无刷直流电动机不仅继承了直流电动机调速和启动特性好，堵转转矩大的优点，而且由于利用电子开关线路和位置传感器代替了换向器电刷装置，使得电动机的结构大大简化，电机的精度、性能和可靠性也都有了很大提高，因此，无刷直流电动机应用十分广泛，尤其是在高级电子设备、机器人、航空航天技术、数控装置、医疗化工等高新领域，对无刷电机的控制系统设计的研究也具有重要意义。

1 无刷直流电动机的结构和工作原理

无刷直流电动机由三部分组成，分别是电动机、转子位置传感器和电子开关线路，它的原理图如图1所示，直流电源通过开关线路向电动机定子绕组供电，电动机转子位置传感器可检测到转子位置并提供相应信号去触发开关线路中的功率开关元件使之导通或关断，从而控制电动机的转动。

基于LPC2210的无刷直流电动机的控制

无刷直流电动机的基本结构如图2所示，其中电动机本体是由定子和转子构成，定子是电动机的电枢，定子铁心中安放着对称的多相绕组，可接成星形或封闭形，各项绕组分别与电子开关线路中的相应晶体管相连接。电子开关线路有桥式和非桥式两种。转子是由永磁材料制成的有一定极对数的永磁体，主要有凸极式和内嵌式两种。位置传感器是电机系统的重要部件，其作用是检测转子磁场相对于定子绕组的位置，常见的位置传感器有电磁式、光电式和霍尔元件。

基于LPC2210的无刷直流电动机的控制

本文中的无刷直流电机采用i相星形桥式接法，如图3所示。

基于LPC2210的无刷直流电动机的控制

通过控制晶体管的通断，给定子绕组加电，每一时刻有两相绕组导通，另一相绕组断开，从而产生不同方向的定子磁场，若定子磁场的方向超前转子磁场90°电角度，则定子磁场对转子磁场产生正的电磁转矩，电机正转。若电子磁场的方向滞后转子磁场90°电角度，电机反转。要使电机能够同步运行并产生恒定的电磁转矩，需要保持定子磁场与转子磁场在空间上的相对静止，使得产生的定子磁场的方向根据转子位置的变化而变化。所以，转子磁场的方向是连续变化的，而定子磁场的方向是跳跃的。

转子在转动一周的时间里，转子位置传感器把每一时刻转子的位置信号送到控制器中，控制器由此控制晶体管的导通和关断，使定子三相绕组的其中两相导通，产生相应的定子磁场，因此，转子旋转一周，定子磁场的方向会相应的改变6次，以保证定子磁场的方向和转子磁场方向相对静止。