云台结构及其无人飞行器的制作方法

本实用新型涉及云台装置技术领域，尤其涉及的是一种云台结构及其无人飞行器。

背景技术：

云台的应用越发广泛，例如可以用在照相机、无人机、机器人等等设备上。无人机可以用于近地面的监测、侦察等任务，也可以用于短时间的室内室外的航拍项目，因而无人机上通常会设置有云台，其他需要拍摄的设备上亦是同理而设云台。

三轴增稳云台是一种用于维持运动中的相机等影像设备画面稳定的机电系统平台。随着小型无人机航拍的兴起与发展，对三轴增稳云台的设计也提出了越来越高的要求。一套完整的用于航拍的独立云台系统通常主要由三部分组成：第一部分是三轴陀螺仪模块和三轴加速度计构成的IMU反馈系统；第二部分是实现三轴转动的伺服电机驱动系统，即Yaw轴(平转)、Roll轴(横滚)、Pitch轴(俯仰)；第三部分就是用于获取图像及视频的镜头与传感器模块。航拍需求多样化的市场环境中，为了适应航拍设备小型化的需要，三轴航拍云台也在不断追求画质与稳定性更高，但重量更轻、体积更小的终极目标。

三轴航拍用云台虽然已经在追求高画质，高稳定性，体积小、重量轻的目标上取得了巨大的进步，但其作为一款面向广大普通消费者而需实现量产的产品，依然存在着一些缺点或不足，依然有可改善的方向和空间，现有云台通常是将镜头与传感器包于壳体内，Yaw、Roll、Pitch三轴马达不可避免地要分布于镜头壳体之外，从整体角度来看，这种设计方案有以下不足：1.空间利用率较低；2.外观不对称，缺乏美感；3.走线复杂或为了走线加大空间；4.多采用螺丝紧固连接，外观面可见螺丝与螺丝孔，影响外观。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种云台结构及其无人飞行器，可提高空间利用率，减小整体体积。

为解决上述问题，本实用新型提出一种云台结构，包括镜头壳体及第一轴电机组件；所述镜头壳体的第一壁上开设有穿孔；所述第一轴电机组件包括定子和转子；所述定子和转子分别设置于所述第一壁的两侧，且所述定子或转子的连接部位穿过所述穿孔而与对方的连接部位相连，使得所述定子或转子内置于所述镜头壳体中。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第一轴间连接臂；所述第一轴间连接臂的第一端与第一壁外侧的所述定子连接固定，第一壁内侧的所述转子与所述镜头壳体的第一壁连接固定，从而所述镜头壳体通过所述第一轴电机组件而可相对所述第一轴间连接臂转动。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一轴间连接臂的第二端还通过连接件与所述镜头壳体可转动连接，且连接部位位于与所述第一壁相对的第二壁上。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接件包括配重块和轴承件；所述配重块与所述第一轴间连接臂的第二端刚性连接，并通过所述轴承件与所述镜头壳体可转动连接。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第二轴电机组件、第二轴间连接臂及第三轴电机组件；所述第二轴电机组件连接在所述第一轴间连接臂和所述第二轴间连接臂之间；所述第三轴电机组件连接在所述第二轴间连接臂上，并可安装到外部安装体上。

根据本实用新型的一个实施例，还包括同轴线；所述同轴线从所述第三轴电机组件、第二轴间连接臂、第二轴电机组件、第一轴间连接臂及第一轴电机组件中依次自由穿过而进入至所述镜头壳体内。

根据本实用新型的一个实施例，所述同轴线从所述镜头壳体的与所述第一壁相对的第二壁进入至所述镜头壳体内。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头壳体包括可拆卸连接的后盖和前盖；所述前盖的一侧壁上开设有所述穿孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头壳体内用于安装镜头，所述镜头包括细部和粗部；所述转子对应设置在所述镜头的细部位置处。

根据本实用新型的一个实施例，所述转子的转轴穿过所述穿孔而伸出于所述镜头壳体，所述定子在镜头壳体的外侧连接所述转轴。

根据本实用新型的一个实施例，第一轴电机组件还包括轴向限位件，固定到所述转轴上，以将限制所述定子的轴向运动。

根据本实用新型的一个实施例，还包括至少一组装饰组件；所述定子的背向所述镜头壳体的一侧上设置有装饰组件，以遮挡其连接部位。

本实用新型还提供一种无人飞行器，包括机体和如前述实施例中任意一项所述的云台结构，所述云台结构安装到所述机体上。

采用上述技术方案后，本实用新型相比现有技术具有以下有益效果：

本实用新型实施例中，将定子和转子分置在镜头壳体上第一壁的两侧，便可将定子或转子容置在镜头壳体内，充分利用了镜头壳体内的剩余空间，提高了空间利用率；同时，由于定子和转子只需将连接部位伸出穿孔，所需的穿孔是较小的，无需开设成切口槽的形式，保证了镜头壳体的整体强度，避免因使用而导致的变形、扭曲、产生弹性等问题；

在第一轴间连接臂的第一端连接第一轴电机组件的基础上，在第一轴间连接臂的第二端设置配重块，不仅可以起到连接结构的作用，保证结构的连接强度，还可以起到镜头左右平衡的作用；

使用可360度任意方向弯折且非常轻细柔软的同轴线代替只能平面弯曲的FPC线，以简化三轴云台较为复杂的走线问题并实现极小的线阻，同时，同轴线从云台的内部自由穿过，不会受到线槽等束缚件的束缚，在外观上完全看不到内部的线路，既有效保护了同轴线不被外力损伤，又大大降低结构复杂度、组装难度与线阻。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的云台结构的部分分解结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的前盖与转子连接的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的云台结构的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的云台结构的侧视图；

图5为本实用新型一实施例的云台结构的立体结构图。

图中标记说明：

1-镜头壳体，101-前盖，102-后盖，11-穿孔，12-轴承连接部，13-镜头孔，14-镜头，151-镜头装饰环，152-滤镜片，153-滤镜环，16-陀螺仪，2-第一轴电机组件，21-定子，22-转子，23-轴向限位件，3-第一轴间连接臂，31-配重块，32-轴承件，4-第二轴间连接臂，5-减震板，51-减震球，61-第一装饰盖，62-第一装饰贴，63-第二装饰盖，64-第二装饰贴，65-第三装饰盖，66-第三装饰贴，67-第四装饰盖，7-第二轴电机组件，8-第三轴电机组件，91-第一磁编码器，92-第二磁编码器，93-第三磁编码器。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

参看图1-图4，在一个实施例中，云台结构可以包括镜头壳体1及第一轴电机组件2。云台结构例如可以是三轴增稳云台，此时，云台具有实现三个轴向转动的电机组件，即Yaw轴(平转)、Roll轴(横滚)、Pitch轴(俯仰)。本实施例中，若为三轴增稳云台，则第一轴电机组件2可以是Yaw轴、Roll轴、Pitch轴中的任意一个，优选为Pitch轴。当然，也不限于此，云台结构也可以是双轴或单轴云台。

参看图1和图2，所述镜头壳体1的第一壁上开设有穿孔11，该穿孔11是用来穿过第一轴电机组件2的，孔径大于等于第一轴电机组件2的穿过部位、而小于第一轴电机组件2的转子22或定子21外径。可以理解，穿孔11是贯穿第一壁的两侧的，但是不会破坏第一壁的边缘，也即，穿孔11的孔缘是封闭的环。

所述第一轴电机组件2包括定子21和转子22，定子21和转子22在相互连接之后是可相对转动的。本实施例中，将所述定子21和转子22分别设置于所述第一壁的两侧，且所述定子21或转子22的连接部位穿过所述穿孔11而与对方的连接部位相连，使得所述定子21或转子22内置于所述镜头壳体1中。例如，可以将转子22设置在第一壁的内侧，而将定子21设置在第一壁的外侧，转子22的转轴可以从第一壁的穿孔11中伸出来，定子21套设连接到转轴上，完成转子22和定子21的连接，也就相应地将转子22内置在了镜头壳体1内。

优选的，所述转子22的转轴穿过所述穿孔11而伸出于所述镜头壳体1，所述定子21在镜头壳体1的外侧连接所述转轴。

当然，第一轴电机组件2的定子21和转子22在安装前是分散的零部件，可以先将需要设置在镜头壳体1内侧的定子21或转子22设置到镜头壳体1内，将连接部位伸出穿孔11，然后再将设置在镜头壳体1外侧的转子22或定子21连接到该连接部位上。

本实用新型实施例中，将定子21和转子22分置在镜头壳体1上第一壁的两侧，便可将定子21或转子22容置在镜头壳体1内，充分利用了镜头壳体1内的剩余空间，提高了空间利用率；同时，由于定子21和转子22只需将连接部位伸出穿孔，所需的穿孔11是较小的，无需开设成切口槽的形式，保证了镜头壳体1的整体强度，避免因使用而导致的变形、扭曲、产生弹性等问题。

在一个实施例中，云台结构还可以包括第一轴间连接臂3，该第一轴间连接臂3优选的是U型臂，可以更方便连接且对称性更好，当然也不限于此，例如可以是直线型臂或V型臂等等不限。

云台的电机组件优选来说是转子22与镜头壳体1连接，因而本实施例中，转子22位于镜头壳体1的内部，而定子21位于镜头壳体1的外部。所述第一轴间连接臂3的第一端与第一壁外侧的所述定子21连接固定，第一壁内侧的所述转子22与所述镜头壳体1的第一壁连接固定，从而所述镜头壳体1通过所述第一轴电机组件2而可相对所述第一轴间连接臂3转动。

定子21与第一轴间连接臂3的连接固定、及转子22与镜头壳体1的连接固定，例如都可采用螺丝锁附的方式实现，当然具体不限，也可以采用其他的连接方式或连接件连接。第一轴电机组件2为Pitch轴时，第一轴间连接臂3为Roll臂，还将与Roll轴连接。

在一个实施例中，所述第一轴间连接臂3的第二端还通过连接件与所述镜头壳体1可转动连接，且连接部位位于与所述第一壁相对的第二壁上。第一轴间连接臂3的第一端通过第一轴电机组件2连接镜头壳体1，第二端通过连接件可转动连接镜头壳体1，可提高结构的对称性，转动更平衡，结构强度更高。

优选的，参看图3，所述连接件可以包括配重块31和轴承件32。所述配重块31与所述第一轴间连接臂3的第二端刚性连接，并通过所述轴承件32与所述镜头壳体1可转动连接。配重块31与第一轴间连接臂3的连接同样可以采用螺丝锁附的方式，配重块可以调整第一轴间连接臂3的第二端的重量，使得第一轴间连接臂3、镜头壳体1可以左右平衡，重量可以根据第一轴电机组件2的重量而定。轴承件32一方面连接镜头壳体1的轴承连接部12，另一方面连接配重块31，实现第一轴间连接臂3的第二端与镜头壳体1之间的相对转动。

在第一轴间连接臂3的第一端连接第一轴电机组件2的基础上，在第一轴间连接臂3的第二端设置配重块31，不仅可以起到连接结构的作用，保证结构的连接强度，还可以起到镜头左右平衡的作用。

在一个实施例中，云台结构还可以包括第二轴电机组件7、第二轴间连接臂4及第三轴电机组件8。所述第二轴电机组件连接在所述第一轴间连接臂和所述第二轴间连接臂之间；所述第三轴电机组件8连接在所述第二轴间连接臂4上，并可安装到外部安装体上，构成三轴增稳云台，当然，第一轴电机组件2、第二轴电机组件7和第三轴电机组件8的三个轴向相互垂直。外部安装体例如是无人飞行器，当然不限于此，例如也可以是机器人等。

可选的，云台结构还包括第一磁编码器91，位于第一轴电机组件2的定子31靠外一侧并同样连接到第一轴间连接臂3的第一端；云台结构还包括第二磁编码器92，位于第二轴电机组件7的定子靠外一侧并连接到第二轴间连接臂4的第一端；云台结构还包括第三磁编码器93，位于第三轴电机组件8的定子靠外一侧并连接到第二轴间连接臂4的第二端。第一磁编码器91、第二磁编码器92和第三磁编码器93可以分别精确感应和控制各轴电机的旋转方向和旋转角度。

可选的，第三轴电机组件8背向第二轴间连接臂4的一侧可以连接减震板5，减震板5通过减振球51连接到外部安装体上，例如安装到无人飞行器的机身上。

在一个实施例中，云台结构还可以包括同轴线(图中未示出)。所述同轴线从所述第三轴电机组件8、第二轴间连接臂4、第二轴电机组件7、第一轴间连接臂3及第一轴电机组件2中依次自由穿过而进入至所述镜头壳体1内。

参看图3，同轴线从减振板5的中央孔中穿入，绕着第三轴电机组件8的外侧进入到第二轴间连接臂4的第二端，通过该第二端的孔穿过，并绕过第二轴电机组件7的外侧进入到第一轴间连接臂3的中央，通过第一轴间连接臂3进入到镜头壳体1内。

优选的，所述同轴线从所述镜头壳体1的与所述第一壁相对的第二壁进入至所述镜头壳体1内。也即，在图3中，同轴线在第一轴间连接臂3的第二端中延伸并通过镜头壳体1的第二壁进入到镜头壳体1内。

使用可360度任意方向弯折且非常轻细柔软的同轴线代替只能平面弯曲的FPC线，以简化三轴云台较为复杂的走线问题并实现极小的线阻，同时，同轴线从云台的内部自由穿过，不会受到线槽等束缚件的束缚，在外观上完全看不到内部的线路，既有效保护了同轴线不被外力损伤，又大大降低结构复杂度、组装难度与线阻。

优选的，所述镜头壳体1可以包括可拆卸连接的后盖102和前盖121；所述前盖101的一侧壁上开设有所述穿孔11。前盖101的该一侧壁即是镜头壳体1的第一壁，由于前盖101的面积较大，因而设置在前盖101上，转子22连接固定在前盖101上，而后再将前盖101与后盖102连接固定。前盖101和后盖102的连接方式同样可以是螺丝连接，具体不限。

优选的，所述镜头壳体1内用于安装镜头14，所述镜头14包括细部和粗部；所述转子22对应设置在所述镜头14的细部位置处。镜头14本身结构通常是有粗细不同的结构的，较细部位的剩余空间较大，将转子22设置在镜头14的细部，可以充分利用剩余空间，尽量减小镜头壳体的大小。

继续参看图3，滤镜环153用于固定滤镜片152，并通过螺纹连接的方式固定在前盖上。滤镜片152通过胶水固定在滤镜环153上，用于保护镜头14。镜头装饰环151通过胶水固定在前盖的镜头孔13上，用于遮盖和美化镜头边缘空间。镜头14通过螺丝锁附的方式固定在后盖102上，是图像获取的关键器件。后盖102支撑镜头14并通过螺丝锁附的方式固定在前盖101上，起到封闭前盖101并保护内部元器件的作用。

优选的，第一轴电机组件3还可以包括轴向限位件23，固定到所述转轴上，以将限制所述定子21的轴向运动。轴向限位件23例如是卡簧，卡固在转轴的保证定子21能够被轴向固定的位置上，使得定子21无法进行轴向移动，只可进行转动，保证了定子21和转子22安装的牢固性。

优选的，云台结构还可以包括至少一组装饰组件，图3中示出有三组。第一组装饰组件，设置在第一轴电机组件2的定子21的背向所述镜头壳体1的一侧上，以遮挡其连接部位，具体盖在第一磁编码器91外侧，该组装饰组件包括第一装饰盖61和第一装饰贴62，第一装饰盖61盖在定子21上，然后第一装饰贴62贴装到第一装饰盖61的外侧；第二组装饰组件，设置在第二轴电机组件7的定子一侧，具体盖在第二磁编码器92外侧，该组装饰组件包括第二装饰盖63和第二装饰贴64，第二装饰盖63盖在定子21上，然后第二装饰贴64贴装到第二装饰盖63的外侧；第三组装饰组件，设置在第三轴电机组件8的定子一侧，具体盖在第三磁编码器93的外侧，该组装饰组件包括第三装饰盖65，由于第三轴电机组件8比较隐蔽，因而可以不需要第三装饰贴。装饰组件可以遮挡螺丝孔，从云台外观中几乎看不到任何螺丝，极大的美化了外观效果。

本实用新型还提供一种无人飞行器，包括机体和如前述实施例中任意一项所述的云台结构，所述云台结构安装到所述机体上。当然可以通过减震板和减振球来完成连接。关于本实用新型的无人飞行器的其他内容可以参看前述实施例中关于云台结构的具体内容，在此不再赘述。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。