有刷直流电机主要由静止部分磁极体、转动部分电枢以及电刷和换向器等组成，如图所示。N、S为磁极体，线圈abed组成电枢，电刷A、B和换向片Ⅱ组成机械换向机构。
当接上电源后，电流I从电刷A流进去，经过换向片I、线圈abed至换向片Ⅱ，然后由电刷B流出。根据毕奥·萨伐尔定律：如果磁场中有一载流导体，且导体与磁场方向相互垂直，则作用在载流导体上的电磁力应为／ ＝ IBι，，其中，I为流过导体的电流；B为磁通密度；ιa为载流导体的有效长度。这个力形成了作用在线圈上的电磁转矩。根据左手定则，线圈在这个电磁转矩的作用下，将按逆时针方向转动。当载流导体转过180°电角度后，电流I还是从电刷A进去，经由换向片I、线圈dcbca，至换向片Ⅱ，最后仍从电刷B流出。
可见，在有刷直流电机中，就是借助电刷一换向片，使得在某一磁极下，虽然导体在不断更替，但只要外加电压的极性不变，则导体中流过的电流方向始终不变，作用在电枢上的电磁转矩的方向始终不变，电机的旋转方向也始终不变，这就是有刷直流电机的机械换相过程。
