直流電機是將電能轉變為軸上輸出的機械能的電磁轉換裝置。由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，經碳刷（電刷）傳給換向器，再經換向器將此直流電轉化為交流電，引入電樞繞組，產生電樞電流（電樞磁場），電樞磁場與勵磁磁場合成氣隙磁場，電樞繞組切割合成氣隙磁場，產生電磁轉矩。這是直流電機的基本工作原理。

　　右圖為簡單的兩*直流電機模型，由主磁*（勵磁線圈）、電樞（電樞線圈）、電刷和換向片等組成。固定部分（定子）上，裝設了一對直流勵磁的靜止的主磁級N、S，主磁級由勵磁線圈的磁場產生；旋轉部分（轉子）上，裝調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*、末端分別連接于兩個圓弧型的換向片上，換向片之間互相絕緣，由換向片構成的整體稱為換向器。換向片固定在轉軸上，與轉軸也是絕緣的。在換向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，將直流電源接住在兩刷之間，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*下）下時，其中電流方向由于換向片而同時改變，而電磁力方向不變，使電樞受到一個方向不變的電磁轉矩，因而電機連續運行。