本發(fā)明涉及飛行器動(dòng)力裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能云臺(tái)。

背景技術(shù)：

云臺(tái)是安裝、固定攝像機(jī)的支撐設(shè)備，它分為固定和電動(dòng)云臺(tái)兩種。

其中，固定云臺(tái)適用于監(jiān)視范圍不大的情況，在固定云臺(tái)上安裝好攝像機(jī)后可調(diào)整攝像機(jī)的水平和俯仰的角度，達(dá)到最好的工作姿態(tài)后只要鎖定調(diào)整機(jī)構(gòu)就可以了。

電動(dòng)云臺(tái)適用于對(duì)大范圍進(jìn)行掃描監(jiān)視，它可以擴(kuò)大攝像機(jī)的監(jiān)視范圍。電動(dòng)云臺(tái)高速姿態(tài)是由執(zhí)行電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)接受來(lái)自控制器的信號(hào)精確地運(yùn)行定位。在控制信號(hào)的作用下，云臺(tái)上的攝像機(jī)既可自動(dòng)掃描監(jiān)視區(qū)域，也可在監(jiān)控中心值班人員的操縱下跟蹤監(jiān)視對(duì)象。

而應(yīng)用于無(wú)人飛行器上的云臺(tái)裝置用于成像設(shè)備的安裝并為成像設(shè)備的成像質(zhì)量提供支撐，所以云臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)合理性、動(dòng)作穩(wěn)定性的好壞對(duì)成像設(shè)備的成像質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用。

目前云臺(tái)電機(jī)基本上使用的是外轉(zhuǎn)式永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，由于電機(jī)定子采用的是有槽結(jié)構(gòu)，其固有的齒槽轉(zhuǎn)矩引起電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，影響了云臺(tái)成像裝置的成效效果。

而且，外轉(zhuǎn)式永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)氣隙磁密波形通常只能逼近類梯形波(反電勢(shì)波形也是類梯形波)，離理想的正弦波還相差較遠(yuǎn)，電機(jī)的電磁諧波含量依然比較大，進(jìn)而也造成電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

因此，現(xiàn)有的云臺(tái)電機(jī)受電機(jī)自身的振動(dòng)影響而未能有效地消除抖動(dòng)。此外，目前使用的云臺(tái)電機(jī)存在鐵芯損耗，電機(jī)的工作效率還存在提升的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)的高性能云臺(tái)電機(jī)，旨在解決傳統(tǒng)云臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大，不能有效地消除抖動(dòng)，影響云臺(tái)成像效果的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高性能云臺(tái)，包括云臺(tái)電機(jī)、連接云臺(tái)電機(jī)一端的云臺(tái)支架和連接云臺(tái)電機(jī)另一端的相機(jī)；

云臺(tái)電機(jī)包括機(jī)殼、設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的定子組件、與定子組件同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子組件和從機(jī)殼一端貫通定子組件和轉(zhuǎn)子組件的中心的軸系零件；

其中，機(jī)殼包括前蓋和與前蓋連接的外罩；

轉(zhuǎn)子組件均為環(huán)形，轉(zhuǎn)子組件包括：貼合外罩內(nèi)壁設(shè)置的外磁石、設(shè)置在外磁石內(nèi)圈中的內(nèi)磁石和設(shè)置在內(nèi)磁石內(nèi)圈中的內(nèi)磁軛；

其中，外磁石為片狀結(jié)構(gòu)，外磁石與內(nèi)磁石相對(duì)應(yīng)設(shè)置，使磁動(dòng)勢(shì)形成串聯(lián)的形式，外磁石和內(nèi)磁石的磁極對(duì)數(shù)至少設(shè)置一對(duì)，外磁石和內(nèi)磁石之間設(shè)有定子組件。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，前蓋中心處設(shè)有凹槽、凹槽外圈設(shè)有內(nèi)磁軛安裝孔、內(nèi)磁軛安裝孔和前蓋的外徑之間設(shè)有卡爪；

其中，凹槽與軸系零件一端連接，內(nèi)磁軛安裝孔與內(nèi)磁軛過盈配合，卡爪與設(shè)置在外罩上的卡槽連接，卡爪與卡槽通過膠結(jié)緊固，外磁石設(shè)置在兩個(gè)相鄰卡爪之間，并通過膠結(jié)緊固。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，定子組件為后蓋座和設(shè)置在后蓋座上的杯型繞組，杯型繞組與后蓋座膠結(jié)緊固，杯型繞組套設(shè)在內(nèi)磁石和外磁石之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，軸系零件包括：轉(zhuǎn)軸、預(yù)緊彈簧、墊片、軸承、彈性體和卡簧；

軸承設(shè)置在后蓋座內(nèi)，軸承包括第一軸承和第二軸承，第一軸承設(shè)置在后蓋座靠近前蓋一端，第二軸承設(shè)置在后蓋座遠(yuǎn)離前蓋一端；預(yù)緊彈簧一端與前蓋接觸，另一端壓住墊片，使墊片緊貼于第一軸承的內(nèi)圈上，彈性體緊貼第二軸承的內(nèi)圈，設(shè)置在卡簧與第二軸承之間；

轉(zhuǎn)軸一端貫穿彈性體、軸承、墊片和預(yù)緊彈簧，通過設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的凸緣與設(shè)置在前蓋上的凹槽連接，轉(zhuǎn)軸的另一端設(shè)有卡簧槽，卡簧設(shè)置在卡簧槽上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，云臺(tái)支架為復(fù)式結(jié)構(gòu)，在云臺(tái)支架的邊角上設(shè)有減震球。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，云臺(tái)電機(jī)設(shè)置為3個(gè)，分別為設(shè)置在相機(jī)頂端的平移軸云臺(tái)電機(jī)、設(shè)置在相機(jī)側(cè)面的俯仰軸云臺(tái)電機(jī)和設(shè)置在相機(jī)后端的橫滾軸云臺(tái)電機(jī)；

俯仰軸云臺(tái)電機(jī)一端通過相機(jī)安裝座與相機(jī)連接，另一端通過第二連接臂與橫滾軸云臺(tái)電機(jī)連接；

橫滾軸云臺(tái)電機(jī)通過第一連接臂與平移軸云臺(tái)電機(jī)連接，平移軸云臺(tái)電機(jī)一端與第一連接臂連接，平移軸云臺(tái)電機(jī)另一端與云臺(tái)支架連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子組件還可以單獨(dú)設(shè)置內(nèi)磁石或外磁石其中一個(gè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，外磁石和內(nèi)磁石的磁極對(duì)數(shù)根據(jù)云臺(tái)電機(jī)的尺寸來(lái)設(shè)置。

有益效果如下：

本發(fā)明采用外轉(zhuǎn)式無(wú)槽結(jié)構(gòu)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)闊o(wú)槽所以提高了成像效果。

云臺(tái)電機(jī)中，機(jī)殼和內(nèi)磁軛與內(nèi)、外磁石保持相對(duì)靜止，有效地消除了軟磁材料內(nèi)存在的鐵損，提高了云臺(tái)電機(jī)的工作效率，有利于節(jié)能。內(nèi)、外磁石的尺寸結(jié)構(gòu)和充磁方式通過優(yōu)化處理，使得氣隙磁密波形比較接近正弦波形，云臺(tái)電機(jī)因而運(yùn)行平穩(wěn)。

轉(zhuǎn)軸一端與前蓋對(duì)應(yīng)的凹槽配合，防止轉(zhuǎn)軸在前蓋軸孔內(nèi)打滑。預(yù)緊彈簧一端與前蓋端部?jī)?nèi)側(cè)接觸，另一端壓住墊片并緊貼于內(nèi)部軸承的內(nèi)圈上，以保證云臺(tái)電機(jī)內(nèi)側(cè)軸承的預(yù)緊力。

轉(zhuǎn)軸的另一端設(shè)有卡簧槽且與卡簧配合，卡簧與外側(cè)軸承之間安裝有彈性體，使外側(cè)軸承產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)緊力。云臺(tái)電機(jī)軸向預(yù)緊力合理調(diào)節(jié)，以防止云臺(tái)電機(jī)運(yùn)行中因裝配位置的誤差造成的抖動(dòng)和噪聲。

云臺(tái)支架上安裝有減震球，用于安裝在無(wú)人機(jī)機(jī)體下部并實(shí)現(xiàn)減震的效果。

綜上本發(fā)明具有啟動(dòng)順滑、運(yùn)行平穩(wěn)和高效率等有益效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明云臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明云臺(tái)電機(jī)分解示意圖。

圖3為本發(fā)明機(jī)殼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明前蓋與外罩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)軸與軸承結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說明：

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明，本發(fā)明實(shí)施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對(duì)位置關(guān)系、運(yùn)動(dòng)情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時(shí)，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

在本發(fā)明中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。

在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“連接”、“固定”等應(yīng)做廣義理解，例如，“固定”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

另外，本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

參照?qǐng)D1～圖3，本實(shí)施例提供的高性能云臺(tái)用于航空拍攝，高性能云臺(tái)包括云臺(tái)電機(jī)100、連接云臺(tái)電機(jī)100一端的云臺(tái)支架6和連接云臺(tái)電機(jī)100另一端的相機(jī)8；

云臺(tái)電機(jī)100包括機(jī)殼20、設(shè)置在機(jī)殼20內(nèi)的定子組件160、與定子組件160同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子組件1001和從機(jī)殼20一端貫通定子組件160和轉(zhuǎn)子組件1001的中心的軸系零件17；

其中，機(jī)殼20包括前蓋10、與前蓋10連接的外罩11；

轉(zhuǎn)子組件1001均為環(huán)形，轉(zhuǎn)子組件1001包括：貼合外罩11內(nèi)壁設(shè)置的外磁石12、設(shè)置在外磁石12內(nèi)圈中的內(nèi)磁石13和設(shè)置在內(nèi)磁石13內(nèi)圈中的內(nèi)磁軛14；

其中，外磁石12為片狀結(jié)構(gòu)，外磁石12與內(nèi)磁石13相對(duì)應(yīng)設(shè)置，使磁動(dòng)勢(shì)形成串聯(lián)的形式，外磁石12和內(nèi)磁石13的磁極對(duì)數(shù)至少設(shè)置一對(duì)，外磁石12和內(nèi)磁石13之間設(shè)有定子組件160。

優(yōu)選地，定子組件160為后蓋座16和設(shè)置在后蓋座16上的杯型繞組15，杯型繞組15與后蓋座16膠結(jié)緊固。

杯型繞組15膠結(jié)在絕緣材質(zhì)的杯架上，杯架安裝在后蓋座16的安裝孔內(nèi)。

機(jī)殼20和內(nèi)磁軛14與內(nèi)磁石13、外磁石12保持相對(duì)靜止，有效地消除了軟磁材料內(nèi)存在的鐵損，提高了云臺(tái)電機(jī)100的工作效率，有利于節(jié)能。

內(nèi)磁石13和外磁石12的尺寸結(jié)構(gòu)和充磁方式通過優(yōu)化處理，使得氣隙磁密波形比較接近正弦波形，云臺(tái)電機(jī)100因而運(yùn)行平穩(wěn)。

實(shí)施例2

參照?qǐng)D2～圖4，與上述實(shí)施例的不同之處在于，優(yōu)選地，前蓋10中心處設(shè)有凹槽102、凹槽102外圈設(shè)有內(nèi)磁軛安裝孔103、外磁石卡槽101和前蓋10的外徑之間設(shè)有卡爪104；

其中，凹槽102與軸系零件17一端連接，內(nèi)磁軛安裝孔103與內(nèi)磁軛14過盈配合，卡爪104與設(shè)置在外罩11上的卡槽111連接，卡爪104與卡槽111通過膠結(jié)緊固，外磁石12設(shè)置在兩個(gè)相鄰卡爪104之間并通過膠結(jié)緊固。

外罩11內(nèi)壁有卡槽111與前蓋10的卡爪104配合，并通過膠結(jié)進(jìn)一步緊固連接，可有效地防止松動(dòng)和圓周打滑。

外磁石12以片狀的形式安裝在前蓋10上相鄰卡爪104之間，并通過膠結(jié)進(jìn)一步緊固配合。內(nèi)磁軛14端部留有卡爪與內(nèi)磁軛安裝孔103過盈配合，防止運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的松動(dòng)。

如圖5所示，優(yōu)選地，軸系零件17包括：轉(zhuǎn)軸171、預(yù)緊彈簧172、墊片173、軸承174、彈性體175和卡簧176；

軸承174設(shè)置在后蓋座16內(nèi)，軸承174包括第一軸承1741和第二軸承1742，第一軸承1741設(shè)置在后蓋座16靠近前蓋10一端，第二軸承1742設(shè)置在后蓋座16遠(yuǎn)離前蓋10一端；預(yù)緊彈簧172一端與前蓋10接觸，另一端壓住墊片173，使墊片173緊貼于第一軸承1741的內(nèi)圈上，彈性體175緊貼第二軸承1742的內(nèi)圈，設(shè)置在卡簧176與第二軸承1742之間；

轉(zhuǎn)軸171一端貫穿彈性體175、軸承174、墊片173和預(yù)緊彈簧172，通過設(shè)置在轉(zhuǎn)軸171上的凸緣1711與設(shè)置在前蓋10上的凹槽102連接，轉(zhuǎn)軸171的另一端設(shè)有卡簧槽1712，卡簧176設(shè)置在卡簧槽1712上。

轉(zhuǎn)軸171一端部設(shè)有凸緣1711，與前蓋10對(duì)應(yīng)的凹槽102配合，防止轉(zhuǎn)軸171在前蓋10內(nèi)打滑。軸承171分為第一軸承1741和第二軸承1742，安裝在后蓋座16的軸承室兩端。

預(yù)緊彈簧172靠近前蓋10一端與前蓋10端部?jī)?nèi)側(cè)接觸，另一端壓住墊片173并緊貼于第一軸承1741的內(nèi)圈上，以保證第一軸承1741的預(yù)緊力。

轉(zhuǎn)軸171靠近后蓋座16一端設(shè)有卡簧槽1712且與卡簧176配合，卡簧176與第二軸承1742之間安裝有彈性體175，使第二軸承1742產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)緊力，彈性體175可以為彈性膠圈或彈簧。

上述設(shè)置使云臺(tái)電機(jī)100的軸向預(yù)緊力合理調(diào)節(jié)，以防止云臺(tái)電機(jī)100運(yùn)行中因裝配位置的誤差造成的抖動(dòng)和噪聲。

實(shí)施例3

如圖1所示，與上述實(shí)施例的不同之處在于，優(yōu)選地，云臺(tái)支架6為復(fù)式結(jié)構(gòu)，在云臺(tái)支架6的邊角上設(shè)有減震球5。

優(yōu)選地，云臺(tái)電機(jī)100設(shè)置為3個(gè)，分別為設(shè)置在相機(jī)8頂端的平移軸云臺(tái)電機(jī)3、設(shè)置在相機(jī)8側(cè)面的俯仰軸云臺(tái)電機(jī)2和設(shè)置在相機(jī)8后端的橫滾軸云臺(tái)電機(jī)1；

俯仰軸云臺(tái)電機(jī)2一端通過相機(jī)安裝座9與相機(jī)8連接，另一端通過第二連接臂7與橫滾軸云臺(tái)電機(jī)1連接；

橫滾軸云臺(tái)電機(jī)1通過第一連接臂4與平移軸云臺(tái)電機(jī)3連接，平移軸云臺(tái)電機(jī)3一端與第一連接臂4連接，平移軸云臺(tái)電機(jī)3另一端與云臺(tái)支架6連接。

云臺(tái)支架6上安裝有減震球5，實(shí)現(xiàn)減震的效果。

實(shí)施例4

與上述實(shí)施例的不同之處在于，優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子組件1001還可以單獨(dú)設(shè)置內(nèi)磁石13或外磁石12其中一個(gè)。

優(yōu)選地，外磁石12和內(nèi)磁石13的磁極對(duì)數(shù)根據(jù)云臺(tái)電機(jī)100的尺寸來(lái)設(shè)置。

根據(jù)電機(jī)對(duì)功率的需求，在對(duì)功率要求很小的情況下可以合理地只設(shè)置外磁石12或者內(nèi)磁石13，在有一定功率需求的情況下根據(jù)云臺(tái)電機(jī)100的尺寸來(lái)設(shè)置磁極對(duì)數(shù)的數(shù)量。

工作原理如下：

第一連接臂4的一端安裝橫滾軸電機(jī)1，另一端的連接平移軸電機(jī)3的轉(zhuǎn)子端部；第二連接臂7的一端安裝俯仰軸電機(jī)2，另一端的連接橫滾軸電機(jī)1的轉(zhuǎn)子端部；平移軸電機(jī)3的后蓋端連接到云臺(tái)支架6的安裝座孔內(nèi)。

云臺(tái)支架6上留有安裝孔位，用于與無(wú)人機(jī)機(jī)體的安裝連接，且云臺(tái)支架6上有減震球5，以緩沖無(wú)人機(jī)機(jī)體與云臺(tái)之間的抖動(dòng)、晃動(dòng)。

俯仰軸電機(jī)2的轉(zhuǎn)子端部的安裝孔用于與相機(jī)安裝座9連接，相機(jī)安裝座9上的安裝卡圈等結(jié)構(gòu)可將相機(jī)8緊固。

因此，相機(jī)8在平移軸電機(jī)3、橫滾軸電機(jī)1和俯仰軸電機(jī)2的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)平移、橫滾、俯仰運(yùn)動(dòng)以及“懸?！迸恼铡?/p>

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。