一种z轴自由旋转云台装置及含其的无人飞行器的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种z轴自由旋转云台装置及含其的无人飞行器。

背景技术：

云台是指用于安装相机的支撑工作台，相机通过云台安装在无人飞行器上，可用于无人飞行器航拍或者特殊场景下的目标追踪和监控等，在无人飞行器飞行过程中相机能够提供稳定清晰的画面。

云台通常包括x轴、y轴和z轴电机，各电机通过排线与云台控制板连接，云台控制板通常固定在z轴电机上方的固定座内，云台的y轴电机需要排线沿着航向臂内部穿过z轴电机后与云台控制板连接。为了避免z轴电机工作时带动穿过其内的排线随电机转动而出现多次扭转后而卡死的现象，现有云台通常在电机上设有限位结构以限定z轴电机的转动角度小于360°，避免穿过z轴电机内部的排线被带动后不停扭转。但是，由于z轴电机的转动角度小于360°，云台在进行拍摄时，难以在同一个位置拍摄出周围全部画面，需要调整位置多次拍摄，大大影响了云台的拍摄效率和效果。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种z轴自由旋转云台装置及含其的无人飞行器，z轴可以大于360度旋转，云台在同一位置可以拍摄出周围全景画面，结构简单，便于实现。

为了达到上述技术效果，本实用新型包括以下技术方案：第一方面，本实用新型提供了一种z轴自由旋转云台装置，包括云台固定座、z轴旋转电机、x轴横滚电机、y轴俯仰电机和云台控制板，所述云台控制板设于所述云台固定座内，所述z轴旋转电机固定于所述云台固定座底部，所述z轴旋转电机和所述y轴俯仰电机之间连接有第一航臂，所述y轴俯仰电机通过排线与所述云台控制板连接，所述z轴旋转电机内设有过电转环，所述过电转环包括相互转动且电连接的外环定子和内环转子，所述内环转子位于所述外环定子内侧，所述z轴旋转电机包括z轴转子总成和z轴定子总成，所述z轴转子总成固定于所述云台固定座内，所述z轴定子总成固定于所述第一航向臂上；所述过电转环的外环定子与所述z轴定子总成紧密配合;所述排线包括第一排线和第二排线，所述第一排线的一端与所述云台控制板连接，另一端与所述内环转子连接，所述第二排线的一端与所述外环定子连接，另一端与所述y轴俯仰电机连接。

优选地，所述外环定子与所述内环转子之间通过轴承转动连接。

优选地，所述外环定子上固定有导电板，所述导电板上设有导电铜丝，所述内环转子外侧固定有导电铜环，所述导电铜环随所述内环转子转动且与所述导电铜丝相接触。

优选地，所述外环定子上设有卡槽，所述导电板的两端卡设于所述卡槽内。

进一步地，还包括壳体、机芯和镜头，所述壳体与所述x轴横滚电机连接，所述机芯固定于所述壳体内，所述镜头位于所述壳体外且端部与所述机芯配合连接。

进一步地，所述壳体包括底盖和外壳，所述外壳设有前后相通的前端镜头口和后端开口，所述机芯由所述后端开口装入，且前端穿过所述镜头口与所述镜头连接，所述底盖密封连接在所述后端开口。

进一步地，所述机芯包括机芯主体和镜头连接件，所述镜头连接件固定在所述机芯主体的端部，所述镜头通过所述镜头连接件与所述机芯主体拆卸式连接。

优选地，所述镜头端部外壁沿着周向间隔设有多个第一卡凸起，所述镜头连接件为固定连接在所述机芯主体上的卡环，所述卡环内壁向环中心方向延伸有多个第二卡凸起，相邻第二卡凸起间形成与所述第一卡凸起相匹配的卡口，所述镜头沿轴向对接在所述镜头口处时，所述多个第一卡凸起对应沿着所述卡口卡入且经旋转后卡接在第二卡凸起内侧后固定。

更进一步地，还包括定位件，所述定位件包括定位销、弹簧和按压件，所述机芯主体上设有安装槽，所述定位件设于所述安装槽内，所述按压件固定连接在所述定位销底部且按压件延伸出所述机芯主体外侧，所述弹簧连接在所述按压件与所述安装槽底部之间，所述镜头口的卡环对应位置设有供定位销穿出的销孔；所述镜头端部对应位置设有与所述定位销对应的限位孔，所述镜头与所述机芯连接后，所述定位销穿过所述销孔卡入到所述限位孔内。

第二方面，本实用新型提供了一种无人飞行器，包括机身，还包括上述的z轴自由旋转云台装置，该z轴自由旋转云台装置固定在机身底部。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本实用新型所提供的z轴自由旋转云台装置及含其的无人飞行器，z轴旋转电机内设有过电转环，通过过电转环电连接第一排线和第二排线，避免第一排线和第二排线随电机旋转后出现扭转卡死的现象；云台装置的z轴可以大于360度无限旋转，能够满足360度方向的任意角度的拍摄需求，结构简单，易于实现，提高了云台装置的拍摄效率与效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供z轴自由旋转云台装置中z轴旋转电机内安装过电转环的结构示意图；

图2为本实用新型所提供过电转环的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供z轴自由旋转云台装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所提供z轴自由旋转云台装置的结构示意图（拆离镜头）；

图5为本实用新型实施例所提供z轴自由旋转云台装置中镜头的结构示意图；

图6为本实用新型实施例所提供z轴自由旋转云台装置中机芯的结构示意图。

图中，

1、云台固定座；2、z轴旋转电机；3、第一航向臂；4、y轴俯仰电机；5、第二航向臂；6、x轴滚转电机；7、过电转环；7.1、外环定子；7.2、内环转子；7.3、轴承；7.4、导电铜环；7.5、导电板；7.6、导电铜丝；8、第一排线；9、第二排线；10、壳体；10.1、外壳；10.2、底盖；11、镜头；11.1、第一卡凸起；11.2、限位孔；12、机芯主体；12.1、安装槽；13、镜头连接件；13.1、第二卡凸起；13.2、销孔；14、环形弹簧片；14.1、弹性卡片；15、按压件；16、定位销；17、弹簧。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例：

本实施例提供了一种无人飞行器，包括机身，还包括z轴自由旋转云台装置，该z轴自由旋转云台装置固定在机身底部。所述z轴自由旋转云台装置，参阅图，包括云台固定座1、z轴旋转电机2、x轴横滚电机6、y轴俯仰电机4和云台控制板，所述云台控制板设于所述云台固定座1内，所述z轴旋转电机2固定于所述云台固定座1底部，所述z轴旋转电机2和所述y轴俯仰电机4之间连接有第一航臂3，所述y轴俯仰电机4通过排线与所述云台控制板连接，所述z轴旋转电机内设有过电转环7，所述过电转环包括相互转动且电连接的外环定子7.1和内环转子7.2，所述外环定子7.1与所述内环转子7.2之间通过轴承7.3转动连接。所述内环转子7.2位于所述外环定子7.1内侧，所述z轴旋转电机包括z轴转子总成2.1和z轴定子总成2.2，所述z轴转子总成固定于所述云台固定座1内，所述z轴定子总成固定于所述第一航向臂3上；所述过电转环7的外环定子7.1与所述z轴定子总成2.2紧密配合;所述排线包括第一排线8和第二排线9，所述第一排线8的一端与所述云台控制板连接，另一端与所述内环转子7.2连接，所述第二排线9的一端与所述外环定子7.1连接，另一端与所述y轴俯仰电机4连接。

本实施例所提供的z轴自由旋转云台装置，通过在z轴旋转电机2内设有过电转环实现了z轴无限旋转，由于过电转环的外环定子和内环转子转动连接，且外环定子与z轴定子总成紧密配合，z轴转子总成转动时带动第一排线转动，由于第一排线与过电转环的内环转子连接，从而带动内环转子转动，内环转子转动的同时与外环定子电连接，实现第一排线与第二排线之间的电连接关系，由于第二排线与过电转环的外环定子连接，第二排线不会随之转动，从而避免了排线多圈转动而出现的卡死现象。

本实施例中，优选地，所述外环定子7.1上固定有导电板7.5，所述导电板7.5上设有导电铜丝7.6，所述内环转子7.2外侧固定有导电铜环7.4，所述导电铜环7.4随所述内环转子7.2转动且与所述导电铜丝7.6相接触。内环转子过程中，导电铜环随之转动且与外环定子上的导电铜丝接触，实现第一排线与第二排线间隔的电连接关系。可选地，所述外环定子上设有卡槽，所述导电板的两端卡设于所述卡槽内。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例所提供的z轴自由旋转云台装置还包括壳体10、机芯和镜头11，所述壳体10与所述x轴横滚电机6连接，所述机芯固定于所述壳体内，所述镜头位于所述壳体外且端部与所述机芯配合连接。所述壳体包括底盖10.2和外壳10.1，所述外壳设有前后相通的前端镜头口和后端开口，所述机芯由所述后端开口装入，且前端穿过所述镜头口与所述镜头连接，所述底盖密封连接在所述后端开口。

所述机芯包括机芯主体12和镜头连接件13，所述镜头连接件13固定在所述机芯主体12的端部，所述镜头11通过所述镜头连接件13与所述机芯主体12拆卸式连接。

本实施例所提供的z轴自由旋转云台装置，机芯固定在壳体内，壳体上设有镜头口，镜头安装在镜头口，机芯与镜头之间通过镜头连接件可拆卸式连接，镜头拆装方便且快捷，且镜头可拆卸后单独存放，也有利于相机云台的安全运输。

所述镜头11端部外壁沿着周向间隔设有多个第一卡凸起11.1，所述镜头连接件13为固定连接在所述机芯主体上的卡环，所述卡环内壁向环中心方向延伸有多个第二卡凸起13.1，相邻第二卡凸起13.1间形成与所述第一卡凸起11.1相匹配的卡口，所述镜头沿轴向对接在所述镜头口处时，所述多个第一卡凸起11.1对应沿着所述卡口卡入且经旋转后卡接在第二卡凸起内侧后固定。

在安装镜头时，将镜头的三个第一卡凸起分别对准插入卡环上的三个卡口，顺时针或逆时针旋转镜头，第一卡凸起被旋入到第二卡凸起内侧，需要说明的是，第二卡凸起内侧设有一圈限位卡，限位卡与第二卡凸起之间形成卡槽，第一卡凸起被旋转后卡入到限位卡与第二卡凸起之间所形成的卡槽内，由此使得镜头与镜头连接件实现旋转式卡扣连接。

为了提高镜头与机芯之间连接的可靠性，还包括定位件，所述定位件包括定位销16、弹簧17和按压件15，所述机芯主体上设有安装槽12.1，所述定位件设于所述安装槽12.1内，所述按压件固定连接在所述定位销16底部且按压件延伸出所述机芯主体外侧，所述弹簧连接在所述按压件与所述安装槽底部之间，所述镜头口的卡环对应位置设有供定位销穿出的销孔；所述镜头端部对应位置设有与所述定位销对应的限位孔，所述镜头与所述机芯连接后，所述定位销穿过所述销孔卡入到所述限位孔内。

当将镜头11的第一卡凸起11.1对应插入到镜头连接件13上的卡口内时，镜头将凸出于外的定位销压入到销孔内，弹簧受力变形而处于压缩状态；当镜头被旋转后，第一卡凸起卡入第二卡凸起内侧的卡槽时，镜头上的限位孔对应转动到定位销所处位置，定位销失去压力并在弹簧的作用下弹出销孔后卡入到限位孔内，从而对镜头起到限位作用，避免镜头相对机芯转动，提高了机芯与镜头之间连接的稳固性。

当需要拆卸镜头时，施加力于按压件，按压件带动定位销运动后脱离限位孔，进而使得镜头脱离定位销的限位作用，然后旋转镜头，使得第一卡凸起进入到卡口内即可将镜头拆离机芯。

为了避免第一卡凸起11.1卡入到第二卡凸13.1起内侧的卡槽内所产生的虚位影响镜头与机芯安装的可靠性，本实施例所提供的z轴自由旋转云台装置还包括环形弹簧片14，所述环形弹簧片固定在所述卡环与所述机芯主体之间；所述环形弹簧片的内侧边缘向内延伸有间隔设置的多个弹性卡片14.1，该多个弹性卡片分别对应位于第二卡凸起内侧，所述多个第一卡凸起对应沿着所述卡口卡入且经旋转后卡接在弹性卡片内侧。镜头安装后，弹性卡片的两侧分别与第一卡凸起和第二卡凸起抵接，从而使得第一卡凸起紧密卡接于卡槽内，提高了镜头与机芯之间连接的牢靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。