Silniki elektryczne wytwarzają liniową lub obrotową siłę (moment obrotowy) przeznaczoną do napędzania jakiegoś zewnętrznego mechanizmu, takiego jak wentylator lub winda. Silnik elektryczny jest ogólnie zaprojektowany do ciągłego obrotu lub do ruchu liniowego na znacznej odległości w porównaniu do jego wielkości. Solenoidy magnetyczne są również przetwornikami, które przekształcają energię elektryczną w ruch mechaniczny, ale mogą wytwarzać ruch tylko na ograniczoną odległość.
Silniki elektryczne są znacznie bardziej wydajne niż inne główne napędy stosowane w przemyśle i transporcie, silnik spalinowy (ICE); silniki elektryczne mają zazwyczaj ponad 95% sprawność, a ICE znacznie poniżej 50%. Są również lekkie, fizycznie mniejsze, mechanicznie prostsze i tańsze w budowie, mogą zapewniać natychmiastowy i stały moment obrotowy przy dowolnej prędkości, mogą być zasilane energią elektryczną wytwarzaną ze źródeł odnawialnych i nie emitują węgla do atmosfery. Z tych powodów silniki elektryczne zastępują spalanie wewnętrzne w transporcie i przemyśle, chociaż ich zastosowanie w pojazdach jest obecnie ograniczone przez wysoki koszt i wagę akumulatorów, które mogą zapewnić wystarczający zasięg między ładowaniami.
Silniki elektryczne działają na trzech odrębnych zasadach fizycznych: magnetyzmie, elektrostatyce i piezoelektryczności.
W silnikach magnetycznych pola magnetyczne powstają zarówno w wirniku, jak i stojanie. Produkt pomiędzy tymi dwoma polami wytwarza siłę, a tym samym moment obrotowy na wale silnika. Jedno lub oba z tych pól muszą się zmieniać wraz z obrotem wirnika. Odbywa się to poprzez włączanie i wyłączanie kijków we właściwym czasie lub zmianę siły kijków.
Główne typy to silniki prądu stałego i silniki prądu przemiennego, przy czym te ostatnie zastępują poprzednie.
Silniki elektryczne prądu przemiennego są asynchroniczne lub synchroniczne.
Po uruchomieniu silnik synchroniczny wymaga synchronizacji z prędkością poruszającego się pola magnetycznego we wszystkich normalnych warunkach momentu obrotowego.
W maszynach synchronicznych pole magnetyczne musi być dostarczane w sposób inny niż indukcja, na przykład z oddzielnie wzbudzanych uzwojeń lub magnesów trwałych.
Silnik o mocy ułamkowej koni mechanicznych ma moc znamionową poniżej około 1 KM (0.746 kW) lub jest produkowany ze standardowym rozmiarem ramy mniejszym niż standardowy silnik o mocy 1 KM. Wiele silników domowych i przemysłowych należy do klasy mocy ułamkowej.
Komutowany silnik prądu stałego ma zespół uzwojeń obrotowych nawiniętych na twornik zamontowany na obracającym się wale. Wał zawiera również komutator, trwały obrotowy przełącznik elektryczny, który okresowo odwraca przepływ prądu w uzwojeniach wirnika, gdy wał się obraca. Tak więc każdy szczotkowany silnik prądu stałego ma prąd przemienny przepływający przez obracające się uzwojenia. Prąd przepływa przez jedną lub więcej par szczotek, które opierają się na komutatorze; szczotki łączą zewnętrzne źródło energii elektrycznej z obracającą się armaturą.
Obracająca się zwora składa się z jednej lub więcej cewek drutu owiniętego wokół laminowanego magnetycznie „miękkiego” rdzenia ferromagnetycznego. Prąd ze szczotek przepływa przez komutator i jedno uzwojenie twornika, czyniąc z niego magnes tymczasowy (elektromagnes). Pole magnetyczne wytwarzane przez twornik oddziałuje ze stacjonarnym polem magnetycznym wytwarzanym przez PM lub inne uzwojenie (cewka polowa), jako część ramy silnika. Siła pomiędzy dwoma polami magnetycznymi ma tendencję do obracania wału silnika. Komutator przełącza moc na cewki, gdy wirnik obraca się, zapobiegając całkowitemu wyrównaniu biegunów magnetycznych wirnika z biegunami magnetycznymi pola stojana, dzięki czemu wirnik nigdy się nie zatrzymuje (jak robi to igła kompasu), ale raczej się obraca tak długo, jak dołączona jest moc.
Wiele ograniczeń klasycznego komutatorowego silnika prądu stałego wynika z konieczności dociskania szczotek do komutatora. To powoduje tarcie. Iskry są wytwarzane przez szczotki tworzące i przerywające obwody przez cewki wirnika, gdy szczotki przecinają szczeliny izolacyjne pomiędzy sekcjami komutatora. W zależności od konstrukcji komutatora może to obejmować zwieranie przez szczotki sąsiednich sekcji – a tym samym końców cewek – chwilowo podczas przekraczania szczelin. Ponadto indukcyjność cewek wirnika powoduje wzrost napięcia na każdej z nich, gdy obwód jest otwarty, zwiększając iskrzenie szczotek.
To iskrzenie ogranicza maksymalną prędkość maszyny, ponieważ zbyt szybkie iskrzenie spowoduje przegrzanie, erozję, a nawet stopienie komutatora. Gęstość prądu na jednostkę powierzchni szczotek w połączeniu z ich opornością ogranicza moc silnika. Nawiązywanie i przerywanie kontaktu elektrycznego generuje również szum elektryczny; iskrzenie generuje RFI. Szczotki ostatecznie zużywają się i wymagają wymiany, a sam komutator podlega zużyciu i konserwacji (w większych silnikach) lub wymianie (w małych silnikach). Montaż komutatora na dużym silniku jest elementem kosztownym, wymagającym precyzyjnego montażu wielu części. W małych silnikach komutator jest zwykle na stałe zintegrowany z wirnikiem, więc jego wymiana zwykle wymaga wymiany całego wirnika.
