Zasada działania szczotek węglowych w elektronarzędziach opiera się głównie na tarciu i kontakcie między szczotkami węglowymi i szczotkami (znanymi również jako szczotki węglowe) i realizuje proces zamiany energii elektrycznej na energię mechaniczną za pomocą bieżącego pola magnetycznego cewki między szczotkami a miedzianą cewką elektryczną. Silniki szczotkowe węglowe składają się głównie z wirnika i stojana, wirnik zwykle składa się z rdzenia żelaznego i cewki, a stojan składa się z magnesu trwałego. Gdy uzwojenia wirnika są zasilane, generowane jest pole elektromagnetyczne, które oddziałuje z polem magnetycznym stojana, powodując skręcenie wirnika. Cewka w wirniku jest stale podłączona lub odłączona od źródła zasilania poprzez kontakt między szczotką węglową a szczotką, dzięki czemu w cewce generowany jest prąd przemienny. Ten prąd przemienny działa poprzez pole magnetyczne wewnątrz cewki i zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną, popychając wirnik do obrotu.
Rola szczotek węglowych w silniku jest kluczowa, utrzymują one kontakt ciśnieniowy ze szczotkami za pomocą sprężyn lub innych struktur, aby zapewnić normalny przesył prądu. Gdy kontakt między szczotką a szczotką węglową zostanie przerwany, prąd przestaje płynąć, pole magnetyczne w cewce znika, a wirnik przestaje się obracać. A gdy kontakt zostanie przywrócony, prąd znów zacznie płynąć, pole magnetyczne zostanie ponownie wygenerowane, a wirnik nadal się obraca. Tę zasadę działania szczotek węglowych można najprościej podsumować jako „prąd-pole magnetyczne-siła-obrót”.
Szczotki węglowe są zwykle wykonane z materiałów przewodzących, takich jak grafit, które mają dobrą przewodność i odporność na zużycie. Są zamontowane na stojanie silnika i połączone z silnikiem za pomocą sprężyny lub śruby ustalającej. Na wirniku znajduje się jeden lub więcej zestawów pierścieni kolektora, a szczotka węglowa ustala ścieżkę przesyłu prądu z wirnikiem poprzez kontakt z tymi pierścieniami kolektora. Stabilność przewodzenia prądu zależy od elastyczności i odporności na zużycie materiału przewodzącego szczotki węglowej, co może zapewnić dobry kontakt z pierścieniem kolektora i utrzymać stabilną transmisję prądu. Ze względu na tarcie kontaktowe z pierścieniem kolektora szczotka węglowa będzie się stopniowo zużywać, dlatego należy ją regularnie wymieniać, aby zapewnić niezawodność przewodzenia prądu.
