直流電機的基本模型

圖1為一臺最簡單的兩極直流電機模型，它的固定部分（定子）為兩個靜止的磁極N、S；旋轉部分（轉子）為電樞線圈abcd，線圈的首端和末端分別接到兩個相互絕緣的圓弧形的換向片上。換向片與一對靜止的電刷B1、B2接觸，B1接電源正極，B2接電源負極。電樞旋轉時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。

圖1兩極直流電機模型

直流電機的基本模型

在直流電動機中，電流并非直接接入線圈，而是通過電刷B1、B2和換向器再接入線圈。因為電刷B1、B2靜止不動，電流總是從正極性電刷B1流入，經過旋轉的換向片流入位于N極下的導體，再經過位于S極下的導體，由負極性電刷B2流出。故當導體旋轉而交替地處于N極和S極下時，導體中的電流將隨其所處磁極極性的改變而同時改變其方向，從而使電磁轉矩始終保持不變，使電樞向同一個方向旋轉，這就是直流電動機的工作原理。

對直流發電機而言，當直流發電機在原動機的拖動下時，直流發電機的轉子轉動，電樞繞組不斷切割不同磁極下的磁通，感應出交流電動勢，但是由于換向器和電刷的機械整流作用，電樞繞組兩端的電動勢和電壓變成直流。通過接線端子，將電刷兩端與直流負載相連接，直流發電機就能向負載提供直流電壓和直流電流。

直流電機的可逆性

一臺直流電機既可作為發電機運行，也可以作為電動機運行，只是外界條件不同而已，一個是輸入機械能，一個是輸入電能。這種既能作發電機運行，又能作電動機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。

脈動的降低

前述的模型電機，由于電樞上只有一個線圈，所以電樞感應電動勢和電磁轉矩脈動都很大。為了減少脈動，實際的電樞繞組都是由裝設在電樞表面相隔一定角度的許多個線圈串聯而成，如圖2所示（圖中為6個線圈）。

圖2電樞上裝有六個線圈的兩極直流電機

從電刷端點看，此時電樞繞組形成兩條并聯支路，每條支路由三個線圈串聯而成，電刷B1、B2上的電動勢為3個線圈電動勢瞬時值之和，如圖3所示。此時電刷上的電動勢脈動程度將大為減小。電磁轉矩情況與之類似。

圖3每極下有三個串聯線圈時電刷上的電動勢波形