CN112585990B

CN112585990B - 电机驱动设备中的音频增强

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Publication number: CN112585990B
Application number: CN201980054797.4A
Authority: CN
Inventors: H·舒克拉; E·蒂施; J·高尔尼; E·彭罗德; K·克劳
Original assignee: GoPro Inc
Current assignee: GoPro Inc
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2024-01-16
Anticipated expiration: 2039-08-19
Also published as: EP3841759A4; CN112585990A; US11856361B2; EP3841759A1; US20220360887A1; US20200128320A1; EP3841759B1; CN117835102A; WO2020041164A1; US10506334B1; US20200068292A1; US11405718B2; US20240129662A1

Abstract

手持图像稳定设备可以每个包括外壳、电机组件、麦克风、阻尼器或它们的任何组合。外壳可以包括第一端口。电机组件可以被附接至外壳。电机组件可以包括多个电机。每个电机可以包括线圈组件、围绕线圈组件的环、被附着在环上的磁体以及被配置为与电机的操作频率产生非重叠的自然共振的轴。麦克风可以被配置为经由第一端口检测音频波、经由外壳检测电机的振动噪声、或检测两者。音频波可以包括来自电机的声学噪声。阻尼器可以被耦接至外壳。阻尼器可以被配置为减少来自电机的声学噪声、减少来自电机的振动噪声、或减少两者。

Description

电机驱动设备中的音频增强

技术领域

本公开涉及电机驱动设备中的音频增强。

背景技术

与图像捕获设备一起使用的稳定机构关于结构振动传导噪声、声学噪声或它们的组合具有物理限制，导致图像捕获期间音频质量差。典型的稳定机构被配置具有电机，电机具有实心轴。实心轴在通电时，以自然共振的方式振动，造成来自风位移压力的不良噪声和来自振动的传导的噪声。来自风位移压力的噪声可以被称为声学噪声。来自振动的传导的噪声可以被称为结构噪声。特别地，当实心轴的自然共振与电机的操作频率重叠时，声学噪声就会发生。

发明内容

本文公开了改进的电机设计和麦克风设计的实施方式，其减少了稳定机构的结构振动传导噪声、声学噪声、或两者。

在一个方面，手持图像稳定设备可以包括外壳、电机组件、麦克风、阻尼器或它们的任意组合。外壳可以包括第一端口。电机组件可以被附接至外壳。电机组件可以包括多个电机。麦克风可以被配置为经由第一端口检测音频波。音频波可以包括来自多个电机的声学噪声。阻尼器可以被设置在外壳和麦克风之间。阻尼器可以被配置为减少来自多个电机的声学噪声。

在另一个方面，手持图像稳定设备可以包括外壳、电机组件、麦克风、阻尼器或它们的任意组合。外壳可以包括第一端口。电机组件可以被附接至外壳。电机组件可以包括多个电机。麦克风可以被配置为经由外壳检测来自多个电机的振动噪声。阻尼器可以被设置在外壳和麦克风之间。阻尼器可以被配置为减少来自多个电机的振动噪声。

在手持图像稳定设备的一个或多个方面中，阻尼器的刚度可以是基于多个电机的共振的。在一个或多个方面中，阻尼器的刚度可以随着多个电机的共振降低而降低。在一个或多个方面中，阻尼器的刚度可以随着多个电机的共振增加而增加。在一个或多个方面中，阻尼器可以包括第二端口。在一个或多个方面中，第二端口可以与第一端口对齐，以允许音频波行进到麦克风。在一个或多个方面中，手持图像稳定设备可以包括框架。该框架可以包括第一部分、第二部分和第三部分。在一个或多个方面中，框架的第一部分可以连接至多个电机的第一电机。在一个或多个方面中，框架的第二部分可以连接至多个电机的第二电机。在一个或多个方面中，框架的第三部分可以连接至多个电机的第三电机。在一个或多个方面中，第一部分、第二部分和第三部分可以被循序地连接以提供三轴线旋转。

在另一个方面，电机可以包括线圈组件、环、多个磁体和轴。线圈组件可以包括多个线圈。线圈可以被布置成圆形结构。环可以围绕线圈组件的外表面。磁体可以附着至环的内表面。每个磁体可以对应于相应的线圈。轴可以延伸通过圆形结构。轴可以为电机提供旋转轴线。轴可以被配置为产生与电机的操作频率不重叠的自然共振。

在一个或多个方面中，轴可以包括金属复合物。金属复合物可以包括钢、不锈钢、钛、铍铜、铍或它们的任何组合。在一个或多个方面中，轴可以具有中空构造。在一个或多个方面中，轴可以具有第一直径和第二直径。第一直径可以为约1毫米至约4毫米。第二直径可以为约3毫米至约7毫米。在一个或多个方面中，电机可以包括多个轴承。轴承可以具有轴延伸通过的中心部分。每个轴承的中心部分可以附着至轴。在一个或多个方面中，电机可以包括下保持架。下保持架可以附着至每个轴承的外部部分。在一个或多个方面中，下保持架可以包括多个径向臂。每个径向臂可以包括螺栓通孔。在一个或多个方面中，电机可以包括多个阻尼器。阻尼器可以附着至每个径向臂，使得每个阻尼器在螺栓通孔中的每个螺栓通孔周围形成环。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开。需要强调的是，根据通常实践，图中的各种特征并非按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意放大或缩小。

图1A是三轴线图像稳定机构的示例的示图。

图1B是图1A的三轴线稳定机构的控制系统的示图。

图2是图像稳定机构的典型电机的横截面图。

图3是根据本公开的实施例的被配置用于频率隔离的电机的示例的横截面图。

图4是根据本公开的实施例的被配置用于频率隔离的电机的另一个示例的横截面图。

图5是根据本公开的实施例的被配置以减少结构噪声的电机的示例底部部分图的示图。

图6是根据本公开的实施例的被配置用于频率隔离的电机的另一个示例的横截面图。

图7是根据本公开的实施例的麦克风组件的示例的横截面图。

具体实施方式

用于图像捕获设备的稳定机构在结构振动传导噪声、声学噪声或它们的组合方面具有物理限制，导致图像捕获期间音频质量差。本公开描述了改进的电机设计和麦克风设计，其减少了稳定机构的结构振动传导噪声和声学噪声。

现在将参照作为说明性示例提供的图来详细描述本文所公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践该技术。下文的图和示例并不意味着将本公开的范围限制于单一实施方式或实施例，而是可以通过与所描述或说明的元件中的一些或全部互换或组合来实现其他实施方式和实施例。在方便的地方，在所有附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。

图1A示出了三轴线图像稳定机构的示例。在该示例中，三轴线稳定机构是常平架100。固定成像设备104的框架102可移除地被耦接至常平架100。常平架100包括三个臂，第一臂106、第二臂108和第三臂110。常平架100也包括三个电机，第一电机112、第二电机114和第三电机116，每个电机例如在臂106、108、110之间的接合点与臂106、108、110中的一个或多个臂相关联。电机112、114、116中的每个电机可以包括一个或多个编码器(未示出)，编码器检测轴向旋转。

在图1A的示例中，第一电机112与第一臂106是一体的。第二臂108的第一端连接至第一臂106和第一电机112。第二臂108的第二端连接至第二电机114和第三臂110的第一端。第三臂110的第二端连接至第三电机116和固定成像设备104的可移除框架102。臂106、108、110和电机112、114、116的循序连接允许了对已安装对象(诸如成像设备104)在空间中的三轴线旋转和控制。

常平架100操作以将成像设备104保持在指定取向上。当常平架100和成像设备104被附接至在空间中移动的平台(例如，无人机、手持手柄或另一个平台)时，成像设备104相对于平台大体保持不动。常平架100可以包括机载或远程的控制系统118，该控制系统向电机112、114、116提供命令，以基于例如从传感器(未示出)接收到的信息保持成像设备104的指定取向，该信息指示成像设备104相对于三个旋转轴线(例如俯仰、横滚和偏航)中的每个轴线的瞬时值或取向变化。成像设备104的指定取向可以基于：用户提供的输入或设置；传感器提供的信息；在成像设备104捕获的图像中被检测到的地平线、被跟踪对象或其他特征的存在；常平架100相对于平台的取向；或前述要素的任何组合或延伸。

例如，当电机112、114、116的旋转轴线的取向是正交的，电机112、114、116中的每个电机可以控制成像设备104绕单一轴线(例如，俯仰、横滚或偏航)的取向。由电机112、114、116的每个电机所控制的轴线可以取决于常平架100所附接的平台的类型。例如，当常平架100被附接至无人机时，第一电机112可以使成像设备104绕横滚轴线旋转，第二电机114可以使成像设备104绕偏航轴线旋转，并且第三电机116可以使成像设备104绕俯仰轴线旋转。在另一个示例中，当常平架100被附接至手持手柄时，第一电机112可以使成像设备104绕偏航轴线旋转，第二电机114可以使成像设备104绕横滚轴线旋转，并且第三电机116可以使成像设备104绕俯仰轴线旋转。

例如，当电机112、114、116的一些旋转轴线的取向不是正交时，电机112、114、116的一些电机可以控制成像设备104绕多个轴线(例如俯仰、横滚和偏航)的取向。如图1A所示的常平架100，第一电机112和第三电机116具有正交的旋转轴线，并且第二电机114和第三电机116具有正交的旋转轴线，但是第一电机112和第二电机114具有非正交的旋转轴线。在本示例中，第一电机112可以仅调整横滚，并且第三电机116可以仅调整俯仰，而第二电机114可以主要地调整偏航，但也可以次要地调整俯仰和横滚。常平架100的这种配置可以允许成像设备104有更大的视野，同时减少视野中的障碍物，其中电机112、114、116的一些电机控制成像设备104绕多个轴线的取向。

常平架100可以包括被耦接至第一臂106、第一电机112或被耦接至两者的附接臂120，该附接臂120允许常平架100被安装至平台(例如，无人机、手持手柄或任何其他平台)。附接臂120可以选择性地可移除的。在其他示例中(未示出)，附接臂120可以被耦接至第二臂108、第三臂110、第二电机114、第三电机116或它们的任何组合。附接臂120可以包括锁定机构(未示出)的一部分，以将常平架100牢固地附接到被设置在平台(例如，无人机、手持手柄或任何其他平台)上的锁定机构(未示出)的互补部分。锁定机构可以包括公头和母头部件、摩擦部件、夹紧部件或任何其他合适的部件，以实现常平架100和平台的锁定耦接。

常平架100和/或附接臂120可以包括连接器122，用于常平架100与一个或多个平台(例如，无人机、手持手柄或任何其他平台)电子地耦接。连接器122可向常平架100和/或安装在框架102中的成像设备104提供电源。连接器122可以使得控制系统118能够与各种传感器和/或控制器(未示出)之间进行通信，控制系统118与常平架100相关联，各种传感器和/或控制器与安装常平架100的平台相关联。

尽管图1A示出了框架102和成像设备104的一种尺寸和形状，但是常平架100可以被设计成与各种框架和成像设备组合一起工作。基于耦接至常平架100的特定框架和成像设备组合的质量、重心和/或惯性矩，控制系统118可以使用不同的算法或控制参数来控制电机112、114、116。例如，考虑到被耦接的成像设备和框架的标识，控制参数可以包括针对电机112、114、116的加速度、速度、扭矩和/或电压的所允许的最小值、最大值和/或范围。

图1B示出了用于图1A的常平架100的控制系统118。用于常平架100的控制系统118包括控制单元126和一个或多个传感器124。传感器124可以包括：惯性测量单元(IMU)内的加速度计、陀螺仪和磁力计，其确定了旋转、取向和加速度；旋转编码器，其检测电机112、114、116的角度位置；以及单独的磁力计，其检测施加到常平架100的磁场。尽管制造商可以在生产时校准这些传感器124，但是将传感器124包括在各种包装配置中以及在诸如常平架100之类的制造产品内的各种位置上，可能需要附加的和/或临时的校准，以考虑到在制造、操作和/或存储常平架100期间发生的机械应力和热应力两者。

控制单元126可以从各种传感器124接收信息，该信息指示常平架100的各部分(诸如臂106、108、110中的每个臂)的瞬时取向、角速度和加速度。控制单元126可以使用该信息来应用控制算法，该控制算法命令电机112、114、116的角度旋转，以实现成像设备104相对于三个旋转轴线(例如，俯仰、横滚和偏航)中的至少一个轴线的期望取向。控制算法也可以考虑各种成像设备和框架组合的不同质量和惯性矩。基于控制算法，控制单元126可以向常平架100的电机112、114、116发送命令以调整成像设备104的取向。

图2是用于图像稳定机构的典型电机200的横截面图。参照图2，电机设计200包括下保持架210、外环220和帽230。下保持架210、外环220和帽230形成包含线圈组件240、实心轴250和单个轴承260(以点画示出)的外壳。如图2所示，轴承260被耦接至实心轴250。实心轴250被配置为沿轴线旋转，并且由线圈组件240和被附接至外环220的磁体驱动。

当通电时，实心轴250以自然共振振动，造成来自风位移压力的不良噪声和来自振动的传导的噪声。来自风位移压力的噪声可以被称为声学噪声。来自振动的传导的噪声可以被称为结构噪声。特别地，当实心轴的自然共振与电机的操作频率重叠时，声学噪声就会发生。

实心轴250可以由不锈钢、钛、铍铜或铍制成。如下表1所示，用于典型实心轴的每种轴材料的弯曲模式频率可以发生变化。

表1

参照上表1，未标记的频率指示轴弯曲模式，标记为*的频率指示电机模式，并且标记为**的频率指示轴扭转模式。在本文所描述的示例中，电机模式是电机可操作并且正在旋转的模式，轴弯曲模式是轴正在弯曲的模式，并且轴扭转模式是轴正在扭曲的模式。

如上表1和图2所示，当实心轴250的轴材料为不锈钢时，模式1(M1)为电机模式，模式2(M2)、模式4(M4)、模式5(M5)和模式6(M6)为轴弯曲模式，并且模式3(M3)为轴扭转模式。当实心轴250的轴材料为钛时，M1为电机模式，M2为轴扭转模式，并且M3、M4、M5和M6为轴弯曲模式。当实心轴250的轴材料为铍铜时，M1为电机模式，M2为轴扭转模式，并且M3、M4、M5和M6为轴弯曲模式。当实心轴250的轴材料为铍时，M1为电机模式，M3为轴扭转模式，并且M2、M4、M5和M6为轴弯曲模式。如上表1所示，M2和M3产生声学噪声和结构噪声两者。

为了设计出具有与电机的操作频率不重叠的自然共振的轴，利用以下等式1确定轴的横截面的面积惯性矩(I)：

其中r是轴的半径。

一旦面积惯性矩被确定，利用以下等式2可以来确定轴的刚度(k)：

其中E是轴的材料弹性(即弹性模量)，I是轴的面积惯性矩，并且l是轴的长度。

一旦轴的刚度被确定，利用以下等式3可以来确定轴的自然频率(ω_n)：

其中k是轴的刚度，m是轴的质量，E是轴的材料弹性，I是轴的面积矩，并且l是轴的长度。

图3是根据本公开的实施例的被配置用于频率隔离的电机300的示例的横截面图。参照图3，电机300包括线圈组件310。线圈组件310包括一个或多个被布置成圆形结构的线圈。线圈组件310中的一个或多个线圈组件被附接至线圈组件310的内环315。电机300包括围绕线圈组件310的外圆周的环320。一个或多个磁体330附着至环320的内表面，使得一个或多个磁体与线圈组件310的线圈邻近。在一些示例中，磁体中的每个磁体可以对应于线圈组件310的相应线圈。

电机300包括轴340，该轴340延伸通过线圈组件310的圆形结构的中心部分并且为电机300提供旋转轴线。轴340被配置为产生与电机300的操作频率不重叠的自然共振。在一些示例中，轴340可以具有窄部和宽部。窄部的直径可以是约1毫米至约4毫米，并且宽部的直径可以是约3毫米至约7毫米。在一个示例中，窄部可以具有约3毫米的直径，并且宽部可以具有约5毫米的直径。在一些示例中，宽部、窄部或两者可以是中空的。图3所示的示例示出了轴340具有中空的宽部。

在一个示例中，用于构造轴340的材料的密度可以被调整，以产生与电机300的操作频率不重叠的自然共振。例如，基于电机300的操作频率，轴340可以是包括钢、不锈钢、钛、铍铜、铍或它们的任何组合的金属复合物。这些材料仅仅是示例性的，并且根据电机300的操作频率可以使用任何材料。在一些示例中，电机300的自然共振可以被调整，使得轴340具有中空构造。在轴340是中空的情况的示例中，轴340可以具有约2毫米至约4毫米的壁厚。在一些示例中，可以通过调整壁厚来改变轴340的刚度，使得自然共振不与电机300的操作频率相重叠。在一些示例中，可以增加轴340的直径以改变轴340的刚度，使得自然共振不与电机300的操作频率相重叠。例如，当轴340具有中空构造时，轴340可以具有约10毫米至约15毫米的直径。

轴340可以由任何材料制成，例如，钢、不锈钢、钛、铍铜或铍。

下表2示出了以钢的轴材料为示例的弯曲模式频率。

表2

参照上表2，未标记的频率指示轴弯曲模式，标记为*的频率指示电机模式，并且标记为Δ的频率指示下保持架挠曲(flexing)模式。在该示例中，下保持架挠曲模式是下保持架改变形状或挠曲的模式。如上表2和图3所示，当轴340的轴材料为钢时，模式1(M1)为电机模式，模式2(M2)、模式3(M3)、模式4(M4)和模式5(M5)为下保持架挠曲模式，并且模式6(M6)为轴弯曲模式。

如上表2和图3所示，钢轴340的低频模式、M2、M3、M4和M5由下保持架360中的移动控制。在电机300被拴接至另一个部件的示例中，附加的刚度可以出现。在一些示例中，可以并入对下保持架360的修改，以增加下保持架360的刚度并且提高模式的频率。例如，钢轴340的低频模式、M2、M3、M4和M5可以更高地移位。如表2所示，当与表1所示的任何典型电机相比时，电机300的轴弯曲模式以明显更高的频率发生。此外，如表2所示，轴扭转模式并未以任何频率发生在电机300上。

再次参照图3，电机300包括一个或多个轴承350(以点画示出)。轴承350中的每个轴承具有轴340延伸通过的中心部分。轴承350中的每个轴承的中心部分附着至轴340。虽然可以使用任何数量的轴承，但是图3所示的示例包括三个轴承，其中一个不同尺寸的轴承只是作为示例示出。如果存在一个以上的轴承，则轴承350中的每个轴承可以是不同的尺寸，它们可以每个是相同的尺寸，或它们可以每个是基本相同的尺寸。增加轴承的数目具有增加轴340的刚度的效果。

电机300包括下保持架360，该下保持架360附着至轴承350中的每个轴承的外部部分。下保持架360包括内环370和外环380。下保持架360的内环370和外环380经由一个或多个径向臂(未示出)被连接。下保持架360的内环370包括柄部385(stalk portion)。柄部385附着至轴承350中的每个轴承的外部部分和线圈组件310的内环315。在轴承350是不同的尺寸的示例中，柄部385可以被交错排列以容纳轴承350的不同直径。

下保持架360的底部部分包括内环370、外环380和一个或多个径向臂。径向臂中的每个径向臂包括螺栓通孔。在一些示例中，电机300可以包括一个或多个阻尼器，该阻尼器附着至下保持架360的径向臂中的每个径向臂，以减少不良的结构噪声。阻尼器中的每个阻尼器可以在螺栓通孔中的每个螺栓通孔形成环。在典型的电机(诸如电机200)中，阻尼器不与下保持架的螺栓通孔一起使用，因为它们会对接头的刚度产生不利影响。然而，阻尼器可以被用于根据本公开的实施方式的配置中，其中轴340适于产生与电机300的操作频率不重叠的自然共振。阻尼材料可以包括例如热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯(TPU)或各种硬度的硅橡胶，或诸如聚碳酸酯的硬塑料。阻尼材料可以基于电机300的操作频率、轴340的自然共振或两者而被改变。

图4是根据本公开的实施例的被配置用于频率隔离的电机的另一个示例的横截面图。参照图4，电机400包括线圈组件410。线圈组件410包括一个或多个被布置成圆形结构的线圈。线圈组件410的一个或多个线圈被附接至线圈组件410的内环415。电机400包括围绕线圈组件410的外圆周的环420。一个或多个磁体430附着至环420的内表面上，使得它们与线圈组件410的线圈邻近。在一些示例中，磁体中的每个磁体可以对应于线圈组件410的相应线圈。

电机400包括轴440，该轴440延伸通过线圈组件410的圆形结构的中心部分并且为电机400提供旋转轴线。轴440被配置为产生与电机400的操作频率不重叠的自然共振。

在一个示例中，用于构造轴440的材料的密度可以被调整，以产生与电机400的操作频率不重叠的自然共振。例如，基于电机400的操作频率，轴440可以是包括钢、不锈钢、钛、铍铜、铍或它们的任何组合的金属复合物。这些材料仅仅是示例性的，并且根据电机400的操作频率可以使用任何材料。在该示例中，电机400的自然共振可以被调整，使得轴440具有中空构造。在轴440是中空的示例中，轴440可以具有约2毫米至约4毫米的壁厚。在一些示例中，可以通过调整壁厚来改变轴440的刚度，使得自然共振不与电机400的操作频率相重叠。在一些示例中，可以增加轴440的直径以改变轴440的刚度，使得自然共振不与电机400的操作频率相重叠。例如，轴440可以具有约10毫米至约15毫米的直径。

轴440可以由任何材料制成，例如，钢、不锈钢、钛、铍铜或铍。上表2示出了以钢的轴材料为示例的弯曲模式频率。

参照上表2，未标记的频率指示轴弯曲模式，标记为*的频率指示电机模式，标记为Δ的频率指示下保持架挠曲模式。在该示例中，下保持架挠曲模式是下保持架改变形状或挠曲的模式。如上表2和图3所示，当轴440的轴材料为钢时，模式1(M1)为电机模式，模式2(M2)、模式3(M3)、模式4(M4)和模式5(M5)为下保持架挠曲模式，并且模式6(M6)为轴弯曲模式。

如上表2和图4所示，钢轴440的低频模式、M2、M3、M4和M5由下保持架460中的移动控制。在电机400被拴接至另一个部件的示例中，附加的刚度可以出现。在一些示例中，可以并入对下保持架460的修改，以增加下保持架460的刚度并且提高模式的频率。例如，钢轴440的低频模式、M2、M3、M4和M5可以更高地移位。如表2所示，当与表1所示的任何典型电机相比时，电机400的轴弯曲模式以明显更高的频率发生。此外，如表2所示，轴扭转模式并未以任何频率发生在电机400上。

再次参照图4，电机400包括一个或多个轴承450(以点画示出)。轴承450中的每个轴承具有轴440延伸通过的中心部分。轴承450中的每个轴承的中心部分附着至轴440。虽然可以使用任何数量的轴承，但是图4所示的示例包括两个不同尺寸的轴承只是作为示例示出。如果存在一个以上的轴承，则轴承450中的每个轴承可以是不同的尺寸，它们可以每个是相同的尺寸，或它们可以每个是基本相同的尺寸。增加轴承的数目会增加轴440的刚度。

电机400包括下保持架460，该下保持架460附着至轴承450中的每个轴承的外部部分。下保持架460包括内环470和外环480。下保持架460的内环470和外环480经由一个或多个径向臂(未示出)被连接。下保持架460的内环470包括柄部485。柄部485附着至轴承450中的每个轴承的外部部分和线圈组件410的内环415。在轴承450是不同的尺寸的示例中，柄部485可以被交错排列以容纳轴承450的不同直径。

下保持架460的底部部分包括内环470、外环480和一个或多个径向臂。径向臂中的每个径向臂包括螺栓通孔。在一些示例中，电机400可以包括一个或多个阻尼器，该阻尼器附着至下保持架460的径向臂中的每个径向臂，以减少不良的结构噪声。阻尼器中的每个阻尼器可以在螺栓通孔中的每个螺栓通孔周围形成环。在典型的电机(诸如电机200)中，阻尼器不与下保持架的螺栓通孔一起使用，因为它们会对接头的刚度产生不利影响。然而，阻尼器可以被用于根据本公开的实施方式的配置中，其中轴440适于产生与电机400的操作频率不重叠的自然共振。阻尼材料可以包括例如TPE、TPU或各种硬度的硅橡胶，或诸如聚碳酸酯的硬塑料。阻尼材料可以基于电机400的操作频率、轴440的自然共振或两者而被改变。

图5是根据本公开的实施例的被配置以减少结构噪声的电机500的示例底部部分图的示图。电机500包括线圈组件510。线圈组件510包括一个或多个被布置成圆形结构的线圈。线圈组件510的一个或多个线圈被附接至线圈组件510的内环515。电机500包括围绕线圈组件510的外圆周的环520。一个或多个磁体530附着至环520的内表面，使得一个或多个磁体与线圈组件510的线圈邻近。在一些示例中，磁体中的每个磁体对应于线圈组件510的相应线圈。电机500包括轴540，该轴540被配置为减少由轴540的扭转模式造成的结构噪声、声学噪声或两者。轴540被配置为产生与电机的操作频率不重叠的自然共振，以减少由轴540的扭转模式造成的结构噪声和声学噪声。

如图5所示，电机500的自然共振可以被调整，使得轴540具有中空构造。在一些示例中，轴540可以具有窄部和宽部。窄部的直径可以是约1毫米至约4毫米，并且宽部的直径可以是约3毫米至约7毫米。在一个示例中，窄部可以具有约3毫米的直径，并且宽部可以具有约5毫米的直径。在一些示例中，宽部、窄部或两者可以是中空的。图5所示的示例示出了轴540具有中空的结构。

在一个示例中，用于构造轴540的材料的密度可以被调整，以产生与电机500的操作频率不重叠的自然共振。例如，基于电机500的操作频率，轴540可以是包括钢、不锈钢、钛、铍铜、铍或它们的任何组合的金属复合物。这些材料仅仅是示例性的，并且根据电机500的操作频率可以使用任何材料。在轴540是中空的情况的示例中，轴540可以具有约8毫米至约12毫米的壁厚。在一些示例中，可以通过调整壁厚来改变轴540的刚度，使得自然共振不与电机500的操作频率相重叠。在一些示例中，可以增加轴540的直径以改变轴540的刚度，使得自然共振不与电机500的操作频率相重叠。例如，当轴540具有中空构造时，轴540可以具有约10毫米至约15毫米的直径以及约2毫米至约4毫米的壁厚。当轴540具有实心结构时，轴540的直径可以为从约8毫米至约12毫米。

再次参照图5，电机500包括一个或多个轴承550。轴承550中的每个轴承具有轴540延伸通过的中心部分。轴承550中的每个轴承的中心部分附着至轴540。可以使用任何数量的轴承，并且如果存在一个以上的轴承，则轴承550中的每个轴承可以是不同的尺寸，它们可以各自是相同的尺寸，或它们可以各自是基本相同的尺寸。

电机500包括下保持架560，该下保持架560附着至轴承550中的每个轴承的外部部分。下保持架560包括内环570和外环580。下保持架560的内环570和外环580经由一个或多个径向臂585被连接。下保持架560的内环570包括柄部(未示出)。柄部附着至轴承550中的每个轴承的外部部分和线圈组件510的内环515。在轴承550是不同尺寸的示例中，柄部可以交错排列以容纳轴承550的不同直径。

下保持架560的底部部分包括内环570、外环580和一个或多个径向臂585。径向臂585中的每个径向臂包括螺栓通孔590。在一些示例中，电机500可以包括一个或多个阻尼器595，该一个或多个阻尼器595附着至下保持架560的径向臂585中的每个径向臂，以减少不良的结构噪声。阻尼器595中的每个阻尼器可以在螺栓通孔590中的每个螺栓通孔周围形成环。在典型的电机中，例如电机200中，阻尼器不与下保持架的螺栓通孔一起使用，因为它们会对接头的刚度产生不利影响。然而，阻尼器可用于根据本公开的实施方式，轴540适于产生与电机500的操作频率不重叠的自然共振的配置中。阻尼材料可以包括例如TPE、TPU或各种硬度的硅橡胶，或诸如聚碳酸酯的硬塑料。阻尼材料可以基于电机500的工作频率、轴540的自然共振或两者而被改变。

图6是根据本公开的实施例的被配置用于频率隔离的电机600的另一个示例的横截面图。参照图6，电机600包括线圈组件610。线圈组件610包括一个或多个被布置成圆形结构的线圈。线圈组件610的一个或多个线圈被附接至线圈组件610的内环615。电机600包括围绕线圈组件610的外圆周的环620。一个或多个磁体630附着至环620的内表面，使得它们与线圈组件610的线圈邻近。在一些示例中，磁体中的每个磁体可以对应于线圈组件610的相应线圈。

电机600包括轴640，该轴640延伸通过线圈组件610的圆形结构的中心部分并且为电机600提供旋转轴线。轴640被配置为产生与电机600的操作频率不重叠的自然共振。在一些示例中，轴640可以具有窄部和宽部。窄部的直径可以是约1毫米至约4毫米，并且宽部的直径可以是约3毫米至约7毫米。在一个示例中，窄部可以具有约3毫米的直径，并且宽部可以具有约5毫米的直径。在一些示例中，宽部、窄部或两者可以是中空的。图6所示的示例示出了轴640具有窄部和宽部，该窄部和宽部两者都具有中空构造。

在一个示例中，用于构造轴640的材料的密度可以被调整，以产生与电机600的操作频率不重叠的自然共振。例如，基于电机600的操作频率，轴640可以是包括钢、不锈钢、钛、铍铜、铍或它们的任何组合的金属复合物。这些材料仅仅是示例性的，并且根据电机600的操作频率可以使用任何材料。在一些示例中，电机300的自然共振可以被调整，使得轴640具有中空构造。在轴640是中空的情况的示例中，轴640可以具有约2毫米至约4毫米的壁厚。在一些示例中，可以通过调整壁厚来改变轴640的刚度，使得自然共振不与电机600的操作频率相重叠。在一些示例中，可以增加轴640的直径以改变轴640的刚度，使得自然共振不与电机600的操作频率相重叠。例如，当轴640具有中空构造时，轴640可以具有约10毫米至约15毫米的直径。

轴640可以由任何材料制成，例如，钢、不锈钢、钛、铍铜或铍。上表2示出了以钢的轴材料为示例的弯曲模式频率。

参照上表2，未标记的频率指示轴弯曲模式，标记为*的频率指示电机模式，并且标记为Δ的频率指示下保持架挠曲模式。在该示例中，下保持架挠曲模式是下保持架改变形状或挠曲的模式。如上表2和图6所示，当轴640的轴材料为钢时，模式1(M1)为电机模式，模式2(M2)、模式3(M3)、模式4(M4)和模式5(M5)为下保持架挠曲模式，并且模式6(M6)为轴弯曲模式。

如上表2和图6所示，钢轴640的低频模式、M2、M3、M4和M5由下保持架660中的移动控制。在电机600被拴接至另一个部件的示例中，附加的刚度可以出现。在一些示例中，可以并入对下保持架660的修改，以增加下保持架660的刚度并且提高模式的频率。例如，钢轴640的低频模式、M2、M3、M4和M5可以更高地移位。如表2所示，当与表1所示的任何典型电机相比时，电机300的轴弯曲模式以明显更高的频率发生。此外，如表2所示，轴扭转模式并未以任何频率发生在电机600上。

再次参照图6，电机600包括一个或多个轴承650(以点画示出)。轴承650中的每个轴承具有轴640延伸通过的中心部分。轴承650中的每个轴承的中心部分附着至轴640。虽然可以使用任何数量的轴承，但是图6所示的示例包括三个轴承，三个轴承中的一个轴承是不同的尺寸并且只是作为示例示出。如果存在一个以上的轴承，则轴承650中的每个轴承可以是不同的尺寸，它们可以每个是相同的尺寸，或它们可以每个是基本相同的尺寸。增加轴承的数目具有增加轴640的刚度的效果。

电机600包括下保持架660，该下保持架660附着至轴承650中的每个轴承的外部部分。下保持架660包括内环670和外环680。下保持架660的内环670和外环680经由一个或多个径向臂(未示出)被连接。下保持架660的内环670包括柄部685。柄部685附着至轴承650中的每个轴承的外部部分和线圈组件610的内环615。在轴承650是不同尺寸的示例中，柄部685可以被交错排列以容纳轴承650的不同直径。

下保持架660的底部部分包括内环670、外环680和一个或多个径向臂。径向臂中的每个径向臂包括螺栓通孔。在一些示例中，电机600可以包括一个或多个阻尼器，该阻尼器附着至下保持架660的径向臂中的每个径向臂，以减少不良的结构噪声。阻尼器中的每个阻尼器可以在螺栓通孔中的每个螺栓通孔的周围形成环。在典型的电机(诸如电机200)中，阻尼器不与下保持架的螺栓通孔一起使用，因为它们会对接头的刚度产生不利影响。然而，阻尼器可以被用于根据本公开的实施方式的配置中，其中轴640适于产生与电机600的操作频率不重叠的自然共振的配置中。阻尼材料可以包括例如TPE、TPU或各种硬度的硅橡胶，或诸如聚碳酸酯的硬塑料。阻尼材料可以基于电机600的操作频率、轴640的自然共振或两者而被改变。

图7是根据本公开的实施例的麦克风组件700的示例的横截面图。如图7所示，麦克风组件700包括设备外壳710、柔性印刷电路板(PCB)720、支架730、阻尼器740和麦克风750。在一些示例中，垫圈780可以被定位在柔性PCB720和支架730之间。设备外壳710可以是将麦克风组件700连接到其中的任何设备的外壳或其一部分。示例性设备包括并且不限于图像捕获设备、图像稳定设备、无人机或它们的组合。

设备外壳710包括端口715，以允许音频波行进到麦克风750。柔性PCB 720包括端口725，以允许音频波的行进到麦克风750。刚性元件760包括端口765，以允许音频波的行进到麦克风750。在一些示例中，网状物770可以被附接至柔性PCB 720，以覆盖端口725。网状物770可以是网状材料或膜状材料。例如，网状材料可以是聚酯单丝。网状材料可以具有低于700瑞利(Rayls)的抗声性。期望的是刚性的网状材料，声音的传输主要是通过网状材料的孔隙。例如，网状材料可以具有高于1x 10⁶N/m的刚度。膜状材料可以是硅材料、聚酯单丝、聚四氟乙烯(PTFE)材料或任何合适的材料。期望的是具有弹性的膜状材料。例如，膜状材料可以具有10N/m至50N/m的刚度。膜状材料可以是透气性的，或非透气性的。

阻尼器740被耦接至设备外壳710和柔性PCB 720。在一些示例中，阻尼器740经由刚性元件760、胶带或它们的组合被耦接至柔性PCB 720。在本示例中，阻尼器740的刚度是基于电机的模态分析和电机轴的共振。阻尼器740可以由例如TPE、TPU或各种硬度的硅橡胶，或诸如聚碳酸酯的硬塑料制成。用于阻尼器740的材料可以基于电机的操作频率、电机轴的自然共振或两者而被改变。在电机轴的共振是低频率的示例中，可以使用具有低刚度的阻尼器来减少不良的结构噪声。在电机轴的共振是高频率的示例中，可以使用具有高刚度的阻尼器来减少不良的结构噪声。

除非另有说明，所有范围包括端点两者和端点之间的所有数字。与范围相关的“约”或“大约”的使用适用于范围的两端。因此，“约20至30”旨在覆盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。

复数元件、部件或步骤可以由单个集成元件、组件或步骤提供。备选地，单个集成元件、部件或步骤可以被划分为单独的复数元件、部件或步骤。描述一个元件、部件或步骤的“一”或“一个”的公开内容并不旨在排除附加的元件、部件或步骤。

可以理解的是，上述描述旨在说明而不是限制。在阅读上述描述后，除了所提供的示例之外，许多实施例以及许多应用对于本领域技术人员将是显而易见的。在下面的权利要求中省略了本文所公开的主题的任何方面，这并不是对这些主题的否认，也不应该视为发明人不认为这些主题是所公开的发明主题的一部分。

虽然已经结合某些实施例对公开的内容进行了描述，但是应该理解的是，公开的内容并不限于所公开的实施例。相反，旨在覆盖所附权利要求范围内包括的各种修改和等同布置，该范围应该被给予最宽泛的解释，以便包含法律所允许的所有此类修改和等同结构。

Claims

1.一种手持图像稳定设备，包括：

外壳，包括第一端口；

电机组件，被附接至所述外壳，所述电机组件包括多个电机；

印刷电路板PCB，包括第二端口，其中所述第二端口与所述第一端口基本上对齐；

阻尼器，其经由刚性元件连接至所述PCB，并且被设置在所述外壳和所述PCB之间，其中所述阻尼器被配置为减少来自所述多个电机的声学噪声；

麦克风，被附接至所述PCB的与所述刚性元件相反的表面并且被配置为经由所述第一端口和所述第二端口检测音频波，其中所述音频波包括来自所述多个电机的声学噪声。

2.根据权利要求1所述的手持图像稳定设备，其中所述阻尼器的刚度是基于所述多个电机的共振的。

3.根据权利要求2所述的手持图像稳定设备，其中所述阻尼器的所述刚度随着所述多个电机的所述共振降低而降低，或随着所述多个电机的所述共振增加而增加。

4.根据权利要求1所述的手持图像稳定设备，其中所述阻尼器包括与所述第一端口对齐的第三端口，以允许所述音频波行进到所述麦克风。

5.根据权利要求1所述的手持图像稳定设备，还包括：

框架，所述框架包括：

第一部分，连接至所述多个电机的第一电机，

第二部分，连接至所述多个电机的第二电机，以及

第三部分，连接至所述多个电机的第三电机。

6.根据权利要求5所述的手持图像稳定设备，其中所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分被循序地连接，以提供三轴线旋转。

7.根据权利要求1所述的手持图像稳定设备，其中所述多个电机中的每个电机包括：

线圈组件，包括多个线圈，所述多个线圈被布置成圆形结构；

环，围绕所述线圈组件的外表面；

多个磁体，附着至所述环的内表面，其中所述多个磁体中的每个磁体对应于所述多个线圈中的相应线圈；以及

轴，所述轴延伸通过所述圆形结构的中心部分，并且为所述电机提供旋转轴线，其中所述轴被配置为产生与所述电机的操作频率不重叠的自然共振。

8.根据权利要求7所述的手持图像稳定设备，还包括：

多个轴承，具有中心部分，所述轴通过所述中心部分延伸，其中所述多个轴承中的每个轴承的所述中心部分附着至所述轴。

9.根据权利要求8所述的手持图像稳定设备，还包括：

下保持架，附着至所述多个轴承中的每个轴承的外部部分，所述下保持架的底部部分包括多个径向臂，其中所述多个径向臂中的每个径向臂包括螺栓通孔。

10.根据权利要求9所述的手持图像稳定设备，还包括：

多个阻尼器，附着至所述多个径向臂中的每个径向臂，使得所述多个阻尼器中的每个阻尼器在所述螺栓通孔中的每个螺栓通孔周围形成环。

11.一种手持图像稳定设备，包括：

外壳，包括第一端口；

阻尼器，其经由刚性元件连接至所述PCB，并且被设置在所述外壳和所述PCB之间，其中所述阻尼器包括硅橡胶部件，所述硅橡胶部件被配置为减少来自所述多个电机的声学噪声；

麦克风，被附接至所述PCB的与所述刚性元件相反的表面并且被配置为经由所述外壳检测来自所述多个电机的振动噪声；以及

框架，所述框架包括：

第一部分，连接至所述多个电机的第一电机，

第二部分，连接至所述多个电机的第二电机，以及

第三部分，连接至所述多个电机的第三电机。

12.根据权利要求11所述的手持图像稳定设备，其中所述阻尼器的刚度是基于所述多个电机的共振。

13.根据权利要求12所述的手持图像稳定设备，其中所述阻尼器的所述刚度随着所述多个电机的所述共振增加而增加。

14.根据权利要求12所述的手持图像稳定设备，其中所述阻尼器的所述刚度随着所述多个电机的所述共振降低而降低。

15.根据权利要求11所述的手持图像稳定设备，其中所述阻尼器包括与所述第一端口对齐的第三端口，以允许音频波行进到所述麦克风。

16.根据权利要求11所述的手持图像稳定设备，其中所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分被循序地连接，以提供三轴线旋转。

17.根据权利要求11所述的手持图像稳定设备，其中所述多个电机中的每个电机包括：

环，围绕所述线圈组件的外表面；

18.根据权利要求17所述的手持图像稳定设备，其中所述轴是中空构造。

19.根据权利要求17所述的手持图像稳定设备，其中所述轴具有第一直径和第二直径。

20.根据权利要求19所述的手持图像稳定设备，其中所述第一直径为约1毫米至约4毫米，并且所述第二直径为约3毫米至约7毫米。