Les moteurs électriques à courant continu à balais et sans balais diffèrent par la manière dont le courant électrique est transféré au collecteur ou aux électro-aimants qui font que le rotor continue de tourner. Essentiellement, dans un moteur à balais, le courant est transféré mécaniquement via des balais métalliques, tandis que dans un moteur sans balais, le rotor est tourné électroniquement sans avoir besoin de contacts physiques.
Les moteurs électriques à courant continu fonctionnent grâce à la création de champs magnétiques dont l'attraction et l'opposition font tourner un rotor central. Dans un moteur à balais, des aimants fixes sont placés de part et d'autre d'un électro-aimant en rotation, l'un orienté vers un pôle positif, l'autre vers un pôle négatif. L'électro-aimant est formé d'une série de bobines (généralement trois placées à des points équidistants autour du rotor) appelées collecteur. Lorsque l'électricité passe à travers ces bobines, elles génèrent leur propre champ magnétique qui est repoussé et attiré par les champs magnétiques générés par les aimants fixes. Le courant est transféré aux bobines du collecteur par des balais métalliques qui tournent avec le rotor. Lorsque le moteur est allumé, le courant est transmis aux électro-aimants dont les champs magnétiques sont repoussés par un aimant fixe et attirés par un autre, provoquant la rotation du rotor. Lorsque le rotor tourne, les balais métalliques entrent et sortent de contact avec chaque bobine en série de sorte que l'opposition et l'attraction entre les champs magnétiques résultants et les champs des aimants statiques maintient l'électro-aimant tournant.
Dans un moteur à courant continu sans balai, les positions des aimants fixes et des bobines électromagnétiques sont inversées. Les aimants fixes sont maintenant placés sur le rotor et les bobines sont placées dans le boîtier environnant. Le moteur fonctionne grâce au courant qui traverse chaque bobine environnante en série, repoussant et attirant ainsi les champs des aimants fixes et maintenant le rotor auquel ils sont attachés en rotation. Pour qu'un tel moteur fonctionne, il faut que les bobines du collecteur soient maintenues synchronisées avec les aimants fixes afin que les champs soient continuellement en opposition et que le rotor continue de tourner. Cela nécessite un contrôleur électronique ou un microprocesseur pour coordonner l'application de courant à chaque bobine électromagnétique.
Le principal avantage des moteurs sans balais est que le transfert de courant vers le collecteur n'est pas mécanique. Parce que les moteurs à balais dépendent du contact physique des balais métalliques avec les bobines du collecteur, ils sont sujets à une perte de efficacité due au frottement avec les contacts et aussi, comme toutes les pièces mécaniques, usure des balais et des connexions après une longue période périodes d'utilisation. Comme les moteurs sans balais deviennent moins chauds (en raison du manque de friction), ils peuvent fonctionner à des vitesses plus élevées (car une chaleur élevée interfère avec les champs magnétiques).