従来のブラシ付き直流モーター（電動玩具や扇風機などで広く使用されています）は、固定されたブラシと回転する整流子片との間の機械的な摩擦接触によって、回転中にコイル内の電流の方向を自動的に切り替え、持続的な回転電磁トルクを発生させます。
固定子は動かない部分です。簡易直流モーターでは、外殻の両側にある永久磁石（左側がN極/赤、右側がS極/青）が固定子であり、モーターの内部に左から右への水平磁場を発生させます。
回転子は中央で回転する部分です。銅線のコイルが巻かれています。通電すると回転子コイルは電磁石となり、その磁極が両側の固定子磁石と「同極は反発し、異極は引き合う」作用を起こし、回転子を回転させます。
回転子軸には、コイルの両端に接続された2つの半円形の銅製整流子があります。両側にはバッテリーの正極と負極に接続された2つの固定ブラシがあります。回転子が回転すると、整流子が異なるブラシに交互に接触し、垂直点を越える時にコイル内の電流の方向を自動的に反転させ、持続的な一方向への回転を実現します！
このインタラクティブモデルでは、左側に直流ブラシ付きモーターの物理的な断面図、右側にその配線回路を示しています。モーターに直流電源を接続すると、電流が固定ブラシを通って回転子コイルに流れ込み、電磁トルクが発生して回転子が磁力によって回転します。回転子が180°回転して中心線を越えるたびに、整流子の隙間もブラシを越え、回転子コイルに流れ込む電流の極性がちょうど反対になり、回転プロセス全体でトルクの方向が一定に保たれます。
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| ステップ | 回転子空間角度 | ブラシ (+) 接触片 | ブラシ (-) 接触片 | 電磁トルク状態 | コイル電流方向 |
|---|
整流子は回転子軸に固定された一組の銅製接触片（この簡易モデルでは左右の2つ）で、回転子と同調して回転します。ブラシは固定された弾性接触点（通常は耐摩耗性と導電性に優れた炭素製）で、バネによって整流子の表面に押し付けられています。回転子が回転すると、ブラシは異なる整流子片に交互に接触します。ブラシの一端が正極に、もう一端が負極に接続されているため、回転子が中心位置を越えるたびに巻線に流れる電流の方向が物理的に反転し、コイルの磁場が空間的に常に固定子磁石と反発・吸引し合い、時計回りのトルクを維持します。
これがブラシ付きモーターの最大のメリットです！その整流は、整流子とブラシで構成される機械式スイッチによって完全に自動的に行われます。正負の極に通常の直流電流を流すだけで、モーターは機械式整流によって自律的に連続回転します。マイクロコントローラ（MCU）、駆動チップ（MOSFET）、整流用センサーアルゴリズムなどは一切不要で、非常に低コストかつシンプルなシステムです。
主に3つの致命的な欠点があります：
• ブラシの摩耗と短寿命：ブラシと整流子片は高速運転中に常に機械的な摩擦を起こすため、カーボンブラシは徐々に摩耗して短くなり、定期的な交換が必要です。
• 電気火花と電磁干渉：整流子片が切り替わる瞬間、インダクタンス負荷により微小な電気火花（アーク）が発生します。これは可燃性・爆発性の環境での使用を制限するだけでなく、強い電磁ノイズを発生させ、周囲の電子機器を妨害します。
• 効率と放熱性の悪さ：発熱するコイルが回転する回転子上にあるため、熱が外殻に直接伝導して放熱されにくく、熱的な制限によりモーターの出力密度が制限されます。
基本原理はまったく同じです。ただし、2極の回転子では90°の絶縁死角で自力起動できなくなるのを防ぐため、実際のミニ四駆やおもちゃのモーターは通常3極の回転子（3つの鉄心極歯、3つの整流子片）を採用しています。これにより、どの角度であっても常に少なくとも2相のコイルに通電され、任意の静止角度から確実に自力起動でき、回転トルクもより均一でスムーズになります。