换向器，作为直流电机或交流整流子电动机中的关键部件，其工作原理是基于电磁学和机械运动的结合。为了更好地理解其工作原理，我们先来了解一下它的结构和功能。

结构

换向器通常由一组金属片（称为换向片）组成，这些金属片被绝缘材料隔开，并且与电机转子上的绕组相连。每一片换向片代表一个绕组回路的一端，通过电刷与外部电路接触，从而将电流引入或引出电机的绕组。

功能

换向器的主要功能是在电机旋转时，确保电流能够连续不断地流向正确的绕组，以保持磁场的方向始终对准定子磁极，从而使电机持续旋转。在直流电机中，换向器的作用尤为关键，因为它可以将外加的直流电源转换为绕组内部交变的电流，使电机能够在固定方向上持续旋转。

工作原理

当电机开始旋转时，安装在电机轴上的换向器也随之转动。此时，与换向器接触的电刷会依次接触到不同的换向片。由于每个换向片都连接着电机绕组的不同部分，随着换向器的转动，电刷会周期性地改变与绕组的连接方式，从而实现电流方向的切换。这种电流方向的适时切换保证了电机内产生的磁场方向始终与外部磁场保持吸引或排斥的状态，推动电机持续旋转。

简而言之，换向器的工作原理就是通过物理旋转和电刷的接触，实现电流方向的自动切换，使得电机能够根据需要调整自身磁场的方向，进而产生持续的旋转力矩，驱动电机运转。这一过程对于直流电机来说至关重要，它使得直流电机能够像交流电机一样稳定运行，成为现代工业和日常生活中不可或缺的动力来源之一。