CN112003428A - 电机组件、吊舱和无人机 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种电机组件、吊舱和无人机，涉及航电技术领域。本申请实施例提供的电机组件包括定子、转子、安装架以及驱动板，通过安装架将驱动板连接于定子或转子，使得电机组件形成了一个较为紧凑的整体结构。这样有利于电机组件的整体拆装，并且在电机组件所应用的设备上不用单独设计驱动板的安装位置，有利于降低成本。本申请实施例通过将电机组件设计成一个整体，也有利于实现设备的小型化。本申请实施例提供的吊舱、无人机均包含上述的电机组件，因此也具有上述的有益效果。

Description

电机组件、吊舱和无人机

技术领域

本申请涉及航电技术领域，具体而言，涉及一种电机组件、吊舱和无人机。

背景技术

无刷直流电机需要使用驱动板来实现电子换向，从而控制转子持续转动。航电领域中，电机和电机的驱动板采用分立式设计，在安装电机后，需要另行设计电机驱动板的安装位置。这种分立式设计导致电机组件的集成度低，不利于整体拆装，也不利于设备整体的小型化。

发明内容

本申请的目的包括提供一种电机组件，其具有集成度高、方便整体拆卸的优点，同时也有利于设备整体的小型化。

本申请的目的还包括提供一种应用了上述电机组件的吊舱和无人机。

本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，本申请实施例提供一种电机组件，包括：

定子；

可相对于定子转动的转子；

连接于定子或转子的安装架；

设置于安装架的驱动板，驱动板与电机组件的线圈绕组电连接，以控制转子转动。

在可选的实施方式中，线圈绕组设置于定子，安装架连接于定子。

在可选的实施方式中，定子套设在转子的外侧，驱动板与定子在转子的轴向上间隔相对。

在可选的实施方式中，安装架包括安装板和多个连接臂，连接臂的一端连接于定子的外侧，连接臂的另一端沿转子的轴向延伸并连接安装板，驱动板设置于安装板。

在可选的实施方式中，多个连接臂绕转子的轴线均匀间隔设置。

在可选的实施方式中，安装架还包括连接圈，连接圈套设于定子外侧，连接臂的一端连接于连接圈。

在可选的实施方式中，安装板上设置有安装槽，驱动板设置于安装槽内。

在可选的实施方式中，安装槽底部设置有散热凸台，散热凸台用于贴合驱动板上的芯片。

在可选的实施方式中，驱动板设置于安装板朝向转子的一面。

在可选的实施方式中，线圈绕组设置于定子，转子上设置有磁性件，转子靠近驱动板的一端设置有码盘，驱动板上设置有编码器，编码器在转子的轴向上与码盘相对，以识别码盘的转动角度。

在可选的实施方式中，驱动板为圆形板或者圆环形板，驱动板朝向转子的一面上设置有I/O接口，且I/O接口与驱动板的外边缘相邻。

在可选的实施方式中，电机组件还包括机壳，机壳套设在定子外侧，机壳与安装架通过紧固件连接。

在可选的实施方式中，定子在转子的轴向上的其中一段被机壳包裹，安装架包括套设于定子的连接圈，连接圈与机壳在转子的轴向上相连。

第二方面，本申请实施例提供一种吊舱，应用于飞行器，包括用于采集图像的工作部以及用于驱动工作部运动的驱动机构，驱动机构包括前述实施方式中任一项的电机组件。

在可选的实施方式中，驱动机构包括三个电机组件，分别为第一电机组件、第二电机组件和第三电机组件，驱动机构还包括第一臂和第二臂，第一电机组件的转子连接于第一臂，第二电机组件的定子连接于第一臂，第二电机组件的转子连接于第二臂，第三电机组件的定子连接于第二臂，第三电机组件的转子连接于工作部。

在可选的实施方式中，第一电机组件、第二电机组件以及第三电机组件各自的转子的转动轴线两两垂直。

第三方面，本申请实施例提供一种无人机，包括前述实施方式中任一项的吊舱。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的电机组件包括定子、转子、安装架以及驱动板，通过安装架将驱动板连接于定子或者转子，使得电机组件形成了一个较为紧凑的整体结构。这样有利于电机组件的整体拆装，并且在电机组件所应用的设备上不用单独设计驱动板的安装位置，有利于降低成本。本申请实施例通过将电机组件设计成一个整体，也有利于实现设备的小型化。

本申请实施例提供的吊舱、无人机均包含上述的电机组件，因此也具有上述的有益效果。

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为本申请一种实施例中电机组件的第一视角示意图；

图2为本申请一种实施例中电机组件的第二视角示意图；

图3为本申请一种实施例中电机组件的剖视图；

图4为本申请一种实施例中安装架和驱动板的配合示意图；

图5为本申请一种实施例中安装架的示意图；

图6为本申请一种实施例中转子和码盘的装配示意图；

图7为本申请一种实施例中吊舱的示意图；

图8为本申请一种实施例中吊舱的第一电机组件的安装示意图；

图9为本申请一种实施例中吊舱的第二电机组件和第三电机组件的安装示意图。

图标：010-吊舱；100-电机组件；110-定子；120-转子；1201-连接部；1202-连接孔；121-支架；1211-环形主体；1212-第一凸缘；1213-限位部；1214-第二凸缘；122-码盘；123-输出轴；130-安装架；131-连接圈；132-连接臂；133-安装板；134-安装槽；135-散热凸台；140-驱动板；141-I/O接口；150-机壳；152-轴承；160-滑环；200-驱动机构；210-第一臂；220-第二臂；221-第一支臂；222-第二支臂；223-第三支臂；101-第一电机组件；102-第二电机组件；103-第三电机组件；300-工作部；400-安装座。

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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本申请一种实施例中电机组件100的第一视角示意图；图2为本申请一种实施例中电机组件100的第二视角示意图；图3为本申请一种实施例中电机组件100的剖视图。请参考图1至图3，本申请实施例提供的电机组件100为无刷直流电机组件100，其包括定子110、转子120、安装架130以及驱动板140。本实施例中，定子110呈筒状结构，套设在转子120外侧，安装架130连接于定子110，驱动板140设置于安装架130上。定子110设置有线圈绕组(图中未示出)，转子120上设置有磁性件。定子110的线圈绕组与驱动板140电连接，使得驱动板140能够控制线圈绕组的电流，实现电子换向，从而能够控制转子120相对于定子110持续转动。本申请实施例通过将驱动板140和定子110通过安装架130连接，使得驱动板140不需要单独设置，而是与定子110、转子120形成一个整体结构，因此集成度高，便于装卸，也便于实现设备的小型化。

应当理解，在本申请可选的其他实施例中，安装架130也可以设置于转子120，驱动板140与定子110上的线圈绕组通过线路连接，这种设置方式适用于转子120的转动角度被限制在一定范围内的情况，以避免绞线。可选的，还可以将线圈绕组设置于转子120，磁性件设置于定子110，同样可以实现转子120相对定子110转动。

如图1和图2所示，安装架130延伸至定子110的其中一端，使得安装架130上的驱动板140与定子110在转子120的轴向上间隔相对。通过安装架130将驱动板140固定在与定子110的轴向上的一端，并与定子110间隔相对的位置，可以更好地满足电机组件100的安装要求，如果驱动板140位于定子110的外周侧，可能会导致电机组件100在安装于设备中时，驱动板140会存在干涉的问题。

应理解，在本实施例中，定子110为筒状，优选的，其轴线与转子120的转动轴线重合，因此本实施例的描述中，定子110的轴线、定子110的轴向(轴线延伸方向)应当与转子120的轴线、转子120的轴向做相同的理解。

图4为本申请一种实施例中安装架130和驱动板140的配合示意图。请结合图1至图4，在本实施例中，安装架130包括安装板133和多个连接臂132，连接臂132的一端连接于定子110的外侧，连接臂132的另一端沿转子120的轴向延伸并连接安装板133，驱动板140设置于安装板133上。具体的，安装架130还包括连接圈131，连接圈131套设于定子110外侧，连接臂132的一端连接于连接圈131。在本实施例中，安装板133与定子110(以及转子120)的端部具有一定的间隔，这样可以避免安装板133或者安装板133上设置的驱动板140对定子110产生干涉。驱动板140的边缘可以开设孔结构，从而与安装板133通过紧固件连接。

连接圈131可以通过过盈配合的方式套设在定子110上，也可以通过紧固件直接与定子110的外表面连接，还可以与定子110上设置的其他部件进行固定连接，只要能够保持与定子110相对固定即可。在本实施例中，如图3所示，电机组件100还包括机壳150，机壳150套设在定子110外侧，机壳150与安装架130通过紧固件连接。具体的，定子110在转子120的轴向上的其中一段被机壳150包裹，安装架130包括套设于定子110的连接圈131，连接圈131与机壳150在转子120的轴向上相连。定子110和机壳150均对安装架130起到固定作用，因此安装架130更加稳定。当然，在本申请可选的其他实施例中连接圈131还可以套设在机壳150的外侧。在本实施例中，定子110远离驱动板140的一端具有开口，电机组件100还可以包括输出轴123(见图8)，输出轴123的一端连接于转子120，另一端从定子110远离驱动板140的一端伸出，形成输出端。输出轴123与机壳150之间可以通过轴承152转动连接，使得输出轴123更加稳定，不易发生径向的晃动。

通过间隔的多个连接臂132来实现安装板133的支撑，有利于轻型化。本实施例中，多个连接臂132绕转子120的轴线均匀间隔设置，能够对安装板133起到良好的支撑。连接臂132的数量可以根据需要进行设置，在本实施例中，连接臂132的数量为四个。通过相互间隔的连接臂132来连接定子110和安装板133，使得气流能够从连接臂132之间流动，这样有利于安装板133上的驱动板140进行散热。在本实施例中，驱动板140朝向转子120的一面上设置有I/O接口141，且I/O接口141与驱动板140的外边缘相邻。因此，通过间隔的连接臂132来连接定子110和安装板133，连接臂132之间的间隔区域能够方便I/O接口141的插拔，因此方便了拆装和测试。

本实施例中，安装板133为圆环形板，驱动板140也为圆环形板，二者均与转子120和定子110同轴设置。并且，安装板133垂直于定子110和转子120的轴线，驱动板140设置于安装板133朝向转子120的一面，如此能够保护驱动板140以及上面的元器件不易受到磕碰。并且，驱动板140朝向转子120的一侧也能够辅助散热。

图5为本申请一种实施例中安装架130的示意图。如图5所示，在本实施例中，安装板133上设置有安装槽134，驱动板140设置于安装槽134内，使得驱动板140能够更好地被固定。进一步的，安装槽134底部设置有散热凸台135，散热凸台135用于贴合驱动板140上的芯片。因为芯片是驱动板140上的主要发热元件，通过将芯片贴在散热凸台135上，能够帮助芯片通过热传导的方式散热。在本实施例中，驱动板140的边缘还设置有金属导热层，金属导热层与安装板133接触，使得导热效果更好。同时，驱动板140边缘的金属导热层能够实现一定的电磁屏蔽效果，防止驱动板140上的元器件收到电磁干扰。可选的，金属导热层可以是铜皮，或者其他具有较好导热效果的金属材料。

可选的，转子120靠近驱动板140的一端还可以设置码盘122，在驱动板140上设置编码器，编码器在转子120的轴向上与码盘122相对，以识别码盘122的转动角度，从而便于对转子120转动进行精确控制。图6为本申请一种实施例中转子120和码盘122的装配示意图。如图6所示，转子120具有空腔，该空腔沿转子120的轴向贯穿转子120，以供信号线、电源线穿过。码盘122通过支架121连接于转子120的轴向上的一端。可选的，转子120与支架121连接的一端设置有连接部1201，连接部1201凸出于转子120的内周面或外周面，连接部1201用于与支架121连接。在图6实施例中，连接部1201凸出于转子120的内周面，并且连接部1201绕转子120的轴线延伸形成环状。应理解，在可选的其他实施例中，连接部1201无需沿周向延伸形成环状结构，连接部1201可以为沿周向间隔设置的多个凸起。在本实施例中，连接部1201上设置有螺孔(图中未示出)以便支架121通过螺钉固定于连接部1201。在本实施例中，连接部1201上还可以设置连接孔1202，来连接输出轴123，输出轴123用于与外部需要传动的结构连接。

支架121包括环形主体1211，环形主体1211在其轴线方向上具有第一端和第二端，环形主体1211的第一端连接于转子120，环形主体1211的第二端与码盘122连接，转子120与支架121的环形主体1211同轴设置。环形主体1211的中部空腔可以与转子120的空腔连通，能够供信号线、电源线等穿过。环形主体1211的第一端设置有第一凸缘1212，第一凸缘1212凸出于环形主体1211的外周面或内周面，第一凸缘1212与转子120连接。具体的，支架121的第一凸缘1212在转子120的轴向上抵接连接部1201，第一凸缘1212通过紧固件(比如螺钉)连接于连接部1201。在本实施例中，第一凸缘1212凸出于环形主体1211的内周面，并抵接于转子120的端面，具体抵接于连接部1201；第一凸缘1212远离环形主体1211的一端设置有限位部1213，限位部1213沿转子120的轴向延伸，并抵接于转子120的内侧(在本实施例中为连接部1201靠近转子120的轴线的一侧)。通过在转子120上设置连接部1201，在支架121的第一端设置第一凸缘1212，可以更好地实现支架121和转子120的连接；通过设置限位部1213，可以更好地限定支架121相对于转子120的位置，防止支架121在转子120的径向上移动。本实施例中，限位部1213可以在第一凸缘1212上围绕转子120的轴线延伸形成环状，当然，在转子120的周向上，限位部1213也可以是不连续的，限位部1213可以是设置于第一凸缘1212上沿转子120轴向凸出的多个凸起。

可选的，环形主体1211的第二端设置有第二凸缘1214，第二凸缘1214凸出于环形主体1211的外周面或内周面，码盘122设置于第二凸缘1214。如图6所示，在本实施例中，第二凸缘1214凸出于环形主体1211的外周面。第二凸缘1214绕环形主体1211的外周面延伸形成环状，码盘122也为环状，贴装于第二凸缘1214。通过设置第二凸缘1214，能够形成一个便于安装码盘122的安装面，通过第二凸缘1214，可以稳固地将码盘122安装在支架121上。

在本申请可选的其他实施方式中，支架121可以与转子120一体成型。

图7为本申请一种实施例中吊舱010的示意图。如图7所示，本申请实施例还提供一种吊舱010，应用于飞行器，具体的，可以应用于无人机。本实施例提供的吊舱010包括用于采集图像的工作部300以及用于驱动工作部300运动的驱动机构200，驱动机构200包括本申请实施例提供的电机组件100。在本实施例中，工作部300可以是摄像头。

图8为本申请一种实施例中吊舱010的第一电机组件101的安装示意图；图9为本申请一种实施例中吊舱010的第二电机组件102和第三电机组件103的安装示意图。请参照图7至图9，在本实施例中，为了使工作部300具有高自由度，能够从各个角度采集图像，驱动机构200包括三个电机组件100，分别为第一电机组件101、第二电机组件102和第三电机组件103。三个电机组件100能够控制工作部300绕三个不同的转动轴线转动。驱动机构200还包括第一臂210和第二臂220，第一电机组件101的转子120连接于第一臂210，第二电机组件102的定子110连接于第一臂210，第二电机组件102的转子120连接于第二臂220，第三电机组件103的定子110连接于第二臂220，第三电机组件103的转子120连接于工作部300。第一电机组件101的定子110通过安装座400与飞行器的主体连接。

具体在本实施例中，第一电机组件101、第二电机组件102以及第三电机组件103各自的转子120的转动轴线两两垂直。可选的，在飞行器平稳飞行时的姿态下，第一电机组件101的转子120的转动轴线在竖直方向延伸，以便带动第一臂210、第二电机组件102、第二臂220、第三电机组件103和工作部300整体在水平方向上转动，从而使工作部300的光轴(在工作部300为摄像头的情况下)能够因第一电机组件101的驱动在水平方向摆动。如图8所示，在本实施例中，第一电机组件101的转子120连接输出轴123，输出轴123与第一臂210连接，定子110外侧套设有即可，机壳150与输出轴123之间通过轴承152实现转动连接。为了实现工作部300在水平方向上能够无限转动，又要避免发生绞线问题，因此第一电机组件101的输出轴123内设置有滑环160以传递电力和信号，滑环160的静态端与定子110保持相对固定，并连接第一电机组件101内的线缆；滑环160的动态端随输出轴123转动，并连接第一臂210内的线缆。当然，在一些不需要实现转子120无限转动的情况下，比如设定了转子120的转动区间，那么也可以不设置滑环160，而是直接将线缆从转子120、输出轴123的空腔中穿过即可，只要线缆在转子120的转动区间内，不会发生绞断等问题即可。

如图9所示，在本实施例中，第二电机组件102的定子110与第一臂210固定连接，第二电机组件102的转子120通过输出轴123与第二臂220连接。在飞行器平稳飞行时的姿态下，第二电机组件102的转子120的转动轴线在水平方向延伸。在本实施例中，工作部300的光轴与第三电机组件103的转子120的转动轴线之间的夹角，不会随第二电机组件102的驱动而发生变化，但工作部300会在第三电机组件103的驱动下，发生横滚运动。因此第二电机组件102，能够对工作部300采集的图像进行旋转调节。可选的，当第三电机组件103将工作部300的光轴调节至与第二电机组件102的转子120的转动轴线延伸方向一致时，第二电机组件102的转子120的转动轴线与工作部300的光轴重合，在这种情况下，工作部300的光轴不会随第二电机组件102的驱动而移动，仅仅是采集的图像发生旋转。

在本实施例中，工作部300的横滚调节可以限定在一个区间内，第二电机组件102的转子120不需要无限转动，因此，第二电机组件102可以不必在输出轴123内设置滑环160，线缆可以通过输出轴123、转子120的空腔穿过。

如图9所示，在本实施例中，第三电机组件103的定子110与第二臂220连接，第三电机组件103的转子120与工作部300连接，在飞行器平稳飞行时的姿态下，第三电机组件103的转子120的转动轴线在水平方向延伸，但垂直于第二电机组件102的转动轴线。在本实施例中，第三电机组件103的转子120的转动轴线与工作部300的光轴保持垂直，通过第三电机组件103能够实现工作部300的俯仰调节。在本实施例中，第二臂220包括平行间隔相对的第一支臂221、第二支臂222，以及连接于第一支臂221、第二支臂222之间的第三支臂223，从而使第二臂220形成U形。第三电机组件103设置于第一支臂221，工作部300的一端连接于第三电机组件103的转子120，另一端转动连接于第二支臂222。从而使工作部300的光轴能够在第三电机组件103的驱动下，在竖直方向上摆动，实现工作部300的俯仰角度的调节。

应当理解，在本申请可选的其他实施例中，也可以将第二电机组件102设置为实现工作部300的俯仰调节，第三电机组件103设置为实现工作部300的横滚调节。比如，调整工作部300的朝向，将工作部300的光轴与第三电机组件103的转子120的转动轴线设置成重合或平行(应注意在此情况下可能不便设置第二支臂222)，此时第二电机组件102的转子120的转动轴线则保持垂直于工作部300的光轴。

在本实施例中，通过三个电机组件100，实现了工作部300的水平转动调节、横滚调节、俯仰调节。在本申请可选的其他实施例中，吊舱010的驱动机构200也可以仅包括一个或者两个电机组件100，来控制工作部300在一个方向或者两个方向上转动。

另外，本申请实施例还提供一种无人机(图中未示出)，包括本申请上述实施例提供的吊舱010。

综上，本申请实施例提供了一种电机组件100、吊舱010和无人机。本申请实施例提供的电机组件100包括定子110、转子120、安装架130以及驱动板140，通过安装架130将驱动板140连接于定子110，使得电机组件100形成了一个较为紧凑的整体结构。这样有利于电机组件100的整体拆装，并且在电机组件100所应用的设备上不用单独设计驱动板140的安装位置，有利于降低成本。本申请实施例通过将电机组件100设计成一个整体，也有利于实现设备的小型化。

本申请实施例提供的吊舱010、无人机均包含上述的电机组件100，因此也具有上述的有益效果。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机组件，其特征在于，包括：

定子；

可相对于所述定子转动的转子；

连接于所述定子或所述转子的安装架；

设置于所述安装架的驱动板，所述驱动板与所述电机组件的线圈绕组电连接，以控制所述转子转动。

2.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述线圈绕组设置于所述定子，所述安装架连接于所述定子。

3.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述定子套设在所述转子的外侧，所述驱动板与所述定子在所述转子的轴向上间隔相对。

4.根据权利要求3所述的电机组件，其特征在于，所述安装架包括安装板和多个连接臂，所述连接臂的一端连接于所述定子的外侧，所述连接臂的另一端沿所述转子的轴向延伸并连接所述安装板，所述驱动板设置于所述安装板。

5.根据权利要求4所述的电机组件，其特征在于，所述多个连接臂绕所述转子的轴线均匀间隔设置。

6.根据权利要求4所述的电机组件，其特征在于，所述安装架还包括连接圈，所述连接圈套设于所述定子外侧，所述连接臂的一端连接于所述连接圈。

7.根据权利要求4所述的电机组件，其特征在于，所述安装板上设置有安装槽，所述驱动板设置于所述安装槽内。

8.根据权利要求7所述的电机组件，其特征在于，所述安装槽底部设置有散热凸台，所述散热凸台用于贴合所述驱动板上的芯片。

9.一种吊舱，应用于飞行器，其特征在于，包括用于采集图像的工作部以及用于驱动所述工作部运动的驱动机构，所述驱动机构包括权利要求1-8中任一项所述的电机组件。

10.一种无人机，其特征在于，包括权利要求9所述的吊舱。

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