云台轴臂及云台的制作方法

本申请涉及云台技术领域，具体而言，涉及一种云台轴臂及云台。

背景技术：

云台的动力机构一般为电机在云台的体积和重量中，其电机占据比重较大，电机往往限制了云台结构小型化。

技术实现要素：

本申请旨在提供一种云台轴臂及云台，以解决现有技术中云台难以小型化的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种云台轴臂，包括：

机臂，所述机臂上形成有安装腔和转轴，所述转轴位于所述安装腔内；

多个磁体块，所述多个磁体块依次布置在所述安装腔的内壁上，以环绕所述转轴形成电机外转子。

本申请提供的云台轴臂，环绕机臂的转轴形成安装腔，利用多个磁体块环形布置于安装腔的内壁以作为电机外转子，从而使机臂和电机外转子集成为一体，整体结构更紧凑，相比现有云台轴臂，整体结构能够被设置得更小。而且，相比在机臂上安装整体磁环作为电机外转子的方式，磁体块能够被制作得更薄，电机的转矩密度提高，在负载扭矩需求一定的情况下，电机的体积能够被设置得更小，以进一步缓解电机对云台小型化设计的限制。而且磁铁块相比整体磁环更方便制作，制作成本低。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述多个磁体块形成海尔贝克阵列的环形磁体结构。

电机外转子一般采用直径方向充磁，为了防止磁场泄漏，提高电机的性能，一般要设置背铁，背铁的体积大、重量大，严重影响电机转矩密度，在上述技术方案中，通过将多个磁体块设置为海尔贝克阵列的环形磁体，其磁场不容易泄漏，故在不额外设置背铁、磁体块相同的情况下，能够产生较强的磁场，增加电机的转矩密度，以便在电机体积一定的情况下获取更大的电机扭矩，或者在负载扭矩需求一定的情况下减小电机的体积，从而兼顾电机性能和云台小型化。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述安装腔的内壁上形成有沿周向排列的多个隔齿，相邻的两个隔齿之间形成磁钢槽，所述磁钢槽用于安装所述磁体块。

在上述技术方案中，利用相邻的两个隔齿夹住磁体块，使每个磁铁块安装得更为稳定，能够在不影响云台轴臂体积的情况下，提升电机外转子的可靠性、耐久性。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述机臂采用不导磁材料注塑成型。

在上述技术方案中，机臂注塑成型，其结构简单、紧凑，方便加工；而且不导磁的特性能够进一步防止磁场外泄，电机转矩密度大、性能好，云台轴臂动力足、机械性能好。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述隔齿具备弱磁性。

在上述技术方案中，隔齿填充磁体块之间的间隙以使电机外转子更为接近理想圆环，隔齿具备弱磁性后，在充磁时能够使隔齿与多个磁体块形成整体磁场，进一步防止磁场泄漏，使外转子和机臂耦合得更好。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述多个磁体块为烧结钕铁硼永磁体。

磁体一般有烧结成型和粘结成型，粘结成型的磁体密度低、体积大、磁性差，而烧结成型的磁体不容易制成磁环，在上述技术方案中，通过使用烧结钕铁硼永磁体制作磁体块，磁体块的密度高、体积小、磁性高，这样的多个磁体块环形排列形成的电机外转子也具备密度高、体积小、磁性高的技术效果。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述多个磁体块粘结于所述安装腔的内壁。

在上述技术方案中，将磁体块粘结在安装腔的内壁上，以使磁体块安装更稳定，电机外转子形成的磁场稳定，可靠性、耐久性优良。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述安装腔和所述转轴设置在所述机臂的一端。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述机臂的另一端设有电机定子。

在上述技术方案中，机臂一端设置电机定子、另一端设置电机转子，方便该机臂连接上一机臂和下一机臂。

第二方面，本申请实施例提供一种云台，其包括多个前述的云台轴臂。

云台的主要结构是云台轴臂，本申请提供的云台，其云台轴臂的结构紧凑、电机转矩密度高，在保证机械性能的情况下，云台的结构能够小型化设置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的云台轴臂的结构示意图；

图2为图1的a部分放大图；

图3为本申请实施例提供的两个云台轴臂连接的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的两个云台轴臂连接节点的内部结构示意图；

图5为本申请实施例提供的两个云台轴臂的爆炸图。

图标：100－第一轴臂；110－安装腔；111－隔齿；112－磁钢槽；120－转轴；200－电机外转子；210－磁体块；300－第二轴臂；310－转筒；320－电机定子；400－轴承。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

本申请实施例提供一种云台轴臂及云台。

云台包括多个云台轴臂，多个云台轴臂依次转动连接。

图1示出了云台轴臂的结构示意图，云台轴臂包括机臂和电机外转子200。

请结合图2，机臂上形成有转轴120，环绕该转轴120形成有安装腔110，即转轴120位于安装腔110内。

电机外转子200包括多个磁体块210，多个磁体块210依次布置在安装腔110的内壁上，环绕转轴120。

目前，磁体一般具有粘结成型和烧结成型，例如粘结钕铁硼永磁体和烧结钕铁硼永磁体。不同的生产工艺形成的磁体性能不同。

烧结成型工艺难度较高，需要经过复杂的工序高温加热成型，难于精密加工，例如不容易制作厚度薄的磁环。较厚的铁环会限制云台轴臂小型化，进而限制云台小型化。

粘结成型工艺制作难度相对较低，一般是将磁粉与塑料等其他材料混合压制成型，这就导致成型的磁铁密度低、磁性差，需要较大的体积才能达到一定的磁场强度要求，这也会限制云台轴臂小型化，进而限制云台小型化。

本实施例中，由于采用多个磁体块210固定于机臂的安装腔110内壁来形成电机外转子200，对于加工的精度要求较低，因此可以采用烧结成型工艺来形成厚度薄、磁性强的磁体块210。

相比在机臂上安装整体磁环作为电机外转子200，采用这种磁体块210形成的电机外转子200具有密度高、体积小、厚度薄、磁性强的特点，电机外转子200占用空间小，电机外转子200的转矩密度高，在负载扭矩需求一定的情况下，电机的体积能够被设置得更小，缓解电机对云台小型化设计的限制，有利于云台轴臂小型化。

并且电机外转子200直接集成在机臂上，使云台轴臂整体结构更紧凑，以便云台整体结构能够被设置得更小。

本实施例的云台的多个云台轴臂中，云台轴臂有三种类型：

第一种，云台轴臂仅具有电机定子320，连接下一云台轴臂，并用于驱动下一云台轴臂；

第二种，云台轴臂仅设置电机外转子200，该云台轴臂能够被驱动，以绕其转轴120转动；

第三种云台轴臂位于第一种和第二种之间，其一端形成前述的安装腔110和转轴120，另一端设置电机定子320，以便于连接上一云台轴臂和下一云台轴臂，能够绕一端的转轴120转动，也能够通过电机定子320驱动下一云台轴臂转动。

图3中示出了两个云台轴臂连接的示意图。为便于描述，令一个为第一轴臂100，令另一个为第二轴臂300。

第一轴臂100上形成安装腔110和转轴120，多个磁体块210布置在安装腔110的内壁形成电机外转子200，在电机外转子200和转轴120之间还具有剩余空间。

第二轴臂300上形成有转筒310，电机定子320套设在转筒310外部并固定。

请结合图4和图5，第一轴臂100的转轴120插入第二轴臂300的转筒310，转轴120和转筒310通过轴承400连接，第二轴臂300上的电机定子320被容纳在第一轴臂100的剩余空间内。

通过上述设置，两个云台轴臂的连接节点结构紧凑简单，有利于云台小型化。

为方便制作，并提高机臂的整体性，机臂采用注塑成型的方式形成。

注塑成型机臂的材料可采用不导磁材料，以阻止多个磁体块210形成的电机外转子200的磁场泄漏，提高内部磁场强度，进一步提升转矩密度。

为了使磁体块210安装稳定，利用胶黏剂将每个磁体块210粘结在安装腔110的内壁上。

进一步地，在安装腔110的内壁上形成多个隔齿111，多个隔齿111沿安装腔110的内壁周向排列，也就是与多个磁体块210的布置方式相同。

每两个相邻的隔齿111形成一个磁钢槽112，一个磁钢槽112中安装一个磁体块210。

利用相邻的两个隔齿111夹住磁体块210，使每个磁铁块安装得更为稳定，能够在不影响云台轴臂体积的情况下，提升电机外转子200的可靠性、耐久性。

在多个磁体块210安装完成后，对多个磁体块210充磁。

目前，云台电机外转子200一般采用直径方向充磁，本实施例中采用内部正弦波充磁方式进行充磁，以使多个磁体块210形成的电机外转子200形成海尔贝克阵列的环形磁体结构。

采用直径方向充磁的外转子，其磁场泄漏较多，为提高电机的性能，一般要设置背铁，背铁的体积大、重量大，严重影响电机转矩密度。而本实施例中，通过将电机外转子200设置为海尔贝克阵列的环形磁体，其磁场不容易泄漏，故在不额外设置背铁且磁体相同的情况下，能够产生较强的磁场，增加电机的转矩密度，以便在电机体积一定的情况下获取更大的电机扭矩，或者在负载扭矩需求一定的情况下减小电机的体积，从而兼顾电机性能和云台小型化。

多个磁体块210形成的电机外转子200由于具有间隙，虽然间隙很小，但并不是理想圆环，磁场有可能从间隙处泄漏，为进一步解决磁场泄漏的问题，将隔齿111设置为弱磁性。

充磁后，多个隔齿111和多个磁体块210形成整体磁场，磁场相对更不容易泄漏，电机外转子200和机臂耦合得更好。

在注塑机臂时，可向注塑材料中添加非晶软磁合金粉末，以使隔齿111具备弱磁性。

可选地，先注塑成型机臂的其他部分，向注塑材料中添加非晶软磁合金粉末后，再注塑成型具有弱磁性的隔齿111。

可选地，机臂一次注塑成型，向注塑材料中添加非晶软磁合金粉末可能会使机臂整体都具有软磁性，这对机臂的机械性能影响较小，而且相对于弱磁性隔齿111对于磁场的提升，磁场泄漏的程度较小，并且制作更方便，生产成本更低。

经现场试验验证，本实施例提供的云台轴臂采用上述结构设置后，转矩密度提高15％～30％，再进一步将多个磁体块210设置为海尔贝克阵列的磁体结构后，转矩密度进一步提高5％～10％。

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