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無刷直流電動機不僅繼承了直流電動機調速和啟動特性好，堵轉轉矩大的優點，而且由于利用電子開關線路和位置傳感器代替了換向器電刷裝置，使得電動機的結構大大簡化，電機的精度、性能和可靠性也都有了很大提高，因此，無刷直流電動機應用十分廣泛，尤其是在高級電子設備、機器人、航空航天技術、數控裝置、醫療化工等高新領域，對無刷電機的控制系統設計的研究也具有重要意義。

1 無刷直流電動機的結構和工作原理

無刷直流電動機由三部分組成，分別是電動機、轉子位置傳感器和電子開關線路，它的原理圖如圖1所示，直流電源通過開關線路向電動機定子繞組供電，電動機轉子位置傳感器可檢測到轉子位置并提供相應信號去觸發開關線路中的功率開關元件使之導通或關斷，從而控制電動機的轉動。

基于LPC2210的無刷直流電動機的控制

無刷直流電動機的基本結構如圖2所示，其中電動機本體是由定子和轉子構成，定子是電動機的電樞，定子鐵心中安放著對稱的多相繞組，可接成星形或封閉形，各項繞組分別與電子開關線路中的相應晶體管相連接。電子開關線路有橋式和非橋式兩種。轉子是由永磁材料制成的有一定極對數的永磁體，主要有凸極式和內嵌式兩種。位置傳感器是電機系統的重要部件，其作用是檢測轉子磁場相對于定子繞組的位置，常見的位置傳感器有電磁式、光電式和霍爾元件。

基于LPC2210的無刷直流電動機的控制

本文中的無刷直流電機采用i相星形橋式接法，如圖3所示。

基于LPC2210的無刷直流電動機的控制

通過控制晶體管的通斷，給定子繞組加電，每一時刻有兩相繞組導通，另一相繞組斷開，從而產生不同方向的定子磁場，若定子磁場的方向超前轉子磁場90°電角度，則定子磁場對轉子磁場產生正的電磁轉矩，電機正轉。若電子磁場的方向滯后轉子磁場90°電角度，電機反轉。要使電機能夠同步運行并產生恒定的電磁轉矩，需要保持定子磁場與轉子磁場在空間上的相對靜止，使得產生的定子磁場的方向根據轉子位置的變化而變化。所以，轉子磁場的方向是連續變化的，而定子磁場的方向是跳躍的。

轉子在轉動一周的時間里，轉子位置傳感器把每一時刻轉子的位置信號送到控制器中，控制器由此控制晶體管的導通和關斷，使定子三相繞組的其中兩相導通，產生相應的定子磁場，因此，轉子旋轉一周，定子磁場的方向會相應的改變6次，以保證定子磁場的方向和轉子磁場方向相對靜止。