CN207213554U - 一种小型空心霍尔电机三轴云台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小型空心霍尔电机三轴云台，包括横滚电机、航向电机、俯仰电机、第一连接臂、第二连接臂、主板和负载安装平台，俯仰电机、横滚电机和航向电机均为空心霍尔电机，电机固定轴之间呈沿空间坐标轴三个方向互相垂直，俯仰电机的底面设有负载安装平台，所述主板设置在横滚电机内的上端部，所述空心霍尔电机的固定轴和连接臂的内部均为空心，连通负载安装平台与主板。其产生的有益效果是，缩短线缆长度且走线也更流畅，力矩扰动更小，云台稳定性更好；采用线性霍尔以减少磁编码器板的空间占用，减轻了云台重量和减少了云台占用空间，在旋转装置驱动摄像装置转动时，线缆不会弯折，降低了弯折对线缆的损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及云台结构及其应用领域，尤其涉及一种小型空心霍尔电机三轴云台。
背景技术
云台是用于安装负载装置的支撑工作台，通常用于安装摄像机、照相机等成像装置。将成像装置固定在云台上时，通过云台带动成像装置运动可改变其位置和角度，以实现主动跟踪和定位被拍摄目标。云台带动成像装置的运动还可用于补偿环境扰动（如不良振动）对成像装置位姿的影响，确保成像装置处于稳定的工作状态。由于结构设计、空间规划、硬件选型等原因，现有的云台体积较大，难以突破瓶颈实现进一步小型化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种小型空心霍尔电机三轴云台。
为实现上述目的，本实用新型的一种小型空心霍尔电机三轴云台，包括横滚电机、航向电机、俯仰电机、第一连接臂、第二连接臂、主板和负载安装平台，所述俯仰电机、横滚电机和航向电机均为空心霍尔电机，所述空心霍尔电机固定轴之间呈沿空间坐标轴三个方向互相垂直设置，所述第一连接臂的一端与航向电机底面固定连接，另一端固定连接在横滚电机的一侧，横滚电机底面与第二连接臂的一端固定连接，第二连接臂的另一端固定连接在航向电机的一侧，所述俯仰电机的底面设有负载安装平台，所述主板设置在横滚电机内的上端部，所述空心霍尔电机的固定轴和连接臂的内部均为空心，连通负载安装平台与主板。
进一步地，本装置还包括摄像装置和导线，所述摄像装置安装在负载安装平台上，摄像装置和空心霍尔电机的导线穿过空心连接臂和霍尔电机的空心轴与主板的接线端连接。
进一步地，空心霍尔电机包括转动外壳、驱动板、固定轴、定子绕组、霍尔元件、转子磁钢和转动轴，所述固定轴内部空心，设置在壳体内部中心位置，一端伸出壳体，固定轴上方固定驱动板，所述霍尔元件和定子绕组自上而下依次围绕固定轴固定在固定轴四周，所述转子磁钢环绕定子绕组设置，和转动外壳固定连接。
进一步地，还包括固定连接部和电机压盖，所述固定连接端与转动外壳可转动的互相连接，所述电机压盖设置在固定连接部上端部，对固定连接部压紧固定。
为了对俯仰电机机臂形变进行监控，还包括IMU板和IMU传感器，所述IMU板设置在俯仰电机下方，所述IMU传感器与IMU板连接。
进一步地，还包括载体安装平台，所述载体安装平台固定在航向电机的底面上。
进一步地，还包括载体装置，所述载体装置固定在载体安装平台上，所述载体装置为手持结构、无人机、机器人或载人飞机。
根据权利要求4所述的小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：还包括载体装置，所述载体装置固定在载体安装平台上，所述载体装置为手持结构、无人机、机器人或载人飞机。
本实用新型的小型空心霍尔电机三轴云台，通过采用空心霍尔电机与具有中空腔体的连接臂把绕线走在电机内部，这样线缆不需要缠绕在电机及其悬臂上，可以缩短线缆长度且走线也更流畅；同时采用线性霍尔以减少磁编码器板的空间占用，减轻了云台重量和减少了云台占用空间，实现云台小型化，轻量化设计；同时，在旋转装置驱动摄像装置转动时，线缆不需要随着旋转装置和其悬臂进行弯折，降低了弯折对线缆的损伤，延长设备使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的小型空心霍尔电机三轴云台三维图；
图2是本实用新型的小型空心霍尔电机三轴云台主视图；
图3是本实用新型的小型空心霍尔电机三轴云台左视图；
图4是本实用新型的小型空心霍尔电机三轴云台俯视图；
图5是图2的A-A方向剖视图；
图中：1是航向电机，2是横滚电机，3是俯仰电机，4是摄像装置，5是第一连接臂，6是第二连接臂，7是载体安装平台，8是电机驱动板，9是霍尔元件，10是固定轴，11是导线，12是转子磁钢，13是轴承，14是转动外壳，15是IMU板，16是IMU传感器，17是连接轴，18是固定连接部，19是定子绕组，20是电机压盖。
具体实施方式
如图，本实用新型的小型空心霍尔电机三轴云台，主要由摄像装置4、主板、导线11、横滚电机2、航向电机1、俯仰电机3、第一连接臂5、第二连接臂6和负载安装平台7组成，其中横滚电机2、航向电机1和俯仰电机3均为空心霍尔电机。
空心霍尔电机主要由壳体、电机驱动板8、固定轴10、定子绕组18、霍尔元件9、转子磁钢12和连接轴17组成，壳体分为上方的固定连接部18和下方的转动外壳14，固定连接部18和转动外壳14之间转动连接，固定轴10的内部空心，设置在壳体内部中心位置，固定轴上方的固定连接部18内设有驱动板8，驱动板8上方设有电机压盖20，电机压盖20设置在固定连接部18上端面，并通过螺钉和固定连接部18连接，对驱动板8压紧固定。环绕固定轴10设有连接轴17，连接轴17和固定轴10之间通过轴承13转动连接。霍尔元件9和定子绕组19设置在转动外壳14内，自上而下依次围绕固定轴10与连接轴17连接，转子磁钢12环绕定子绕组19设置，与转动外壳14的内壁固定连接，转动外壳14通过壳体下壁与固定轴10连接。
横滚电机2、航向电机1和俯仰电机3的固定轴沿着坐标轴的三个方向互相垂直设置，其中航向电机1的固定连接部上端面上固定一个载体安装平台7，转动外壳的底面与第一连接臂5的一端固定连接，第一连接臂5的另一端与横滚电机2的固定连接部连接固定，横滚电机2的的转动外壳的底面与第二连接臂6的一端固定连接，第二连接臂6的另一端与俯仰电机3的固定连接部固定连接，俯仰电机3的转动外壳的底面设有负载安装平台，负载安装平台与俯仰电机3的固定连接部固定连接，负载安装平台上固定连接摄像装置4。俯仰电机3、横滚电机2、航向电机1的固定轴和连接臂的内部均为空心，连通负载安装平台与主板。
在俯仰电机3壳体内的转动外壳下端面上设有一块IMU板15，IMU板15上还设置有一个IMU传感器16。在横滚电机2内部顶端设置有一块主板，主板与横滚电机2的固定连接部连接固定。摄像装置4、IMU传感器16和空心霍尔电机的导线11穿过空心的连接臂和霍尔电机内的空心固定轴与主板的接线端连接。
由于负载安装平台和主板之间连通，摄像装置4、IMU传感器16和空心霍尔电机的导线直接穿过空心连接臂和霍尔电机的空心固定轴与主板的接线端连接，这种连接方式，不仅缩短了摄像装置线缆的长度，改善了视频信号的传输质量；同时，在旋转装置驱动摄像装置转动时，线缆不需要随着旋转装置和其悬臂进行弯折，降低了弯折对线缆的损伤，延长设备使用寿命。
在实际使用中，首先将装置通过载体安装平台7连接到载体装置上，载体装置为手持结构、无人机、机器人或载人飞机等。安装完成后，通过横滚电机2、航向电机1和俯仰电机3的转动外壳带动连接臂和摄像装置转动，可以实现安装在负载安装平台上的摄像装置4在x、y、z三个轴向方向自由度的转动，可以根据需要拍摄对象的位置变化，不断改变摄像装置的位置和角度，在主板的控制下，实现主动跟踪和定位被拍摄目标的目的。同时，在俯仰电机转动外壳底面设置IMU板15，当IMU板15发生形变时，数据传送到IMU传感器16，随时监测俯仰电机3机臂的形变，减小由于形变造成的误差。
同时云台带动摄像装置的运动还可用于补偿环境扰动（如不良振动）对成像装置位姿的影响，确保成像装置处于稳定的工作状态。
Claims (7)
1.一种小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：包括横滚电机（2）、航向电机（1）、俯仰电机（3）、第一连接臂（5）、第二连接臂（6）、主板和负载安装平台，所述俯仰电机（3）、横滚电机（2）和航向电机（1）均为空心霍尔电机，所述空心霍尔电机固定轴（10）之间呈沿空间坐标轴三个方向互相垂直设置，所述第一连接臂（5）的一端与航向电机（1）底面固定连接，另一端固定连接在横滚电机（2）的一侧，横滚电机（2）底面与第二连接臂（6）的一端固定连接，第二连接臂（6）的另一端固定连接在航向电机（1）的一侧，所述俯仰电机（3）的底面设有负载安装平台，所述主板设置在横滚电机（2）内的上端部，所述空心霍尔电机的固定轴（10）和连接臂的内部均为空心，连通负载安装平台与主板。
2.根据权利要求1所述的小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：还包括摄像装置（4）和导线（11），所述摄像装置（4）安装在负载安装平台上，摄像装置（4）和空心霍尔电机的导线（11）穿过空心连接臂和霍尔电机的空心轴与主板的接线端连接。
3.根据权利要求1所述的小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：所述空心霍尔电机包括转动外壳（14）、驱动板（8）、固定轴（10）、定子绕组（19）、霍尔元件（9）、转子磁钢（12）和转动轴，所述固定轴（10）内部空心，设置在壳体内部中心位置，一端伸出壳体，固定轴（10）上方固定驱动板（8），所述连接轴（17）环绕固定轴（10）设置，所述霍尔元件（9）和定子绕组（19）自上而下依次围绕连接轴（17）固定在固定轴（10）四周，所述转子磁钢（12）环绕定子绕组（19）设置，和转动外壳（14）固定连接，所述转动外壳（14）通过壳体下壁与固定轴（10）固定连接。
4.根据权利要求3所述的小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：还包括固定连接部（18）和电机压盖，所述固定连接端与转动外壳（14）可转动的互相连接，所述电机压盖设置在固定连接部（18）上端部，对固定连接部（18）压紧固定。
5.根据权利要求1所述的小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：还包括IMU板（15）和IMU传感器（16），所述IMU板（15）设置在俯仰电机（3）下方，所述IMU传感器（16）与IMU板（15）连接。
6.根据权利要求1所述的小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：还包括载体安装平台（7），所述载体安装平台（7）固定在航向电机（1）的底面上。
7.根据权利要求4所述的小型空心霍尔电机三轴云台，其特征在于：还包括载体装置，所述载体装置固定在载体安装平台（7）上，所述载体装置为手持结构、无人机、机器人或载人飞机。
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2017
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