Il principio di funzionamento delle spazzole di carbone per utensili elettrici si basa principalmente sull'attrito e sul contatto tra spazzole di carbone e spazzole (note anche come spazzole di carbone) e realizza il processo di conversione dell'energia elettrica in energia meccanica attraverso il campo magnetico attuale della bobina tra le spazzole e la bobina elettrica in rame. I motori con spazzole di carbone sono composti principalmente da un rotore e uno statore, il rotore è solitamente composto da un nucleo di ferro e una bobina, e lo statore è composto da un magnete permanente. Quando gli avvolgimenti del rotore vengono energizzati, viene generato un campo elettromagnetico, che interagisce con il campo magnetico dello statore, determinando la torsione del rotore. La bobina nel rotore è costantemente collegata o scollegata dall'alimentazione tramite il contatto tra la spazzola di carbone e la spazzola, in modo che la corrente alternata venga generata nella bobina. Questa corrente alternata agisce attraverso il campo magnetico all'interno della bobina e converte l'energia elettrica in energia meccanica, spingendo il rotore a ruotare.
Il ruolo delle spazzole di carbone nel motore è fondamentale: mantengono il contatto di pressione con le spazzole tramite molle o altre strutture per garantire che la corrente possa essere trasmessa normalmente. Quando il contatto tra la spazzola e la spazzola di carbone si interrompe, la corrente smette di fluire, il campo magnetico nella bobina scompare e il rotore smette di ruotare. Quando il contatto viene ripristinato, la corrente scorre di nuovo, il campo magnetico viene nuovamente generato e il rotore continua a ruotare. Questo principio di funzionamento delle spazzole di carbone può essere semplicemente riassunto come "corrente-campo magnetico-forza-rotazione".
Le spazzole di carbone sono solitamente realizzate in materiali conduttivi come la grafite, che hanno una buona conduttività e resistenza all'usura. Sono montate sullo statore del motore e sono collegate al motore tramite una molla o una vite di fissaggio. Ci sono uno o più set di anelli collettori sul rotore e la spazzola di carbone stabilisce un percorso di trasferimento della corrente con il rotore entrando in contatto con questi anelli collettori. La stabilità della conduzione della corrente dipende dall'elasticità e dalla resistenza all'usura del materiale conduttivo della spazzola di carbone, che può garantire un buon contatto con l'anello collettore e mantenere una trasmissione di corrente stabile. A causa dell'attrito da contatto con l'anello collettore, la spazzola di carbone si usurerà gradualmente, quindi deve essere sostituita regolarmente per garantire l'affidabilità della conduzione della corrente.
