直流有刷電動機(jī)是內(nèi)部有整流子（換相器）的電動機(jī)，可以由直流電供電運(yùn)動。直流有刷電動機(jī)可以將電能轉(zhuǎn)換為動能，而且所需的直流電源已當(dāng)時普遍使用在商用及工業(yè)大樓中，因此是早期商品化的重要電器設(shè)備。直流有刷電動機(jī)可以用調(diào)整工作電壓或是磁場強(qiáng)度的作法來改變其轉(zhuǎn)速。依照磁場繞組供電方式的不同，直流有刷電動機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性可以調(diào)整為定速度特性，或是速度和負(fù)載成反比的模式。直流有刷電動機(jī)會使用在電力推進(jìn)系統(tǒng)、吊車、造紙機(jī)及軋鋼廠中。由于直流有刷電動機(jī)中的電刷會磨損，需要定期保養(yǎng)更換，隨著電力電子學(xué)的發(fā)展，直流無刷電動機(jī)已在許多應(yīng)用中取代了直流有刷電動機(jī)。

結(jié)構(gòu)

　　直流有刷電動機(jī)的基本構(gòu)造包括電樞、場磁鐵、集電環(huán)和電刷。

1. 　　電樞：可以繞軸心轉(zhuǎn)動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。

2. 　　場磁鐵：產(chǎn)生磁場的強(qiáng)力永久磁鐵或電磁鐵。

3. 　　集電環(huán)：線圈兩端接至兩片半圓形的集電環(huán)，隨線圈轉(zhuǎn)動，可供改變電流方向的變向器。每轉(zhuǎn)動半圈（180度），線圈上的電流方向就改變一次。

4. 　　電刷：通常使用碳制成，集電環(huán)接觸固定位置的電刷，用以接至電源。

簡易兩極直流電動機(jī)的原理

　　下圖是簡易二極有刷直流電動機(jī)的原理。

　　若繞在軟磁性材料上的線圈，其中有電流流過，又放在外加磁場下，依弗萊明左手定則，線圈一端的導(dǎo)線會受一個和磁場和電流垂直的力，另一端的導(dǎo)線則會受一反方向的力。這二個力會使線圈旋轉(zhuǎn)。若要讓線圈持續(xù)往同一方向旋轉(zhuǎn)，若針對二極電動機(jī)，每旋轉(zhuǎn)半圈時，線圈上的直流電需改變方向，使線圈繼續(xù)往同一方向旋轉(zhuǎn)。

　　上述電動機(jī)的一個問題是出現(xiàn)在線圈和磁場平行的情形下，也就是定子和轉(zhuǎn)子差90度的情形下，此時的力矩為零。在上圖中，左側(cè)第二圖即為線圈和磁場平行的情形。電動機(jī)轉(zhuǎn)子若在此位置，無法啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。不過只要電動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，通過此位置時，會因?yàn)檗D(zhuǎn)子的慣性而使電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　這種二極的設(shè)計還有另一個問題。在零轉(zhuǎn)矩的位置，二個整流電刷會同時碰觸到二個換相片（commutator plates），造成短路。電源線會因?yàn)閾Q相片而短路，而線圈也會因?yàn)殡娝⒍诙搪仿窂街小＃ㄉ鲜隽懔氐膯栴}和此問題無關(guān)，就算短路時線圈通過大電流，產(chǎn)生的力矩仍然是零。）此處短暫的短路無法產(chǎn)生動力。若是電池供電，低電流的應(yīng)用，問題可能還不大。但若二極電動機(jī)的功率到達(dá)數(shù)百瓦，短路可能會讓整流子嚴(yán)重過熱，若電刷是金屬的，甚至可能讓電刷熔化。若使用碳刷，就不會有熔化的問題。而這樣的短路在電力上是種浪費(fèi)，一方面會讓電池的電快速耗盡，而供電線路不能只考慮電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要的電流，也需考慮短路的電流。

　　有關(guān)避免短路的問題，有個簡單的處理方式，是讓二個換相片之間的間隙比電刷之間的間隙要大。這會增加在轉(zhuǎn)動時零力矩的比例，但可以避免短路的問題。而且在此修改外，只要讓電動機(jī)固定在零力矩的位置，不讓它轉(zhuǎn)動，即可有效的讓電動機(jī)停止。在自制的業(yè)余電動機(jī)中仍可看到這種設(shè)計。此作法明顯的有個缺點(diǎn)：電動機(jī)在旋轉(zhuǎn)時，每一圈會固定有二小段時間沒有力矩，其輸出力矩是脈動力矩。若用在電扇或是飛輪上，問題不大，但在許多應(yīng)用中是完全不合適的，例如像錄音機(jī)的驅(qū)動電動機(jī)，需要定速轉(zhuǎn)動的設(shè)備，或是常常需要快速加減速的設(shè)備。另外一個缺點(diǎn)是線圈的電感很大，上面的電流不允許瞬間的變化。其電流可能會從換相片和電刷之間的間隙跳火，因此產(chǎn)生電弧。

　　就算在電扇和飛輪的應(yīng)用中，也有一個缺點(diǎn)：電動機(jī)在一些特定位置（零力矩點(diǎn)）無法自行啟動，因此這種電動機(jī)不太適合實(shí)際的使用。實(shí)務(wù)上直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子不只二極，因此可以在任意位置下啟動，不會有力矩為零的位置，不論在哪個位置，流經(jīng)線圈的電流都可以產(chǎn)生力矩。許多玩具和小型電器中常見的直流有刷電動機(jī)，也是最簡單的量產(chǎn)直流電動機(jī)，其電樞繞組是三極的。電刷可以跨接二個相鄰的換相片，不會造成短路。三極繞組的另一個優(yōu)點(diǎn)是電刷上的電流可能是透過二個繞組或是一個繞組。若啟動時，某一繞組的電流是標(biāo)準(zhǔn)值的一半（此繞組和另一繞組并聯(lián)），其電流會上升到其標(biāo)準(zhǔn)值，再降至其標(biāo)準(zhǔn)值的一半，接下來電流量值有類似的變化，但符號由正變負(fù)。這個階梯狀的電流比較接近弧波，其力矩變化也會比二極轉(zhuǎn)子的電動機(jī)（每一相的電流比較接近方波）。其電流變化較小，因此比較不會有電刷產(chǎn)生電弧的情形。

　　若直流電動機(jī)的軸因?yàn)橥饬ΧD(zhuǎn)動，直流電動機(jī)會類似發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電動勢（EMF）。在正常運(yùn)作下，電動機(jī)轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生電壓，稱為反電動勢（CEMF）。電動機(jī)在靜止時其電阻很小，但在電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，給相同的電壓，其電流會小于靜止時的電流，就是因?yàn)榉措妱觿莸挠绊憽Ｒ虼耍妱訖C(jī)上的壓降除了電阻的壓降外，還有反電動勢及雜散電壓降。其電流的方程如下：

　　{\displaystyle I={\frac{V_{\text{applied}}-V_{\text{cemf}}}{R_{\text{armature}}}}}{\displaystyle I={\frac{V_{\text{applied}}-V_{\text{cemf}}}{R_{\text{armature}}}}}

　　電動機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功如下：

　　{\displaystyle P=I\cdot V_{\text{cemf}}}{\displaystyle P=I\cdot V_{\text{cemf}}}

　　若無載的直流電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生一個電動勢，避免電流繼續(xù)增加。在轉(zhuǎn)速上升時其電流會繼續(xù)下降，因此自由旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)其電流很小。電動機(jī)在有負(fù)載時，其電流才會上升。

換相面

　　在電滾子（dynamo）中，穿過一對電刷的接觸面中心，和電樞旋轉(zhuǎn)軸平行的平面稱為“換相面”（commutating plane）。圖中只繪出換相面和一個電刷之間的關(guān)系，假設(shè)另一側(cè)旳電刷也以類似和方式和換相面接觸。

定子磁場扭曲的補(bǔ)償

　　真實(shí)電滾子的磁場不均勻。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時會引發(fā)磁場的效應(yīng)，會使?fàn)恳ㄗ拥拇帕€，使其扭曲。

　　轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的越快，磁場扭曲的情形就越嚴(yán)重。若讓轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場垂直，運(yùn)作的效率最高，因此需要調(diào)整電刷的位置讓轉(zhuǎn)子磁場和扭曲后的扭曲磁場成直角。

　　若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，其磁場效應(yīng)也會相反，其真實(shí)換相面位置也會不同，因此很難制作高效率、可反轉(zhuǎn)的換相電滾子。

　　這個效果類似內(nèi)燃機(jī)中的點(diǎn)火正時。一般而言電滾子會設(shè)定在以固定轉(zhuǎn)向以及速度旋轉(zhuǎn)，因此其電刷會固定在該轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速下最大效率的位置。

　　繞線定子的直流電動機(jī)會用換相場繞組和補(bǔ)償繞組來補(bǔ)償磁場的扭曲。

設(shè)計上分類

　　直流有刷電動機(jī)轉(zhuǎn)子是由繞組組成，定子可能是繞組，也可能是永久磁鐵。

繞線定子

　　場繞組有四種基本的型式：他激（sepex）、串激式繞組（Series）、并激式繞組（shunt），以及合并串激和并激的復(fù)激式（compound）繞組。

　　他激(勵)式電動機(jī)中，勵磁繞組與電樞沒有電的聯(lián)系，勵磁電路是由另外直流電源供給的，因此勵磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。會用在直流牽引電動機(jī)，以控制車輪滑轉(zhuǎn)。

　　并激(勵)式電動機(jī)中，并勵繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵磁繞組用細(xì)導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過他的勵磁電流較小。負(fù)載增加時，扭力增加，轉(zhuǎn)速不太受影響。

　　串激(勵)電動機(jī)中，勵磁繞組是和電樞串聯(lián)的，所以這種電動機(jī)內(nèi)磁場隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵電動機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)較少。串激式電動機(jī)在負(fù)載增大時，扭力增大但轉(zhuǎn)速減慢。

　　復(fù)激式電動機(jī)具有并激式和串激式的特性，大起動扭力及較穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。

永久磁鐵電動機(jī)

　　永久磁鐵定子的電動機(jī)，其性能比直流電動機(jī)、激磁電動機(jī)或同步電動機(jī)都好，是分?jǐn)?shù)馬力應(yīng)用中常用的電動機(jī)。永久磁鐵電動機(jī)和其他單饋電機(jī)比較，永久磁鐵電動機(jī)體積較小、較有效率，可靠度也比較高。

　　一開始大型的工業(yè)直流電動機(jī)會用定子繞組電動機(jī)，或是轉(zhuǎn)子磁鐵電動機(jī)。因?yàn)楹茈y找到可以維持高磁場強(qiáng)度的材料，因此以往永久磁鐵電動機(jī)只會用在小功率的應(yīng)用中。近來材料科學(xué)的進(jìn)步，已可以制造高強(qiáng)度的永久磁鐵（例如釹磁鐵），因此可以開發(fā)小型高功率的電動機(jī)，不需要大體積的場繞組以及激磁元件。不過隨著高性能的永久磁鐵越來越多的應(yīng)用在電動機(jī)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，也開始出現(xiàn)其他的問題。

軸向磁場電動機(jī)

　　主條目：軸向磁場電動機(jī)

　　傳統(tǒng)直流有刷電動機(jī)的磁場是徑向的，會和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸交叉。不過也有一些電動機(jī)的設(shè)計是讓磁場和旋轉(zhuǎn)軸平行，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時會切割磁場。因此可以有較強(qiáng)的磁場（特別是用海爾貝克陣列的磁鐵排列方式時）。這可以讓電動機(jī)在低速時有較大的功率輸出。不過其集中的磁通密度會受到殘留磁通密度的限制，而且磁芯飽和的磁通密度是主要的設(shè)制限制。

速度控制

　　一般而言，直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和繞組的電動勢（加在繞組上的電壓減去本身的電阻壓降）成正比，其力矩和電流成正比。速度控制可以用調(diào)整電池、調(diào)整電源電壓、電阻或是電子控制的方式達(dá)成。有一些速度控制相關(guān)的模擬。繞線場繞組直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向可以用將場繞組或電樞電流反向（但不能兩者都反向）的方向來達(dá)成。電流反向的電路可以用特殊的繼電器來達(dá)成。等效電壓可以用串聯(lián)電阻來調(diào)整，或是用晶閘管、晶體管或水銀整流器制成的控制設(shè)備來調(diào)整。

串并聯(lián)

　　在電力電子學(xué)技術(shù)問世之前，串并聯(lián)控制是鐵路牽引電動機(jī)控制的標(biāo)準(zhǔn)作法。電力機(jī)車上有四顆電動機(jī)，可以用以下的三種方式接線：

• 　　所有的電動機(jī)串聯(lián)（電動機(jī)端電壓是線電壓的四分之一），其轉(zhuǎn)速最低。

• 　　二個電動機(jī)串聯(lián)，最后再將二組電動機(jī)并聯(lián)（電動機(jī)端電壓是線電壓的一半）。

• 　　所有電動機(jī)并聯(lián)（電動機(jī)端電壓是線電壓），其轉(zhuǎn)速最高。

　　上述都是假設(shè)電動機(jī)是運(yùn)行在最小電阻損失的速度。若是在啟動或是加速，需要用電阻進(jìn)行額外的控制，若用電子控制系統(tǒng)，即可不用用電阻進(jìn)行額外的控制。

弱磁控制

　　弱磁（field weakening）控制是提升電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方式。直流電動機(jī)的弱磁控制可以用在并激場繞組中串聯(lián)電阻，或是在串激繞組中增加電阻來達(dá)到，都可以降低場繞組的電流。若磁場降低，反電動勢也會降低，因此電樞繞組可以通過較大電流，使速度增加。直流電動機(jī)的弱磁控制一般會配合其他控制方式（例如串并聯(lián)控制）使用。

斬波器

　　在斬波器電路中，會快速的切換提供給電動機(jī)的電壓，來調(diào)整給電動機(jī)的平均電壓。斬波器會調(diào)整輸出導(dǎo)通和關(guān)斷的時間比例，以調(diào)整給電動機(jī)的平均電壓，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也會隨之變化。導(dǎo)通時間的比例乘以供電電壓，即為給電動機(jī)的平均電壓。例如供電電壓100V，導(dǎo)通時間占25%，電動機(jī)的平均電壓即為25V。在輸出關(guān)斷時，電樞的電感會讓電流持續(xù)導(dǎo)通，因此開關(guān)上需要和開關(guān)并聯(lián)的飛輪二極管，在此情形下讓電流導(dǎo)通，此時供電電流為0。若輸出導(dǎo)通占比是100%，電動機(jī)電流等于供電電流。快速切換會產(chǎn)生切換損失，但是比串聯(lián)電阻產(chǎn)生的損失要小。此方式也稱為是脈沖寬度調(diào)變（PWM），會用微處理器實(shí)現(xiàn)。有時會在輸出端加裝濾波器，使輸出的平均電壓比較平緩，也可以減少電動機(jī)線上的噪聲。

　　串激繞組的直流電動機(jī)在低速時有最高的轉(zhuǎn)矩，常用在牽引電動機(jī)的應(yīng)用（例如鐵路機(jī)車及有軌電車）。另外一種應(yīng)用是汽油引擎和柴油引擎車輛的起動電動機(jī)。若電動機(jī)有可能會無載運(yùn)轉(zhuǎn)（例如皮帶驅(qū)動），不能使用串接繞組電動機(jī)。電動機(jī)加速時，其電樞電流（和磁場電流）會下降。磁場下降也再讓電動機(jī)加速，因此形成正回授，最后會讓電動機(jī)損壞，若是直接驅(qū)動風(fēng)扇冷卻的電動機(jī)，比較不會有這類的問題。在鐡路應(yīng)用上，因?yàn)檐囕喛赡軙簳r離開鐵軌，失去附著力，這可能會造成問題，除非很快可以重新控制電動機(jī)，否則電動機(jī)的速度會上升到相當(dāng)高的速度。這不會會損害電動機(jī)和齒輪，因?yàn)檐囕喓丸F軌的速度差，使其快速加熱和冷卻，也會破壞車輪和鐵軌。有些應(yīng)用會用電子控制導(dǎo)入弱磁控制，以增加電動機(jī)的速度。最簡單的作法是用接觸器和弱磁電阻。利用電子控制監(jiān)控電動機(jī)電流，當(dāng)電流小于設(shè)定值時（此時，電動機(jī)在設(shè)計轉(zhuǎn)速）串接弱磁電阻。此時的轉(zhuǎn)速會超過額定轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動機(jī)電流增加時，接觸器會切斷弱磁電阻，讓電動機(jī)回到正常的轉(zhuǎn)速。

Ward Leonard

　　Ward Leonard控制可以控制并激型或復(fù)激式的直流電動機(jī)，而且可以在交流電源下控制直流電動機(jī)的速度（若在直流電源的架構(gòu)，也是有類似的好處）。會由交流電源來驅(qū)動交流電動機(jī)（多半會是感應(yīng)電動機(jī)），交流電動機(jī)會驅(qū)動直流發(fā)電機(jī)。繞組的直流輸出直接接到直流電動機(jī)電樞繞組（有時會是在相同架構(gòu)下，不過也有例外）。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的場繞組會個別用可變電阻進(jìn)行控制。透過調(diào)整發(fā)電機(jī)場電流和電動機(jī)場電流，可以從電動機(jī)靜止到全速范圍內(nèi)都有精準(zhǔn)的速度控制，而且可以有定轉(zhuǎn)矩。自Ward Leonard控制問世之后，這就是電動機(jī)控制的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，一直到晶閘管電力電子系統(tǒng)問世后，才被電力電子系統(tǒng)取代。當(dāng)時只要是需要良好速度控制的應(yīng)用，都會用Ward Leonard控制，從載人電梯到大型礦井井上繞組設(shè)備，甚至是工業(yè)過程設(shè)備以及電動吊車等。Ward Leonard控制的主要缺點(diǎn)是其架構(gòu)至少需要三臺電機(jī)（電動機(jī)和發(fā)電機(jī)），若是非常大型的應(yīng)用，直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)會配兩組，再串聯(lián)可變電阻控制，因此會需要五臺電機(jī)。在許多的應(yīng)用中，電動機(jī)—發(fā)電機(jī)組會持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以避免需要用電時才讓電動機(jī)加速，因而造成的時間延遲。小型到中型的Ward Leonard控制器已被晶閘管電力電子系統(tǒng)取代，但有些數(shù)千馬力的Ward Leonard控制器仍在運(yùn)作。其場電流遠(yuǎn)小于電樞電流，因此可以用小型的晶閘管控制，此方式控制的電動機(jī)功率會比直接用晶閘管控制的電動機(jī)功率要大的多。例如在某個應(yīng)用中，控制發(fā)電機(jī)場電流的晶閘管額定只需要300A，但發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流超過15,000 A，若直接用晶閘管控制，不但價格昂貴，而且也沒有效率。

直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速

　　直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩會依其激磁方式而不同。會依照負(fù)載的不同，選擇他激場繞組、自激場繞組或是永久磁鐵激磁來控制電動機(jī)。自激場繞組的電動機(jī)，其場繞組也可以用并激式、串激式或是復(fù)激式。

基本特性

　　定義

• 　　Eb，反電動勢（V）

• 　　Ia，電樞電流（A）

• 　　kb，反電動勢常數(shù)

• 　　kn，速度方程常數(shù)

• 　　kT，力矩方程常數(shù)

• 　　n，場電樞頻率（rpm）

• 　　Rm，電動機(jī)電阻（Ω）

• 　　T，電動機(jī)力矩（Nm）

• 　　Vm，電動機(jī)輸入電壓（V）

• 　　Φ，機(jī)器總磁通量（Wb）

• 　　卡特系數(shù)（Carter's coefficient，kC）是在在開槽（open slots）或半閉槽（semi-enclosed slots）的情形下，估計電動機(jī)電樞有效槽距（slot pitch）的方式[6]。

反電動勢方程

　　直流電動機(jī)的反電動勢和總磁通強(qiáng)度和電樞速度的乘積成正比：

　　Eb=kbΦn

電壓平衡方程

　　直流電動機(jī)的輸入電壓需克服反電動勢，也要克服電動機(jī)電樞繞線、場繞線和電刷電阻產(chǎn)生的電壓降：

　　Vm=Eb+Rm Ia

力矩方程

　　直流電動機(jī)的力矩和電樞電流和總磁通強(qiáng)度的乘積成正比

　　{\displaystyle{\begin{aligned}T&={\frac{1}{2\pi}}k_{b}I_{a}\Phi\\&=k_{T}I_{a}\Phi\end{aligned}}}{\displaystyle{\begin{aligned}T&={\frac{1}{2\pi}}k_{b}I_{a}\Phi\\&=k_{T}I_{a}\Phi\end{aligned}}}：

　　其中

　　kT=

　　kb

　　/

　　2π

速率方程

　　因?yàn)?/span>

　　n=

　　Eb

　　/

　　kbΦ

　　and

　　Vm=Eb+Rm Ia

　　可得

　　{\displaystyle{\begin{aligned}n&={\frac{V_{m}-R_{m}I_{a}}{k_{b}\Phi}}\\&=k_{n}{\frac{V_{m}-R_{m}I_{a}}{\Phi}}\end{aligned}}}{\displaystyle{\begin{aligned}n&={\frac{V_{m}-R_{m}I_{a}}{k_{b}\Phi}}\\&=k_{n}{\frac{V_{m}-R_{m}I_{a}}{\Phi}}\end{aligned}}}

　　其中

　　kn=

　　1

　　/

　　kb

轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速特性

并激繞組式電動機(jī)

　　并激式電動機(jī)的高電阻（場繞組）和電樞并聯(lián)，Vm,Rm和?都是定值，因此從無載到滿載的速度變化率（speed regulation）最少會大于5%。速度控制的方式有以下三種：

• 　　改變場電壓

• 　　弱磁

• 　　改變場繞組上的電阻

串激繞組式電動機(jī)

　　主條目：交流整流子電動機(jī)

　　串激繞組式電動機(jī)在負(fù)載變大時其轉(zhuǎn)速會降低，電流增加，因?yàn)殡娏魍瑫r流到電樞和場繞組，轉(zhuǎn)矩會和電流的平方成正比。電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時，其電流只受繞組本身的電阻所限制，因此轉(zhuǎn)矩會相當(dāng)高，但有繞組過熱的風(fēng)險。串激繞組式電動機(jī)以往常用在各種鐵路運(yùn)輸?shù)臓恳妱訖C(jī)，不過后來已被逆變器驅(qū)動的交流異步電動機(jī)所取代。電動機(jī)電樞繞組上的反電動勢和其電阻可以限制流經(jīng)電樞的電流。電動機(jī)剛送電啟動時，電樞靜止未旋轉(zhuǎn)，反電動勢是零，此時只靠電樞電阻來限制電流。可預(yù)期的，此時通過電樞的電流會很大，因此在啟動時需要額外的電阻和電樞串聯(lián)來限制電流，直到電樞已旋轉(zhuǎn)，可產(chǎn)生反電動勢為止。若電動機(jī)已開始加速運(yùn)轉(zhuǎn)，就可以逐漸的將電阻切離。

　　串激繞組式電動機(jī)的最大特點(diǎn)是其轉(zhuǎn)速和需要驅(qū)動負(fù)載的轉(zhuǎn)矩有關(guān)。這適合驅(qū)動大慣量的負(fù)載，因?yàn)樵诩铀贂r會需要最大轉(zhuǎn)矩，當(dāng)開始加速后其轉(zhuǎn)矩就可以慢慢減少。

　　串激繞組式電動機(jī)在無載時的速度可能會非常快，甚至?xí)斓綍斐晌ｋU的程度，因此串激繞組式電動機(jī)多半會直接驅(qū)動負(fù)載，或是用齒輪連接負(fù)載。

永久磁鐵電動機(jī)

　　永久磁鐵直流電動機(jī)的特性是堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（stall torque，軸靜止時的最大轉(zhuǎn)矩）和軸上沒有負(fù)載時的無載轉(zhuǎn)速之間的線性關(guān)系。

保護(hù)

　　要延長直流電動機(jī)的壽命，可以使用保護(hù)裝置以及電機(jī)控制器來避免電動機(jī)的機(jī)械損壞、過度潮濕、電擊穿、高溫或是熱過載。保護(hù)設(shè)備會感測電動機(jī)的異常條件，并且產(chǎn)生警報提醒操作者，或是在故障發(fā)生時自動將電動機(jī)斷電。電動機(jī)的過載可以用熱過載繼電器來保護(hù)。有些電動機(jī)在繞組中嵌有雙金屬過載繼電器，在溫度過高時，雙金屬帶會往不同方向偏折，使電路及電動機(jī)開路。加熱器是外加的熱過載保護(hù)器，串聯(lián)在電動機(jī)繞組上，裝在電動機(jī)的接觸器上。當(dāng)過電流時接點(diǎn)會熔化，使電動機(jī)電路開路。雙金屬加熱器的效果類似嵌入式雙金屬保護(hù)器。保險絲及斷路器可以保護(hù)過電流或是短路。接地故障繼電器也可以用來作接地短路保護(hù)。接地故障繼電器會監(jiān)控電動機(jī)繞組電流以及接地系統(tǒng)電流。若在電動機(jī)－發(fā)電機(jī)組中，會有反向電流繼電器避免電池放電，反而發(fā)動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。直流電動機(jī)若喪失磁場，可能會造成有危險性的速度過高失控（runaway），因此會將失磁電驛（loss of field relays）和電動機(jī)場繞組并聯(lián)以感測場電流。若場電流低于一定值，電驛會切斷電動機(jī)的電樞電路。轉(zhuǎn)子鎖死的條件會讓電動機(jī)在開始啟動程序后無法加速運(yùn)轉(zhuǎn)。距離繼電器可以避免類似情形。低壓電動機(jī)保護(hù)一般會整合到電動機(jī)控制器或是緩啟動器中。此外，針對電壓突波或是浪涌電流（surges）可以用隔離變壓器、電力穩(wěn)壓器、壓敏電阻、突波保護(hù)器及諧波濾波器來保護(hù)。

　　環(huán)境條件（像是灰塵、爆炸性蒸氣、水、高周溫等）都會對直流電動機(jī)的運(yùn)行有負(fù)面影響。為了要保護(hù)電動機(jī)，美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）和國際電工委員會（IEC）都已將電動機(jī)的外殼標(biāo)準(zhǔn)化，針對保護(hù)電動機(jī)不受這些污染來進(jìn)行設(shè)計。在電動機(jī)設(shè)計階段也會使用電腦軟件（例如Motor-CAD來提升電動機(jī)的熱效率。

參數(shù)和狀態(tài)估測

　　有許多研究在估測電動機(jī)的參數(shù)，作法包括有傳統(tǒng)以模型為主的估測器，例如擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）和Luenberger觀測器，也有使用智能的估測器，例如級聯(lián)前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（cascade-forward neural network、CFNN）及準(zhǔn)牛頓BFGS反向傳播（quasi-Newton BFGS backpropagation）。

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