【科技发明中能对人类影响极其深远的当属电力是其一，而电力应用中能对科技发展影响极其深远的，当属电动机。
电动机的逻辑很简单，机械力能够转化为电力，那么电力也一定有办法可以转化为机械力。
其设计原理中很重要的一个点就是磁力。
无论是天然存在的磁铁，还是人为给铜线圈通电生成的人造磁铁，它们的磁力都应对了一个基本现象，那就是同极相斥、异极相吸。
虽然磁铁的两极都符合同极相斥、异极相吸，但还是有必要根据磁场的方向给磁铁确定两极的名称，也便于后续理解。
先以天然磁铁为例，因为地球本身就是一个大磁体，所以用一根细线悬挂磁铁的中心，使磁铁能够自由转动。
那么当磁铁静止时，磁铁一端指向地球北极的就是北磁极，指向地球南极的一端就是南磁极。
又因为英文南极北极的开头字母大写分别是S和N，所以也可以用N极和S极来简称磁铁的两个磁极。
而以铜线圈通电产生磁场的人造磁铁就不那么方便用这个方法了。
但是根据电流激发磁场的磁极方向是固定的。
于是用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，相应的另一端就是S极。
当通入电磁线圈的电流方向改变时，磁极自然也会随之改变。
那么再根据同级相斥、异极相吸，如将磁铁打造成一个长条状，再给磁铁中心穿入一根轴，使磁铁可以受摩擦力较小地旋转。
那么当另外一根磁铁的N极与穿在轴上的磁铁N极靠近时，那么轴上的磁铁就会因磁场排斥旋转半圈。
直到轴上的磁铁旋转半圈到S极与另一个磁铁N极形成异极相吸时，轴上磁铁停止旋转。
这时再调转一个磁铁的方向，轴上的磁铁又会因为同极相斥而旋转。
但是用人力去频繁调转磁铁方向显然无法实现有效对外输出动力。
于是换一个思路，通过改变电流方向去改变人造磁铁的磁极，而另一个永磁体固定不动。
如此就能通过频繁改变电流方向去使轴上的磁铁也能实现旋转。
那么现在的问题就在于如何频繁改变电流方向。
这里面就要用到一个专门的结构组件，换向器。
它并非靠复杂的电路实现电流方向改变，而是用它特殊的结构。
为了方便理解，将固定在有轴人造磁体旁边的永磁体，改换为两侧磁极相对的弯曲磁体。
中间的有轴人造磁体也换成形状更靠近两侧弯曲永磁体的金属回路，也叫电枢。
金属回路通电也有磁场，原理跟电磁线圈是一样的，不过因为中间间隔较大且单一匝数的金属回路通电磁力较弱，但增加匝数和输入电流后磁力也不弱于电磁线圈。
给金属回路通电后，金属回路也会旋转至与两次弯曲永磁体异性相吸的位置。
再给这样的金属回路电枢增加一个换向器与之焊接相连。
换向器由两个换向片组成，也就是弧形的铜片，两块铜片有对称的缝隙。
换向器与电枢相连，随电枢旋转一起旋转。
再给与换向器接触的两侧原本固定的通电电线，换成由具有导电性的石墨，石墨内部有弹簧顶着。
可以保证石墨与换向器接触通电，换向器旋转至缝隙时，石墨也能因弹簧顶着而与换向片保持滑动接触。
这种结构被称之为电刷。
此时开启电源，电流经电刷流入换向片，再经换向片流入电枢至另一侧换向片，再流过另一侧电刷之电源形成回路。
电枢得到电流后生成磁场开始在同极相斥下旋转半圈，这时的换向器也随之旋转半圈，转到两块换向片对称缝隙处，此时的电刷与原本滑动接触的换向片因缝隙而脱离接触。
脱离的同时电刷也与另一半换向片接触，也正是这个时候电流方向发生改变。
要注意的是电刷输入电流的方向是固定的，但是在换向片与电刷因缝隙脱离接触时，电枢已经旋转到与弯曲永磁体接近异极相吸的位置。
电刷与换向片脱离接触，与另一个换向片接触时重新产生了电流，而这时的电枢又变成了与弯曲永磁体同级相斥的磁极。
因而可以继续旋转下去，从而带动换向片与电刷不断接触脱离再接触。
这就是电动机运转的最基本原理。
为了增加效率，可以在原有的基础上再增加一组电枢和换向片，两个换向片增加到四个，中间依然用缝隙向隔开。
再增加几组依然没有问题。
相当于电枢中间的磁极不必要旋转至快要接近与弯曲永磁体异极相吸的位置就提前改变了磁极，磁力增强和衰弱也就不会有明显波动。
根据线圈匝数越多磁场越强，于是还可以把一组为单个金属铜线的电枢换成多股铜线。
不过因为多股铜线会随高速旋转而乱成一团，或与隔壁电枢铜线相接触造成短路。
所以中间的轴还需要用形状类似齿轮的绝缘材料隔开不同的电枢铜线，同时起到固定铜线高速旋转也不乱动。
这就是直流有刷电动机的基本结构。
日常生活中的电动玩具、电风扇、电吹风、抽水泵、搅拌机、精密车床加工、传送带、电动车等等电器都会广泛用到它。
但是它其中有一个很明显的缺点，那就是电刷会因与换向片持续滑动摩擦而磨损。
电极速度越快磨损也就越快，石墨就算耐磨也有极限，频繁更换成本会大幅增加不说，更换起来也会非常麻烦。
尤其是那些很小的有刷电动马达，因为太小很难更换石墨，同时小电器的价格不高，更换的成本可能还不如重新买一个新的小电器。
所以这一点很大限制了配备有刷电动机的产品寿命。
于是电动机发展的很关键一步，就是向无刷电动机进行改良。】