Z4直流電機是指能將直流電能轉換成機械能（直流電動機）或將機械能轉換成直流電能（直流發電機）的旋轉電機。它是能完成直流電能和機械能相互轉換的電機。當它作電動機運轉時是直流電動機，將電能轉換為機械能；作發電機運轉時是直流發電機，將機械能轉換為電能。

    Z4直流電機里邊固定有環狀永磁體，電流經過轉子上的線圈產生安培力，當轉子上的線圈與磁場平行時，再繼續轉遭到的磁場方向將改動，因而此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改動，產生的洛倫茲力方向不變，所以電機能堅持一個方向轉動。

  直流發電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變為直流電動勢的原理。感應電動勢的方向按右手定則肯定（磁感線指向手心，大拇指指導游體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向）。

  導體受力的方向用左手定則肯定。這一對電磁力構成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。假如此電磁轉矩可以克制電樞上的阻轉矩（例如由摩擦惹起的阻轉矩以及其它負載轉矩），電樞就能按逆時針方向旋轉起來。