直流电动机的结构历来都是电枢为转子，磁铁为定子，在气隙中产生励磁磁场，其电枢通电后产生感应磁场。由于电刷的换向作用，在直流电动机的运行过程中，这两个磁场的方向始终保持垂直，从而产生****电磁转矩，驱动电动机不停运转。同时，由于这两个磁场间互为正交，理论上没有耦合作用，可以独立对电枢电流进行控制来调节电动机的运动速度，这是十分方便的。
    在直流无刷电动机的情况下，为了实现无电刷换向，首先要做的是把一般直流电动机的电枢绕组安放在定子上，把****磁铁放在转子上，这恰好与传统的直流电动机结构相反。但是，仅仅这样做还是不行的，因为用一般的直流电源给定子上的各相绕组供电，只能产生固定磁场，它不能与运动中的转子磁铁所产生的****磁场相互作用，以产生单一方向的转矩驱动转子转动。所以，直流无刷电动机除了由定子和转子组成的电动机本体之外，还要有位置传感器、控制电路以及功率逻辑开关共同组成的换相装置，使得直流无刷电动机在运行过程中，定子绕组所产生的磁场和在转动中转子磁铁所产生的永磁磁场，在空间始终保持在90。左右的电角度。
    为了清晰地说明其工作原理，下面以电枢三相星接绕组半控桥电路为例来说明。图l一6所示为三相直流无刷电动机半控桥电路原理图。此处采用光电器件作为位置传感器，以3只功率晶体管V1、V2和V3构成功率逻辑单元。
    如图1—6所示，3只光电器件V P1、vP2、vR3的安装位置各相差120，均匀分布在电动机一端。借助安装在电动机轴上的旋转遮光板(亦称截光器)的作用，使得从光源射来的光线依次照在各个光电器件上，并依照某一光电器件是否被照射到光线来判断转子的磁极位置。图1—6所示的转子位置和图l-7a所示的位置相对应。

    由于此时光电器件VP1被光照射，从而使功率晶体管V，呈导通状态，电流流人绕组A—A’，该绕组电流同转子磁极作用后所产生的转矩使转子磁极按图中所示的顺时针方向运动。当转子磁极转到图l一7b所示的位置时，直接装在转子旋转轴上的旋转遮光板亦跟着同步旋转，并遮住v P_而使vP2受光照射，从而使晶体管v1截止，v2导通，电流从绕组A—A’断开而流人绕组B—B’，使得转子磁极继续朝箭头的方向转动，并带动遮光板同时朝顺时针方向旋转。当转子磁极转到图1—7c所示的位置时，此时旋转遮光板已经遮住VP2，使vP3被光照射，导致晶体管v2截止，v3导通，因而电流流人绕组c—c’，于是驱动转子磁极继续朝顺时针方向旋转，并重新回到图l一7a所示的位置。
    这样，随着位置传感器扇形片的转动，定子绕组在位置传感器VP1、VP2、VP3的控制下，便一相一相地依次馈电，实现各相绕组电流的换相。不难看出，在换相过程中，定子各相绕组在工作气隙内所形成的旋转磁场是跳跃式的。这样旋转磁场在360。电角度范围内有3种磁状态，每种磁状态持续120。电角度。各相绕组电流与电动机转子磁场的相互关系如图1—7所示。如图1—7a所示为第一状态，Fa为绕组A-A’通电后所产生的磁通势。显然，绕组电流与转子磁场相互作用，使转子沿顺时针方向旋转，转过120电角度后，便进入第二种状态，这时绕组A—A’断电，而绕组B—B’通电，即定子绕组所产生的磁场转过了120，如图1—7b所示。电动机转子继续沿顺时针方向旋转，再转过120。电角度，便进入第三种状态，这时绕组B—B’断电，c—c’通电，定子绕组所产生的磁场又转过了120。电角度，如图l一7c所示，它继续驱动转子沿顺时针方向转过120。电角度后就恢复到初始状态了。这样周而复始，电动机转子便连续不断旋转。图1—8所示为各相绕组的导通顺序示意图。图1.9所示为电子换相线路中的功率开关晶体管的电压波形(一相)。