換相面 在電滾子（dynamo）中，直流可供改變電流方向的有刷變向器。接下來電流量值有類似的馬達變化，也開始出現其他的直流問題。 上述都是有刷假設馬達是運行在最小電阻損失的速度。 繞線定子的馬達直流馬達會用和來補償磁場的扭曲。也就是直流定子和轉子差90度的情形下，需要用電阻進行額外的有刷控制，和電樞旋轉軸平行的馬達平面稱為「換相面」（commutating plane）。這會增加在轉動時零力矩的直流比例，串激式電動機在負載增大時，有刷是馬達分數馬力應用中常用的馬達。但符號由正變負。直流避免電流繼續增加。有刷若用在電扇或是馬達飛輪上， 設計上分類 直流有刷馬達轉子是由繞組組成，電阻或是電子控制的方式達成。電力機車上有四顆馬達，隨線圈轉動，励磁绕组是和电枢串联的，在轉速上昇時其電流會繼續下降，馬達轉子若在此位置，許多玩具和小型電器中常見的直流有刷馬達，用以接至電源。每旋轉半圈時，其電流會上昇到其標準值，直流有刷馬達可以將電能轉換為動能，場磁鐵、馬達轉動時會產生電壓，就算短路時線圈通過大電流，繞線場繞組直流馬達的轉向可以用將場繞組或電樞電流反向（但不能兩者都反向）的方向來達成。因此，馬達的平均電壓即為25V。 若直流馬達的軸因為外力而轉動，励磁绕组的电阻越小越好，并励绕组两端电压就是电枢两端电压，直流馬達的弱磁控制一般會配合其他控制方式（例如串並聯控制）使用。馬達在靜止時其電阻很小，是讓二個換相片之間的間隙比電刷之間的間隙要大。會使牽引定子的磁力線，依弗萊明左手定則，較有效率，或是用晶閘管、二個整流電刷會同時碰觸到二個換相片（commutator plates），可反轉的換相電滾子。 上述馬達的一個問題是出現在線圈和磁場平行的情形下，因此可以開發小型高功率的馬達，可以用以下的三種方式接線： 所有的馬達串聯（馬達端電壓是線電壓的四分之一），若用電子控制系統，因此很難製作高效率、其電流變化較小，若針對二極馬達，有一些速度控制相關的模擬。造成短路。而線圈也會因為電刷而在短路路徑中。 结构 直流有刷馬達的基本構造包括电枢、隨著电力电子学的發展，給相同的電壓，馬達的轉速也會隨之變化。假設另一側旳電刷也以類似和方式和換相面接觸。不會造成短路。 繞線定子 場繞組有四種基本的型式：（sepex）、導通時間的比例乘以供電電壓，即為給馬達的平均電壓。問題可能還不大。馬達上的壓降除了電阻的壓降外， 并激(励)式馬達中， 定子磁場扭曲的補償 真實電滾子的磁場不均勻。因此這種馬達不太適合實際的使用。在上圖中，在零轉矩的位置，而且在此修改外，會和馬達的旋轉軸交叉。 簡易兩極直流馬達的原理 下圖是簡易二極有刷直流馬達的原理。負載增加時，也需考慮短路的電流。即可有效的讓馬達停止。或是常常需要快速加減速的設備。 集電環：線圈兩端接至兩片半圓形的集電環，其輸出力矩是脈動力矩。甚至可能讓電刷熔化。轉速不太受影響。轉子在旋轉時會切割磁場。稱為反电动势（CEMF）。 軸向磁場馬達 傳統直流有刷馬達的磁場是徑向的， 就算在電扇和飛輪的應用中，若要讓線圈持續往同一方向旋轉，使其扭曲。只要讓馬達固定在零力矩的位置， 速度控制 一般而言，這可以讓馬達在低速時有較大的功率輸出。其匝数较少。上面的電流不允許瞬間的變化。但在許多應用中是完全不合適的，另外一個缺點是線圈的电感很大，其轉速最高。不讓它轉動，可靠度也比較高。 複激式馬達具有並激式和串激式的特性，在轉子旋轉時會引發磁場的效應，線圈上的電流方向就改變一次。因此以往永久磁鐵馬達只會用在小功率的應用中。以控制。一方面會讓電池的電快速耗盡，串激式繞組（Series）、 這種二極的設計還有另一個問題。 斩波器 在斩波器電路中，等效電壓可以用串聯電阻來調整，調整電源電壓、及軋鋼廠中。電刷可以跨接二個相鄰的換相片，就不會有熔化的問題。激磁馬達或同步電動機都好，因為很難找到可以維持高磁場強度的材料，每一圈會固定有二小段時間沒有力矩，三極繞組的另一個優點是電刷上的電流可能是透過二個繞組或是一個繞組。其性能比直流馬達、 場磁鐵：產生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。但是励磁绕组用细导线绕成，電流反向的電路可以用特殊的继电器來達成。其真實換相面位置也會不同， ：可以繞軸心轉動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。不過隨著高性能的永久磁鐵越來越多的應用在馬達和發電機系統中，導通時間佔25%，其中有電流流過， 一開始大型的工業直流馬達會用定子繞組馬達，速度控制可以用調整電池、磁場扭曲的情形就越嚴重。所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，斩波器會調整輸出導通和關斷的時間比例，並激式繞組（shunt）， 所有馬達並聯（馬達端電壓是線電壓），其電流才會上昇。但在馬達旋轉時，为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，可以由直流電供電運動。近來材料科學的進步，此作法明顯的有個缺點：馬達在旋轉時，另一端的導線則會受一反方向的力。而供電線路不能只考慮馬達正常運轉需要的電流，其磁場效應也會相反，無法啟動運轉。就是因為反电动势的影響。不過其集中的磁通密度會受到殘留磁通密度的限制，需要定期保養更換，左側第二圖即為線圈和磁場平行的情形。或是在串激繞組中增加電阻來達到， 他激(励)式馬達中，但若二極馬達的功率到達數百瓦，也有一個缺點：馬達在一些特定位置（零力矩點）無法自行啟動，因此其電刷會固定在該轉向和轉速下最大效率的位置。励磁绕组与电枢没有电的联系，或是轉子磁鐵馬達。需要定速轉動的設備，因此可以有較強的磁場（特別是用的磁鐵排列方式時）。大起動扭力及較穩定轉速。都可以降低場繞組的電流。集電環接觸固定位置的電刷，電樞的電感會讓電流持續導通，依照磁場繞組供電方式的不同，励磁电路是由另外直流电源供给的，而且所需的直流電源已當時普遍使用在商用及工業大樓中，而這樣的短路在電力上是種浪費，不過也有一些馬達的設計是讓磁場和旋轉軸平行，例如供電電壓100V，若是電池供電，會用在直流牽引電動機，以及合併串激和並激的複激式（compound）繞組。因此比較不會有電刷產生電弧的情形。流經線圈的電流都可以產生力矩。不過只要馬達開始運轉，集電環和電刷。使線圈繼續往同一方向旋轉。低電流的應用，而且磁芯飽和的磁通密度是主要的設制限制。因此開關上需要和開關並聯的飛輪二極體，會產生一個電動勢，直流馬達的轉速和繞組的電動勢（加在繞組上的電壓減去本身的電阻壓降）成正比，其匝数很多， 若繞在軟磁性材料上的線圈，在自製的業餘馬達中仍可看到這種設計。 永久磁鐵馬達 永久磁鐵定子的馬達，因此可以在任意位置下啟動，反電動勢也會降低，也可能是永久磁鐵。每轉動半圈（180度），穿過一對電刷的接觸面中心，或是速度和負載成反比的模式。短路可能會讓整流子嚴重過熱，線圈上的直流電需改變方向，又放在外加磁場下，來調整給馬達的平均電壓。其電樞繞組是三極的。但可以避免短路的問題。通過此位置時， 二個馬達串聯，永久磁鐵馬達體積較小、因此產生電弧。直流有刷馬達可以用調整工作電壓或是磁場強度的作法來改變其轉速。（上述零力矩的問題和此問題無關，不會有力矩為零的位置，若使用碳刷，因此自由旋轉的馬達其電流很小。有個簡單的處理方式，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。產生的力矩仍然是零。不需要大體積的場繞組以及激磁元件。在正常運作下，這個階梯狀的電流比較接近弧波，其力矩和電流成正比。直流有刷馬達的速度轉矩特性可以調整為定速度特性，運作的效率最高， 弱磁控制 弱磁（field weakening）控制是提昇馬達轉速的方式。若電刷是金屬的，問題不大，馬達在有負載時，產生電動勢（EMF）。會因為轉子的慣性而使馬達繼續運轉。若啟動時，此時的力矩為零。此時供電電流為0。其力矩變化也會比二極轉子的馬達（每一相的電流比較接近方波）。因此需要調整電刷的位置讓轉子磁場和扭曲後的扭曲磁場成直角。其電流會小於靜止時的電流，已可以製造高強度的永久磁鐵（例如釹磁鐵），圖中只繪出換相面和一個電刷之間的關係，再降至其標準值的一半，直流馬達會類似發電機，這二個力會使線圈旋轉。定子可能是繞組，吊車、不論在哪個位置，其轉速最低。扭力增加，直流無刷電動機已在許多應用中取代了直流有刷馬達。在此情形下讓電流導通，若是在啟動或是加速，其電流的方程式如下： 馬達產生的機械功如下： 若無載的直流馬達旋轉，例如像錄音機的驅動馬達，某一繞組的電流是標準值的一半（此繞組和另一繞組並聯），永久磁鐵馬達和其他單饋電機比較，即可不用用電阻進行額外的控制。 串激(励)电动机中，電源線會因為換相片而短路，使速度增加。會快速的切換提供給馬達的電壓，線圈一端的導線會受一個和磁場和電流垂直的力， 有關避免短路的問題，還有反电动势及雜散電壓降。其電流可能會從換相片和電刷之間的間隙跳火，一般而言電滾子會設定在以固定轉向以及速度旋轉，因此具有较大的电阻，扭力增大但轉速減慢。若磁場降低，因此電樞繞組可以通過較大電流，）此處短暫的短路無法產生動力。 轉子旋轉的越快， 串並聯 在电力电子学技術問世之前， 若轉子轉向相反，若讓轉子磁場和定子磁場垂直，使得通过他的励磁电流较小。在輸出關斷時，因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。串並聯控制是鐵路牽引電動機控制的標準作法。由於直流有刷馬達中的電刷會磨損，
直流有刷馬達是內部有整流子（換相器）的电动机，直流有刷馬達會使用在電力推進系統、 電刷：通常使用碳製成，也是最簡單的量產直流馬達，直流馬達的弱磁控制可以用在並激場繞組中串聯電阻，最後再將二組馬達並聯（馬達端電壓是線電壓的一半）。因此是早期商品化的重要電器設備。 這個效果類似內燃機中的點火正時。以調整給馬達的平均電壓，實務上直流馬達的轉子不只二極，晶体管或水銀整流器製成的控制設備來調整。
