直流有刷电机（Brushed DC motor）具有结构简单、易于控制、成本低等特点，在一些功能简单的应用场合，或者说在能够满足必要的性能、低成本和足够的可靠性的前提下，直流有刷电机往往是一个很好的选择。例如便宜的电子玩具、各种风扇和汽车的电动座椅等。基本的直流有刷电机在电源和电机之间只需要两根电缆，这样就可以节省配线和连接器所需的空间，并降低电缆和连接器的成本。此外，还可以使用 MOSFET/IGBT 开关对直流有刷电机进行控制，给电机提供足够好的性能的同时，整个电机控制系统也会比较便宜。
直流有刷电机转速快、扭矩小，在某些应用中可能无法满足要求。这种情况就需要做一些改进来降低转速，并提高力矩。
（1）概念：直流有刷电机（BDC）是一种内含电刷装置，可以将直流电能转换成机械能的电动机。
（2）结构：直流有刷电机由定子、转子、电刷和换向器这四个结构组成。拆解后的直流有刷电机如下图所示：
下面我们来分析一下图中各个结构的作用：
① 定子：用于产生固定的磁场，通常由永磁体或电磁绕组制成。
② 转子：由一个或多个铜线绕组构成，通电后可以在磁场中受力运动。
③ 电刷：将外部电流输入到转子绕组上。
④ 换向器：改变转子绕组中电流的流向，是电机可以持续转动的关键结构。
（3）优缺点：
（4）应用场景：直流有刷电机被广泛应用于电动玩具车、电风扇、汽车座椅、印刷机械等方面。
在一些对电机输出扭矩（即输出的力）有高要求的场景，我们会给直流有刷电机加上减速齿轮组，以增大输出扭矩，这一类电机就是直流有刷减速电机。其原理为：在电机输出功率一定的条件下，转速和扭矩成反比例关系，我们通过减速齿轮组降低电机的转速，即可提高电机的输出扭矩。
在直流有刷电机专题教程中，我们所使用的电机就是直流有刷减速电机，它的实物图如下图所示：
这种电机通常也叫齿轮减速电机，它是在普通直流有刷电机的基础上增加了一套齿轮减速箱，用来提供更大的力矩和更低的转速。齿轮减速箱可以通过配置不同的减速比，提供各种不同的转速和力矩。在实际使用中减速电机使用的最为广泛，所以本章节将主要介绍直流有刷减速电机。
（5）电机参数：
① 额定电压：电机正常工作的电压。
② 额定电流：也叫负载电流，电机带负载正常工作时的电流。
③ 额定转速：也叫负载转速，单位是 r/min，也常用 RPM 表示。
④ 额定扭矩：电机额定电流下输出力的大小，单位常用 kg· cm 或 N· m。
⑤ 减速比：电机转子原始转速与减速后的输出转速之比，表示为 N： 1。
注意：电机不要使用过大负载，以防止电机堵转，造成电机过热甚至烧毁！
1、直流有刷电机工作原理
（1）左手定则
直流有刷电机原理的本质是： 通电导线在磁场中受力运动。因此，我们要了解直流有刷电机的工作原理，就离不开一个物理知识：左手定则。
左手定则是判断通电导线处于磁场中时，所受安培力 F (或运动)的方向、磁感应强度 B的方向以及通电导体棒的电流 I 三者方向之间的关系的定律。
左手定则的具体内容： 将左手四指并拢伸直，使拇指与其他四指在平面内垂直，手掌方向代表磁场的方向（从 N 级到 S 级），四指代表电流的方向（从正极到负极），那拇指所指的方向就是受力的方向。我们可以借助示意图对左手定则进行理解，示意图如图 5.2.1 所示：
判断方法是：伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向（即导体受力方向）。
（2）基本工作原理
有了左手定则这一个理论支撑后，我们接着来分析直流有刷电机的基本工作原理。为了方便分析，我们先把直流有刷电机的结构简化，简化后的结构如下图所示：
上图 中， A 和 B 代表的是两块电刷， C 和 D 代表两片换向器， E 代表简化后的单匝转子线圈， S 和 N 为两块定子磁极，磁场方向从 N 极到 S 极。
我们接下来具体分析直流有刷电机的基本工作原理，其工作原理如下图所示：
上图中，直流有刷电机的工作原理可分为以下几步：
第一步，电流从电池正极流出，进入电刷 A，经过换向器 C，输入到转子线圈 E 的左侧导线，此时已经知道电流的方向（从 a1 到 a2）和磁场的方向（N 极到 S 极），根据左手定则，可以判断出线圈 E 左侧导线的受力 F1 是垂直于导线向上的。
第二步，电流从转子线圈 E 的左侧流向右侧（从 b2 到 b1），经过换向器 D 和电刷 B，流回电池负极，同理，我们根据左手定则，就可以判断出线圈 E 右侧导线的受力 F2 是垂直于导线向下的。结合转子线圈 E 左右两侧导线的受力情况，可得知线圈会沿顺时针方向转动。
第三步，当转子线圈 E 沿顺时针方向转过一定角度（在简化模型上就是 90°，实际应用中并不一定），换向器 C 和 D 的位置会改变，此时电刷和换向器的接触关系就改变了，如下图所示：
上图中，电流的方向发生了变化，此时电流从电刷 A 流入换向器 D，经过转子线圈E，再流出到换向器 C 和电刷 B。这个时候，虽然转子线圈 E 中电流的方向发生了改变，但是从转子线圈 E 的整体受力来看，左右两侧导线受力的方向并没有改变，所以转子线圈 E 会继续沿顺时针方向旋转下去，这个就是直流有刷电动机最基本的工作原理。
注意：单匝转子线圈运动到磁场的不同位置时，其受力是不均匀的，因此，在实际的应用中，转子通常都会有三匝或以上的线圈，它的受力情况会复杂很多，但是基本的原理是相通的。
（3）调速原理
直流有刷电机的调速原理很简单，我们只需要改变电源电压（输入电流）的大小，转子线圈的受力也会随之变化，这样就可以改变电机的转速了。在实际的应用中，我们就是通过控制直流有刷电机的输入电压来实现调速的。
（4）换向原理
根据直流有刷电机的工作原理可知，当转子线圈中电流的方向发生变化，线圈的受力情况也会发生改变，因此，我们只需要改变转子线圈中的电流方向即可实现电机换向。
有刷直流电机在其电枢上绕有大量的线圈，所产生强大的磁场与外部磁场相互作用产生旋转运动。磁极方向的跳转是通过移动固定位置的接触点来完成的，该接触点在电机转子上与电触点相对连接。这种固定触点通常由石墨制成，与铜或其他金属相比，在大电流短路或断路/起动过程中石墨不会熔断或者与旋转触点焊接到一起，并且这个触点通常是弹簧承载的，所以能够获得持续的接触压力，保证向线圈供应电力。在这里我们将通过其中一组线圈和一对磁极来分析其工作原理，如下图所示。
图中 C 和 D 两片半圆周的铜片构成换向器，两个弹性铜片靠在换向器两侧的 A 和 B 是电刷，电源通过电刷向导线框供电，线框中就有电流通过，在线框两侧放一对磁极 N 和 S，形成磁场，磁力线由 N 到 S。线框通有电流时，两侧导线就会受到磁场的作用力，方向依左手定则判断，红色和蓝色线框部分分别会受到力 F1 和 F2，这两个力的方向相反，这使得线框会转动，当线框转过 90° 时，换向器改变了线框电流的方向，产生的安培力方向不变，于是导线框会连续旋转下去，这就是直流电动机的工作原理。
2、 直流有刷减速电机几个重要参数
• 空载转速：正常工作电压下电机不带任何负载的转速（单位为 r/min（转/分））。空载转速由于没有反向力矩，所以输出功率和堵转情况不一样，该参数只是提供一个电机在规定电压下最大转速的参考。
• 空载电流：正常工作电压下电机不带任何负载的工作电流（单位 mA（毫安））。越好的电机，在空载时，该值越小。
• 负载转速：正常工作电压下电机带负载的转速。
• 负载力矩：正常工作电压下电机带负载的力矩（N· m（牛米））。
• 负载电流：负载电流是指电机拖动负载时实际检测到的定子电流数值。
• 堵转力矩：在电机受反向外力使其停止转动时的力矩。如果电机堵转现象经常出现，则会损坏电机，或烧坏驱动芯片。所以大家选电机时，这是除转速外要考虑的参数。堵转时间一长，电机温度上升的很快，这个值也会下降的很厉害。
• 堵转电流：在电机受反向外力使其停止转动时的电流，此时电流非常大，时间稍微就可能会烧毁电机，在实际使用时应尽量避免。
• 减速比：是指没有减速齿轮时转速与有减速齿轮时转速之比。
• 功率：般指的是它的额定功率（单位 W（瓦）），即在额定电压下能够长期正常运转的最大功率，也是指电动机在制造厂所规定的额定情况下运行时, 其输出端的机械功率。