本發(fā)明涉及飛行器動力裝置技術領域，特別涉及一種高性能云臺。

背景技術：

云臺是安裝、固定攝像機的支撐設備，它分為固定和電動云臺兩種。

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

電動云臺適用于對大范圍進行掃描監(jiān)視，它可以擴大攝像機的監(jiān)視范圍。電動云臺高速姿態(tài)是由執(zhí)行電機來實現(xiàn)，電機接受來自控制器的信號精確地運行定位。在控制信號的作用下，云臺上的攝像機既可自動掃描監(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)視對象。

而應用于無人飛行器上的云臺裝置用于成像設備的安裝并為成像設備的成像質(zhì)量提供支撐，所以云臺裝置的結構合理性、動作穩(wěn)定性的好壞對成像設備的成像質(zhì)量起著關鍵性的作用。

目前云臺電機基本上使用的是外轉(zhuǎn)式永磁無刷直流電動機，由于電機定子采用的是有槽結構，其固有的齒槽轉(zhuǎn)矩引起電機的轉(zhuǎn)矩波動，影響了云臺成像裝置的成效效果。

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

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

技術實現(xiàn)要素：

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

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高性能云臺，包括云臺電機、連接云臺電機一端的云臺支架和連接云臺電機另一端的相機；

云臺電機包括機殼、設置在機殼內(nèi)的定子組件、與定子組件同軸設置的轉(zhuǎn)子組件和從機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)壁設置的外磁石、設置在外磁石內(nèi)圈中的內(nèi)磁石和設置在內(nèi)磁石內(nèi)圈中的內(nèi)磁軛；

其中，外磁石為片狀結構，外磁石與內(nèi)磁石相對應設置，使磁動勢形成串聯(lián)的形式，外磁石和內(nèi)磁石的磁極對數(shù)至少設置一對，外磁石和內(nèi)磁石之間設有定子組件。

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

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，卡爪與設置在外罩上的卡槽連接，卡爪與卡槽通過膠結緊固，外磁石設置在兩個相鄰卡爪之間，并通過膠結緊固。

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

在其中一個實施例中，軸系零件包括：轉(zhuǎn)軸、預緊彈簧、墊片、軸承、彈性體和卡簧；

軸承設置在后蓋座內(nèi)，軸承包括第一軸承和第二軸承，第一軸承設置在后蓋座靠近前蓋一端，第二軸承設置在后蓋座遠離前蓋一端；預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、墊片和預緊彈簧，通過設置在轉(zhuǎn)軸上的凸緣與設置在前蓋上的凹槽連接，轉(zhuǎn)軸的另一端設有卡簧槽，卡簧設置在卡簧槽上。

在其中一個實施例中，云臺支架為復式結構，在云臺支架的邊角上設有減震球。

在其中一個實施例中，云臺電機設置為3個，分別為設置在相機頂端的平移軸云臺電機、設置在相機側(cè)面的俯仰軸云臺電機和設置在相機后端的橫滾軸云臺電機；

俯仰軸云臺電機一端通過相機安裝座與相機連接，另一端通過第二連接臂與橫滾軸云臺電機連接；

橫滾軸云臺電機通過第一連接臂與平移軸云臺電機連接，平移軸云臺電機一端與第一連接臂連接，平移軸云臺電機另一端與云臺支架連接。

在其中一個實施例中，轉(zhuǎn)子組件還可以單獨設置內(nèi)磁石或外磁石其中一個。

在其中一個實施例中，外磁石和內(nèi)磁石的磁極對數(shù)根據(jù)云臺電機的尺寸來設置。

有益效果如下：

本發(fā)明采用外轉(zhuǎn)式無槽結構永磁無刷直流電動機，因為無槽所以提高了成像效果。

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

轉(zhuǎn)軸一端與前蓋對應的凹槽配合，防止轉(zhuǎn)軸在前蓋軸孔內(nèi)打滑。預緊彈簧一端與前蓋端部內(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，以保證云臺電機內(nèi)側(cè)軸承的預緊力。

轉(zhuǎn)軸的另一端設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)生相應的預緊力。云臺電機軸向預緊力合理調(diào)節(jié)，以防止云臺電機運行中因裝配位置的誤差造成的抖動和噪聲。

云臺支架上安裝有減震球，用于安裝在無人機機體下部并實現(xiàn)減震的效果。

綜上本發(fā)明具有啟動順滑、運行平穩(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)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明云臺結構示意圖。

圖2為本發(fā)明云臺電機分解示意圖。

圖3為本發(fā)明機殼結構示意圖。

圖4為本發(fā)明前蓋與外罩結構示意圖。

圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)軸與軸承結構示意圖。

附圖標號說明：

具體實施方式

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

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

需要說明，本發(fā)明實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位置關系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

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重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(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該特征。

在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，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，術語“連接”、“固定”等應做廣義理解，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，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

另外，本發(fā)明各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎，當技術方案的結合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。

實施例1

參照圖1～圖3，本實施例提供的高性能云臺用于航空拍攝，高性能云臺包括云臺電機100、連接云臺電機100一端的云臺支架6和連接云臺電機100另一端的相機8；

云臺電機100包括機殼20、設置在機殼20內(nèi)的定子組件160、與定子組件160同軸設置的轉(zhuǎn)子組件1001和從機殼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)壁設置的外磁石12、設置在外磁石12內(nèi)圈中的內(nèi)磁石13和設置在內(nèi)磁石13內(nèi)圈中的內(nèi)磁軛14；

其中，外磁石12為片狀結構，外磁石12與內(nèi)磁石13相對應設置，使磁動勢形成串聯(lián)的形式，外磁石12和內(nèi)磁石13的磁極對數(shù)至少設置一對，外磁石12和內(nèi)磁石13之間設有定子組件160。

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

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

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

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

實施例2

參照圖2～圖4，與上述實施例的不同之處在于，優(yōu)選地，前蓋10中心處設有凹槽102、凹槽102外圈設有內(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與設置在外罩11上的卡槽111連接，卡爪104與卡槽111通過膠結緊固，外磁石12設置在兩個相鄰卡爪104之間并通過膠結緊固。

外罩11內(nèi)壁有卡槽111與前蓋10的卡爪104配合，并通過膠結進一步緊固連接，可有效地防止松動和圓周打滑。

外磁石12以片狀的形式安裝在前蓋10上相鄰卡爪104之間，并通過膠結進一步緊固配合。內(nèi)磁軛14端部留有卡爪與內(nèi)磁軛安裝孔103過盈配合，防止運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的松動。

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

軸承174設置在后蓋座16內(nèi)，軸承174包括第一軸承1741和第二軸承1742，第一軸承1741設置在后蓋座16靠近前蓋10一端，第二軸承1742設置在后蓋座16遠離前蓋10一端；預緊彈簧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和預緊彈簧172，通過設置在轉(zhuǎn)軸171上的凸緣1711與設置在前蓋10上的凹槽102連接，轉(zhuǎn)軸171的另一端設有卡簧槽1712，卡簧176設置在卡簧槽1712上。

轉(zhuǎn)軸171一端部設有凸緣1711，與前蓋10對應的凹槽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。

預緊彈簧172靠近前蓋10一端與前蓋10端部內(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的預緊力。

轉(zhuǎn)軸171靠近后蓋座16一端設有卡簧槽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)生相應的預緊力，彈性體175可以為彈性膠圈或彈簧。

上述設置使云臺電機100的軸向預緊力合理調(diào)節(jié)，以防止云臺電機100運行中因裝配位置的誤差造成的抖動和噪聲。

實施例3

如圖1所示，與上述實施例的不同之處在于，優(yōu)選地，云臺支架6為復式結構，在云臺支架6的邊角上設有減震球5。

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

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

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

云臺支架6上安裝有減震球5，實現(xiàn)減震的效果。

實施例4

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

優(yōu)選地，外磁石12和內(nèi)磁石13的磁極對數(shù)根據(jù)云臺電機100的尺寸來設置。

根據(jù)電機對功率的需求，在對功率要求很小的情況下可以合理地只設置外磁石12或者內(nèi)磁石13，在有一定功率需求的情況下根據(jù)云臺電機100的尺寸來設置磁極對數(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1，另一端的連接平移軸電機3的轉(zhuǎn)子端部；第二連接臂7的一端安裝俯仰軸電機2，另一端的連接橫滾軸電機1的轉(zhuǎn)子端部；平移軸電機3的后蓋端連接到云臺支架6的安裝座孔內(nèi)。

云臺支架6上留有安裝孔位，用于與無人機機體的安裝連接，且云臺支架6上有減震球5，以緩沖無人機機體與云臺之間的抖動、晃動。

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

因此，相機8在平移軸電機3、橫滾軸電機1和俯仰軸電機2的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)平移、橫滾、俯仰運動以及“懸停”拍照。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，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)明構思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。