CN206297738U - 云台电机、云台、拍摄装置及飞行器 - Google Patents

Abstract

一种云台电机、云台、拍摄装置及飞行器，所述电机用于驱动所述云台(100)的轴组件(101)转动，所述电机(102)包括电机线圈(1)和设于所述电机线圈上的测温元件(2)，所述测温元件用于与控制模块(3)电连接，所述控制模块用于根据所述测温元件检测的实时温度，来调节该电机线圈的输入电流。本实用新型通过在电机线圈上直接增加测温元件，监测电机线圈的实时温度，根据实时温度来控制电机线圈的输入电流，从而控制电机输出的力矩，不仅能够最大限度的发挥电机的力矩特性，还能防止电机烧毁。

Description

云台电机、云台、拍摄装置及飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器动力装置技术领域，尤其涉及一种云台电机、云台、拍摄装置及飞行器。

背景技术

电机作为重要的动力源，应用非常广泛。在将电机负载调节平衡后，电机正常工作所需力矩较小，电机的电流也会较小。但是，当电机负载不平衡或者电机高速运动时所受风阻较大时，电机需要持续输出较大力矩以维持其平衡状态，这就导致电机线圈持续发热，如果电机线圈的散热环境不理想，造成大量热量集聚在电机线圈上，这可能会导致电机因过热烧毁，最终导致电机所在的云台发生故障，造成云台的返修，给用户带来不便。

目前，在云台摄像机中，为了避免烧毁云台中的电机，云台的惯性测量单元(即IMU，Inertial measurement unit)可以根据其发出的电流指令建立电流模型，通过该电流模型来估算电机温度，如果连续输出电流超过某一门限电流并累计一段时间后，则认为电机过热并将电机关闭，从而实现电机的保护。

但该电流模型无法准确的估算出电机线圈的真实温度，会存在电机已经过热而未启动电机的保护或者电机线圈在散热条件较好的情况下过早保护这两种情况的发生，从而影响云台的正常使用。例如，电机由于温度过高而启动保护后，立即对云台重新上电，惯性测量单元需要重新通过上述电流模型来估算电机温度，直到符合启动电机保护的条件时，才会开会启动电机保护，而惯性测量单元估算电机温度需要一定的时间，然而电机在云台重新上电时已经处于高温条件下，这就会导致电机因过热烧毁。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种云台电机、云台、拍摄装置及飞行器。

具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

本实用新型提供的一种云台电机，所述电机用于驱动所述云台的轴组件转动，所述电机包括电机线圈，所述电机还包括设于所述电机线圈上的测温元件，所述测温元件用于与控制模块电连接，所述控制模块用于根据所述测温元件检测的实时温度，来调节该电机线圈的输入电流。

可选地，当所述测温元件检测的实时温度小于第一温度阈值时，所述电机线圈的输入电流被控制为正常的输入电流；并当所述测温元件检测的实时温度大于或等于第一温度阈值时，所述电机线圈的输入电流被调节为预设电流阈值。

可选地，当所述测温元件检测的实时温度大于或等于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述电机线圈的输入电流被调节为预设电流阈值。

可选地，当所述测温元件检测的实时温度大于或等于第二温度阈值时，所述电机被关闭。

可选地，所述测温元件贴附在所述电机线圈上。

可选地，所述测温元件设于所述电机线圈的内部。

可选地，所述测温元件是模拟温度传感器或数字温度传感器。

本实用新型提供的一种云台，包括轴组件和惯性测量单元，所述云台还包括上述云台电机、以及控制所述电机的控制模块，所述电机用于驱动所述轴组件转动。

可选地，所述控制模块是电调模块，所述电调模块设于所述电机上，且所述电调模块被设定为，周期性获取所述测温元件检测的实时温度。

本实用新型提供的一种拍摄装置，包括上述云台和搭载在所述云台上的承载物。

可选地，所述承载物为摄像机。

本实用新型提供的一种飞行器，包括机身以及上述拍摄装置，所述拍摄装置安装在所述机身上。

由以上本实用新型实施例提供的技术方案可见，本实用新型通过在电机线圈上直接增加测温元件，监测电机线圈的实时温度，根据实时温度来控制电机线圈的输入电流，从而控制电机输出的力矩，不仅能够最大限度的发挥电机的力矩特性，还能避免电机因过热而烧毁，达到保护电机的作用。

另外，本实施例提供的电机适用于各种应用场景，例如飞行器领域。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型一实施例中的飞行器的立体图；

图2是本实用新型一实施例中的云台结构框图；

图3是本实用新型一实施例中的电机结构框图；

图4是本实用新型一实施例中的控制模块的工作流程图；

图5是本实用新型一实施例中的又一电机的结构框图。

附图标记：

100：云台；101：轴组件；102：电机；103：电调模块；104：惯性测量单元；200：承载物；300：机身；1：电机线圈；2：测温元件；3：控制模块。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

另外，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供的拍摄装置可以作为摄影、照相、监测、采样的辅助装置，可搭载于飞行器、船舶、车辆或飞船等领域。所述拍摄装置包括云台100和搭载在所述云台100上的承载物200。

其中，所述云台100用以实现所述承载物200的固定、随意调节所述承载物200的姿态(例如：改变所述承载物200的高度、倾角和/或方向)和使所述承载物200稳定保持在确定的姿态上。

可选地，所述承载物200可以为摄像机，也可为传感器等。

参见图1，本实施例以摄像装置应用于飞行器领域进行说明。所述飞行器包括机身300、安装于机身300内的电池以及所述拍摄装置。

其中，机身300可用于安装所述拍摄装置，例如，将所述拍摄装置的云台100安装在所述机身300上。所述电池用于为所述云台100中的电机102提供电能。

可选地，所述飞行器可为无人飞行器、遥控飞机等飞行器。

参见图2，本发明提供的一种云台100，所述云台100包括轴组件101、用于驱动所述轴组件101转动的电机102和控制所述电机102的控制模块3。

可选地，对于三轴云台而言，所述云台可设有三个电机102，如偏航轴电机102、横滚轴电机102和俯仰轴电机102，在上述三个电机102的分别驱动下，云台100上的承载物200可分别绕偏航轴、横滚轴和俯仰轴转动。

所述云台100还包括惯性测量单元104和电调(即电子调速器，Electronic SpeedControl，简称ESC)模块103。其中，惯性测量单元104测量云台的偏航轴、横滚轴和俯仰轴这三个轴的姿态角和加速度值。所述电调模块103与所述云台电机102的数量相同，并各电调模块103对应配设在每个电机102的底部，通过所述电调模块103控制相应电机102的转速。每个电调模块103均通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线与所述惯性测量单元104电连接，从而实现两者的通信。

可选地，所述控制模块3是所述电调模块103，通过每个电调模块103分别控制该电调模块103对应的电机102的工作。当然，所述控制模块3还可以集成至所述云台的其他控制单元中。

参见图3，本实施例提供的一种云台电机102，用于驱动所述云台100的轴组件101转动，所述电机102包括电机线圈1和测温元件2。在本实施方式中，所述测温元件2设于所述电机线圈1上。其中，所述测温元件2用于与控制模块3电连接，所述控制模块3用于根据所述测温元件2检测的实时温度，来调节该电机线圈1的输入电流。

电机102工作时，需要对电机线圈1通入感应电势或者电流，而电机线圈1的温度大小决定了整个电机102的温度，通过设置测温元件2来及时反馈电机线圈1的实时温度，以准确获取电机102的温度，从而准确、快速地启动电机102保护，防止电机102因过热烧毁。

测温元件2的类型可根据测量精度的需求进行选择。所述测温元件2可以是模拟温度传感器，例如热电阻、热电偶等温度传感器件；或者数字温度传感器，以更加精确地检测电机线圈1的实时温度大小，提高控制电机线圈1输入电流的灵敏度。

测温元件2的固定方式是根据实际情况(例如：测温元件2的厚度、大小、形状等)来设定的。

可选地，所述测温元件2贴附在所述电机线圈1上。通过贴附的方式固定，使得测温元件2能够直接与电机线圈1接触，能够提高温度检测的精确度，从而提升启动电机102保护的及时性。

可选地，所述电机102还包括紧固件，所述紧固件用于将所述测温元件2固定在所述电机线圈1上。通过设置紧固件，能够将测温元件2更加牢靠地固定在电机线圈1上，防止电机102在高速运转的环境下，测温元件2从电机线圈1上脱落，从而导致不能及时获取电机线圈1的实时温度，在这种情况下，电机102可能会因为温度过高而烧毁，给用户造成损失。

为更快检测到电机线圈1的最高温度，所述测温元件2设于所述电机线圈1的内部，例如，电机线圈1在缠绕时，将所述测温元件2包裹在电机线圈1的内部，不仅能够将测温元件2牢牢固定，同时由于电机线圈1内部散热环境最差，将测温元件2设置在机线圈1的内部能够及时检测到电机线圈1的最高温度，从而及时启动电机102保护。

所述控制模块3能够实时获取所述温度元件2所检测的电机线圈1的实时温度T。

可选地，所述控制模块3周期性获取所述测温元件2检测的实时温T度。其中，控制模块3从测温元件2中读取电机线圈温度的时间周期可根据需要设定。例如，控制模块3每隔20ms从测温元件2中读取电机线圈1的实时温度T，以使得控制模块3能够及时根据电机线圈1的温度选择保护策略。

可选地，参见图4，所述控制模块3是电调模块103，能够及时获取电机线圈1的温度信息，从而提高电机102防护的及时性。

又参见图4，电调模块103周期性获取所述测温元件2检测的实时温度T，并将所述周期性获取的实时温度T发送至云台的惯性测量单元104，由所述惯性测量单元104进行后续的数据处理。

可选地，惯性测量单元104在数据处理后发送控制命令(例如电流指令、电机102开/关指令)至所述电调模块103，由所述电调模块103根据所述控制命令对所述电机102进行控制。通过电调模块103的转接，惯性测量单元104可较为简单地实现对电机线圈1的控制。

为防止电机102温度过高导致电机102烧毁，可选地，设置第一温度阈值T1和预设电流阈值I1。其中，电机线圈1的温度等于第一温度阈值T1时，该电机线圈1的输入电流记作I0，则预设电流阈值I1<I0。

参见图5，所述惯性测量单元104接收到所述电调模块103发送的实时温度T后，会将实时温度T与第一温度阈值T1进行比较，并根据比较结果来控制所述电调模块103给对应电机线圈1的输入电流I的大小。

当所述测温元件2检测的实时温度T小于第一温度阈值T1时，所述电机线圈1的输入电流I被控制为正常的输入电流。即惯性测量单元104在判断出T<T1时，则控制所述电调模块103给对应的电机线圈1输入正常的输入电流。

在T<T1时，惯性测量单元104会判断电机102处于正常工作，且电机102温度处于正常温度范围，电机线圈1的当前输入电流I为正常电流范围，无需通过限制电机线圈1的输入电流来防止电机102温度过高。

并当所述测温元件2检测的实时温度T大于或等于第一温度阈值T1时，所述电机线圈1的输入电流I被调节为预设电流阈值I1。即惯性测量单元104在判断出T≥T1时，则控制所述电调模块103给对应的电机线圈1输入I1大小的电流。

在T≥T1时，控制模块3判断电机线圈1的温度过高，电机102存在烧毁的可能，需要限制电机线圈1的输入电流，以防止电机线圈1的热量进一步集聚，从而可能导致电机102烧毁。

并且，当T≥T1时，若电机102所需的电流大于预设电流阈值I1，则限制该电机线圈1的输入电流I为预设电流阈值I1，防止该电机102温度过高而烧毁，同时能够最大限度地发挥电机102的力矩特性。

可选地，为进一步防止电机102温度过高导致电机102烧毁，设置大于第一温度阈值T1的第二温度阈值T2，将T1与T2之间的温度范围作为温度预警范围。

又参见图5，惯性测量单元104在判断出电机线圈1的实时温度T大于或等于第一温度阈值T1后，接着比较所述电机线圈1的实时温度值与第二温度阈值T2的大小。

当所述测温元件2检测的实时温度T大于或等于第一温度阈值T1且小于第二温度阈值T2时，所述电机线圈1的输入电流I被调节为预设电流阈值I1。即惯性测量单元104在判断出T1≤T<T2时，则控制所述电调模块103给对应的电机线圈1输入I1大小的电流。

在T1≤T<T2时，惯性测量单元104判断电机线圈1的实时温度T位于温度预警范围，电机线圈1的输入电流I过大，电机线圈1上的热量不能及时散出，导致电机线圈1的温度过高，电机102存在烧毁的可能，需要及时限制电机线圈1的输入电流，以防止电机线圈1的热量进一步集聚，从而可能导致电机102烧毁。

当所述测温元件2检测的实时温度T大于或等于第二温度阈值T2时，所述电机102被关闭。即惯性测量单元104在判断出T>T2时，则关闭所述电机102。

在T>T2时，惯性测量单元104会判断电机线圈1的温度已超出温度最大值，如不及时关闭电机102进行保护，电机102烧毁的可能性非常大。

可选地，电机102被关闭的方式可根据需要进行选择。例如，通过自动控制的方式，所述控制模块3在判断出所述电机线圈1的实时温度T大于或等于第二温度阈值T2时，则发送关闭信号(例如，调节所述电机线圈1的输入电流I为零)至电机102以关闭所述电机102，防止电机102烧毁。或者，通过手动的方式关闭电机102，控制模块3发出关闭电机102的提示信号，由用户手动关闭所述电机102，以防止电机102烧毁。

可选地，T1＝60°，T2＝70°。

当控制模块3判断出T<60°时，则判断电机102正常工作，控制电机线圈1的输入电流I为正常的输入电流。

当控制模块3判断出60°≤T<70°时，则判断电机线圈1的输入电流I过大，限制该电机线圈1的输入电流I为预设电流阈值I1，防止电机线圈1的热量进一步聚集。

当控制模块3判断出T≥70°时，则判断该电机102温度过高，超过温度安全范围，为防止电机102烧毁，直接关闭该电机102。

综上所述，本实用新型通过在电机线圈1上直接增加测温元件2，监测电机线圈1的实时温度，根据实时温度来控制电机线圈1的输入电流，从而控制电机102输出的力矩，不仅能够最大限度的发挥电机102的力矩特性，还能防止电机102因过热而烧毁，从而对电机102进行保护。另外，本实施例提供的电机102适用于各种应用场景，例如飞行器领域。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种云台电机，所述电机用于驱动所述云台的轴组件转动，所述电机包括电机线圈，其特征在于，所述电机还包括设于所述电机线圈上的测温元件，所述测温元件用于与控制模块电连接，所述控制模块用于根据所述测温元件检测的实时温度，来调节该电机线圈的输入电流。

2.如权利要求1所述的云台电机，其特征在于，当所述测温元件检测的实时温度小于第一温度阈值时，所述电机线圈的输入电流被控制为正常的输入电流；并当所述测温元件检测的实时温度大于或等于第一温度阈值时，所述电机线圈的输入电流被调节为预设电流阈值。

3.如权利要求2所述的云台电机，其特征在于，当所述测温元件检测的实时温度大于或等于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述电机线圈的输入电流被调节为预设电流阈值。

4.如权利要求3所述的云台电机，其特征在于，当所述测温元件检测的实时温度大于或等于第二温度阈值时，所述电机被关闭。

5.如权利要求1所述的云台电机，其特征在于，所述测温元件贴附在所述电机线圈上。

6.如权利要求5所述的云台电机，其特征在于，所述测温元件设于所述电机线圈的内部。

7.如权利要求1所述的云台电机，其特征在于，所述测温元件是模拟温度传感器或数字温度传感器。

8.一种云台，包括轴组件和惯性测量单元，其特征在于，所述云台还包括权利要求1-7任一项所述的云台电机、以及控制所述电机的控制模块，所述电机用于驱动所述轴组件转动。

9.如权利要求8所述的云台，其特征在于，所述控制模块是电调模块，所述电调模块设于所述电机上，且所述电调模块被设定为，周期性获取所述测温元件检测的实时温度。

10.一种拍摄装置，其特征在于，包括权利要求8-9任一项所述的云台和搭载在所述云台上的承载物。

11.如权利要求10所述的拍摄装置，其特征在于，所述承载物为摄像机。

12.一种飞行器，包括机身，其特征在于，所述飞行器还包括权利要求10-11任一项所述的拍摄装置，所述拍摄装置安装在所述机身上。