0.5～1.5 mm的低碳鋼板沖成，疊裝后用鉚釘鉚緊，緊靠氣隙的擴大部分稱為極靴，極靴對勵磁繞組起支撐作用，使氣隙磁通有較好的波形分布，勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成，經絕緣漆浸漬處理，然后套在磁極鐵芯上。主磁極N、S交替布置，均勻分布并用螺釘固定在機座的內圈上。

2）換向極

換向極用來改善直流電機的換向，又稱附加極，由鐵芯和套在鐵芯上的換向極繞組組成，鐵芯常用整塊鋼或厚鋼板制成，匝數不多的換向極繞組與電樞繞組串聯，換向極的極數一般與主磁極的極數相同或減半，換向極與電樞之間的氣隙可以調整。功率很小的直流電機中，可以不裝設換向極。

3）機座

機座既是電機的外殼又是電機磁路的一部分，一般用低碳鋼鑄成或用鋼板焊接而成，機座的兩端有端蓋。中小型電機前后端蓋都裝有軸承，用于支撐轉軸。大型電機則采用座式滑動軸承。

4）電刷裝置

電刷裝置的作用是使轉動部分的電樞繞組與外電路接通，將電樞繞組的電動勢和電流引接到外電路的負載或電源上。電刷裝置由電刷、刷窩、刷桿座和匯流條等零件組成，電刷一般采用石墨和銅粉壓制焙燒而成，電刷放置在刷握中，由彈簧將其壓在換向器的表面上，電刷桿數一般等于主磁極的數目。

2、轉子

直流電機的轉子又稱電樞，由鐵芯、繞組、換向器和冷卻風扇等部件組成。

1）鐵芯

電樞鐵芯用來構成電機的磁路以及嵌放電樞繞組。為了減少鐵心損耗，通常用0.35mm或0.5mm厚、涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。為加強冷卻，小容量電機的電樞鐵芯上有軸向通風孔，大容量電機還有徑向通風溝。

2）繞組

電樞繞組的作用是產生感應電動勢和電磁轉矩，從而把電能轉換成機械能。電樞繞組是用絕緣銅線制成，然后嵌放在電樞鐵芯槽內，繞組的引線端頭按一定的規律與換向片連接，繞組的槽部用絕緣的槽楔壓緊，端部用玻璃絲帶綁扎。

3）換向器

換向器是直流電機的關鍵部件，它將電樞繞組內部的交流電動勢轉換為電刷間的直流電動勢，換向器由彼此絕緣的換向片構成，外表呈圓形。換向片用硬質電解銅制成，換相片間墊以0.4～1.0 mm厚的云母絕緣，整個圓筒的端部用V形壓環夾緊，換相片與Ⅴ形壓環之間也用云母絕緣，每片換向片的端部都有凸出的升高片，用來與繞組引線端頭連接。

三、直流電動機的基本原理

直流電動機是根據通電導體在磁場中會受到電磁力作用的原理來工作的。定子繞組通入直流勵磁電流，產生勵磁磁場；主電路引入直流電源，經電刷傳給換向器，再經換向器將此直流電轉化為交變電流通入電樞繞組，產生電樞磁場，電樞磁場與勵磁磁場合成氣隙磁場，電樞繞組切割合成的氣隙磁場，產生電磁轉矩促使轉子旋轉。這就是直流電動機的基本工作原理。