激光雷达及其旋转驱动组件的制作方法

1.本发明实施例涉及激光探测领域，尤其涉及一种激光雷达及其旋转驱动组件。


背景技术：

2.激光雷达是激光主动探测传感器设备的一种统称，用于获取激光雷达与物体之间的距离。
3.在工作过程中，激光雷达的发射器发射出激光光束，激光光束遇到物体后产生漫反射，一部分返回并被激光雷达的接收器所接收，根据发送和接收激光光束的时间间隔乘以光速，再除以2，即可计算出激光雷达与物体的距离，并且，随着激光雷达的旋转部分带动发射器和接收器不断地旋转进行空间扫描，实现对目标区域三维轮廓的探测。
4.为了保证激光雷达的工作可靠性，就需要激光雷达的旋转驱动组件具有较高的可靠性，能够保证激光雷达的旋转部分稳定地旋转。
5.因此，如何提高激光雷达的旋转驱动组件的可靠性，成为亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明实施例解决的技术问题是提供一种激光雷达及其旋转驱动组件，以提高旋转驱动组件的可靠性。
7.为解决上述问题，本发明实施例提供一种旋转驱动组件，用于驱动激光雷达中，包括：
8.旋转支架，具有圆筒部；
9.转子，具有整体圆环结构，固定于所述旋转支架，套装于所述圆筒部的外部，所述转子的轴线与所述圆筒部的轴线重合，所述转子的介质为充磁磁钢；
10.定子，具有圆环结构，套装于所述转子的内部或外部，在所述定子的直径方向上与所述转子之间具有间隙，且所述定子的轴线与所述圆筒部的轴线重合。
11.可选地，所述圆筒部包括第一轴肩面和第二轴肩面；
12.所述旋转驱动组件还包括：
13.主轴，设置于所述圆筒部的内部，并具备分别位于其两端部的固定部和轴向支撑部；
14.轴承轴向固定部件，套装并固定于所述固定部；
15.轴向支撑轴承，套装于所述主轴和所述圆筒部之间，包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的两端面分别轴向支撑于所述第一轴肩面和所述轴承轴向固定部件的端面，所述第二轴承的两端面分别轴向支撑于所述第二轴肩面和所述轴向支撑部的轴向支撑面。
16.可选地，所述轴向支撑轴承包括法兰轴承或薄壁深沟球轴承，且所述第一轴承和所述第二轴承相同。
17.可选地，所述第一轴承和所述第二轴承关于所述主轴的轴向中心横截面对称。
18.可选地，还包括：
19.接收电路板，具有环形结构，固定于所述旋转支架，套装于所述圆筒部的外部，所述接收电路板的轴线与所述圆筒部的轴线重合，设有适于固定激光雷达的无线接收线圈的凹槽，所述凹槽的开口位于与所述旋转支架相对的一面。
20.可选地，所述接收电路板套装于所述转子和所述定子二者中直径较大的一者的外部。
21.可选地，还包括：
22.发射电路板，所述发射电路板与所述定子电连接。
23.可选地，还包括：
24.无线发射线圈，所述无线发射线圈与所述发射电路板电连接，且所述无线发射线圈与无线接收线圈在所述主轴的轴线方向上相对设置。
25.可选地，所述旋转支架还包括：
26.圆环部，所述圆环部的轴线与所述圆筒部的轴线重合，且所述圆环部的直径大于所述圆筒部的直径；
27.旋转子支架，所述旋转子支架的两端分别连接所述圆筒部和所述圆环部，所述转子固定于所述旋转子支架；
28.支撑凸缘，所述支撑凸缘固定于所述圆环部，且位于与所述转子相对的一侧。
29.为解决上述问题，本发明实施例还提供一种激光雷达，包括如上述的旋转驱动组件；
30.旋转部件，与所述旋转驱动组件的旋转支架固定连接。
31.与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
32.本发明实施例所提供的旋转驱动组件，用于驱动激光雷达中，包括：旋转支架，具有圆筒部；转子，具有整体圆环结构，固定于所述旋转支架，套装于所述圆筒部的外部，所述转子的轴线与所述圆筒部的轴线重合，所述转子的介质为充磁磁钢；定子，具有圆环结构，套装于所述转子的内部或外部，在所述定子的直径方向上与所述转子之间具有间隙，且所述定子的轴线与所述圆筒部的轴线重合。从而，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，在工作过程中，所产生的电磁力使得充磁磁钢介质的转子可以相对于定子旋转，带动旋转支架旋转，实现激光雷达的工作要求。并且，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，由于定子套装于转子的内部或外部，从而可以减小旋转驱动组件在圆筒部轴线方向的尺寸，并提高转子旋转的稳定性；同时由于转子具有整体圆环结构，一方面可以很容易地实现转子与旋转支架之间的固定组装，另一方面，整体环状结构的转子的面积较大且与定子能够在圆周方向的各个位置更均匀地相对，可以提供更稳定的旋转驱动力，更易实现旋转支架的稳定旋转，进而提高旋转驱动组件以及激光雷达的工作可靠性；进一步地，转子的介质为充磁磁钢，具有更高的硬度和刚度，不断旋转过程中更加耐用，从而可以提高本发明实施例所提供的旋转驱动组件以及激光雷达的工作的可靠性。
33.可选方案中，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，所述圆筒部包括第一轴肩面和第二轴肩面；所述旋转驱动组件还包括：主轴，设置于所述圆筒部的内部，并具备分别位于其两端部的固定部和轴向支撑部；轴承轴向固定部件，套装并固定于所述固定部；轴向支撑轴承，套装于所述主轴和所述圆筒部之间，包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的两端面分别轴向支撑于所述第一轴肩面和所述轴承轴向固定部件的端面，所述第二轴承的两
端面分别轴向支撑于所述第二轴肩面和所述轴向支撑部的轴向支撑面。这样，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，通过将第一轴承和第二轴承分别支撑于圆筒部的第一轴肩面和第二轴肩面，并分别通过轴承轴向固定部件和轴向支撑面进一步限制第一轴承和第二轴承的轴向位置，增大了轴向的接触支撑面，不仅可以实现主轴和圆筒部之间的转动支撑，而且可以在轴承的轴向方向上提供支撑，这样可以承受较大的轴向支撑力，减缓轴承的损坏，进一步提高旋转驱动组件的稳定性和可靠性，延长其使用寿命。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
35.图1是本发明实施例所提供的一种旋转驱动组件的结构示意图；
36.图2为本发明实施例所提供的另一旋转驱动组件的结构示意图；
37.图3为本发明实施例所提供的旋转驱动组件的接收电路板的结构示意图；
38.图4为本发明实施例所提供的旋转驱动组件的旋转支架的结构示意图。
具体实施方式
39.为了提高旋转驱动组件的旋转驱动可靠性，本发明实施例提供了一种激光雷达及其旋转驱动组件，其中旋转驱动组件用于驱动激光雷达中的旋转部件旋转，包括：旋转支架，具有圆筒部；转子，具有整体圆环结构，固定于所述旋转支架，套装于所述圆筒部的外部，所述转子的轴线与所述圆筒部的轴线重合，所述转子的介质为充磁磁钢；定子，具有圆环结构，套装于所述转子的内部或外部，在所述定子的直径方向上与所述转子之间具有间隙，且所述定子的轴线与所述圆筒部的轴线重合。
40.本发明实施例所提供的旋转驱动组件，在工作过程中，所产生的电磁力使得充磁磁钢介质的转子可以相对于定子旋转，带动旋转支架旋转，实现激光雷达的工作要求。这样本发明实施例所提供的旋转驱动组件，由于定子套装于转子的内部或外部，从而可以减小旋转驱动组件在圆筒部轴线方向的尺寸，并提高转子旋转的稳定性；同时由于转子具有整体圆环结构，一方面可以很容易地实现转子与旋转支架之间的固定组装，另一方面，整体环状结构的转子的面积较大且与定子能够在圆周方向的各个位置更均匀地相对，可以提供更稳定的旋转驱动力，更易实现旋转支架的稳定旋转，进而提高旋转驱动组件以及激光雷达的工作可靠性；进一步地，转子的介质为充磁磁钢，具有更高的硬度和刚度，不断旋转过程中更加耐用，从而可以提高本发明实施例所提供的旋转驱动组件的可靠性。
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
42.需要说明的是，本说明书所涉及到的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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特
定的方位，以特定的方位构造，因此不能理解为对本发明的限制。
43.请参考图1，图1是本发明实施例所提供的一种旋转驱动组件的结构示意图。
44.如图1所示，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，用于驱动激光雷达中的旋转部件旋转，包括：
45.旋转支架2，具有圆筒部21；
46.转子1，具有整体圆环结构，固定于所述旋转支架2，套装于所述圆筒部21的外部，所述转子1的轴线与所述圆筒部21的轴线重合，所述转子1的介质为充磁磁钢；
47.定子3，具有圆环结构，套装于所述转子1的内部或外部，在所述定子3的直径方向上与所述转子1之间具有间隙，且所述定子3的轴线与所述圆筒部21的轴线重合。
48.可以理解的是，转子1与旋转支架2固定连接，当转子1在外力的作用下旋转时，转子1可以带动旋转支架2以及与旋转支架2固定连接的部件旋转。
49.在一种具体实施方式中，如图1所示，定子3可以套装于转子1的内部，从而转子1的直径较大，与旋转支架2的连接面较大，从而可以更稳定地带动旋转支架2转动；当然，在另一种具体实施方式中，定子3也可以套装于转子1的外部，以适应不同结构的旋转驱动组件的要求。为保证转子1的旋转，并防止在转子1的转动过程中，与定子3发生碰撞，转子1和定子3之间具有间隙。
50.具体地，定子2可以选用电枢，电枢包括电枢铁芯和电枢绕组，电枢铁芯既是主磁路的一部分，又是电枢绕组的支撑部件，在一种具体实施方式中，电枢铁芯的材料可以为硅钢片；电枢绕组是感生电势并产生电磁转矩进行机电能量转换的部分，通过将线圈顺序在各个电枢铁芯上缠绕，并嵌放在电枢铁芯的槽内。如图1中所示，电枢的截面可以为十字型。
51.本发明实施例所提供的旋转驱动组件，在工作过程中，向定子3供电，通电后产生电磁力，所产生的电磁力使得充磁磁钢介质的转子1可以相对于定子3旋转，进而转子1带动与其固定连接的旋转支架2旋转，旋转支架2进一步带动与其连接的包括发射器和接收器在内的旋转部件旋转，实现激光雷达的工作要求。
52.这样，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，定子3套装于转子1的内部或外部，可以减小旋转驱动组件在圆筒部21轴线方向的尺寸，进而可以提高旋转的稳定性；同时由于转子1具有整体圆环结构，一方面可以很容易地实现转子1与旋转支架2之间的固定组装，另一方面，整体环状结构的转子1的面积较大，且与定子3能够在圆周方向的各个位置更均匀地相对，因此，可以提供更稳定的旋转驱动力，更易实现旋转支架2的稳定旋转，进而提高旋转驱动组件以及激光雷达的工作可靠性；进一步地，转子1的介质为充磁磁钢，具有更高的硬度和刚度，不断旋转过程中更加耐用，从而可以进一步提高本发明实施例所提供的旋转驱动组件的可靠性。
53.请结合图1，参考图2，图2为本发明实施例所提供的另一旋转驱动组件的结构示意图。
54.如图中所示，本发明实施例所提供旋转驱动组件，其圆筒部21包括第一轴肩面(图中未以标号示出)和第二轴肩面(图中未以标号示出)；所述旋转驱动组件还包括：主轴4，设置于所述圆筒部21的内部，并具备分别位于其两端部的固定部(图中未以标号示出)和轴向支撑部41；轴承轴向固定部件6，套装并固定于所述固定部；轴向支撑轴承5(示于图2中)，套装于所述主轴4和所述圆筒部21之间，包括第一轴承51和第二轴承52，所述第一轴承51的两
端面分别轴向支撑于所述第一轴肩面和所述轴承轴向固定部件6的端面，所述第二轴承52的两端面分别轴向支撑于所述第二轴肩面和所述轴向支撑部41的轴向支撑面。
55.需要说明的是，本文所述的固定部为图中主轴4的上端部与轴承轴向固定部件6装配的部分，轴向支撑部41不仅支撑第二轴承52，为第二轴承52提供轴向力，而且适于与旋转驱动组件的外壳部分进行连接。
56.当然，容易理解的是，如图1所示，第二轴肩面可以为图中圆筒部21的下端面，只要能够为轴向支撑轴承5提供轴向支撑，并且不妨碍其他结构的安装都是可以的。可以理解的是，第一轴肩面也可以为圆筒部21的上端面，但也需保证将轴向支撑轴承5安装完成后，不妨碍其他结构的安装。
57.在一种具体实施方式中，本发明实施例所提供的旋转驱动组件的轴承轴向固定部件6可以为连接螺母，主轴的固定部为开设于与连接螺母的内螺纹相匹配的外螺纹，从而可以很简单地实现对于第一轴承51的轴向支撑。
58.这样，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，通过将两个第一轴承51和第二轴承52分别支撑于圆筒部21的第一轴肩面和第二轴肩面，并分别通过轴承轴向固定部件6和轴向支撑面进一步限制第一轴承51和第二轴承52的轴向位置，增大了轴向的接触支撑面，不仅可以实现主轴4和圆筒部21之间的转动支撑，而且可以在轴承5轴向方向上提供支撑，并能够承受较大的轴向支撑力，减缓轴承的损坏，进一步提高旋转驱动组件的稳定性和可靠性，延长其使用寿命。
59.请参考图1，在一种具体实施方式中，所述轴向支撑轴承5可以为薄壁深沟球轴承，薄壁深沟球轴承整体嵌入主轴4和圆筒部21之间的间隙中，由于薄壁深沟球轴承的径向厚度较薄，能够满足在主轴4和圆筒部21之间的间隙安装的要求，且能够支撑于第一轴肩面和第二轴肩面，承受轴向作用力，当然，为了保证上下两端受力的均衡性，所述第一轴承51和所述第二轴承52相同。
60.当然，在另一种具体实施方式中，如图2所示，所述轴向支撑轴承5还可以为法兰轴承，法兰轴承的法兰部支撑于第一轴肩面或第二轴肩面，承受轴向作用力。
61.进一步地，为了提高对圆筒部支撑的稳定性，所述第一轴承51和所述第二轴承52还可以关于所述主轴的轴向中心横截面对称。
62.可以理解的是，主轴的轴向中心横截面是指在主轴的轴向方向上主轴的中心所在的横截面。
63.激光雷达工作过程中，转子1会带动旋转支架2以及与旋转支架2连接的旋转部件转动，实现对激光雷达四周的三维轮廓的探测，但在转动过程中，电源持续为旋转驱动组件提供电能。
64.为了向旋转驱动组件提供电能，请结合图1，参考图3，图3为本发明实施例所提供的旋转驱动组件的接收电路板的结构示意图；
65.如图中所示，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，还包括：接收电路板7，接收电路板7具有环形结构，固定于所述旋转支架2，套装于所述圆筒部21的外部，所述接收电路板7的轴线与所述圆筒部21的轴线重合，设有适于固定激光雷达的无线接收线圈71的凹槽72，所述凹槽72的开口位于与所述旋转支架2相对的一面。
66.这样，在工作过程中，在转子1带动旋转支架2转动的同时，无线接收线圈71接收电
能，并将其传输至接收电路板7，从而接收电路板7可以将电能进一步传输至激光雷达的上方需要用电的各个部件，包括发射器等，保证激光雷达的工作。
67.可以看出，在接收电路板7上开设固定无线接收线圈71的凹槽72，一方面，可以很方便地实现无线接收线圈71的安装设置，使结构更加紧凑，使激光雷达可以更小型化，并方便激光雷达的组装；另一方面，也方便无线接收线圈71与接收电路板7之间的电能传输。
68.然而，无线接收线圈71的电能获取是通过无线传输实现的，在激光雷达的工作过程中，除了电能的传输外，还需进行信号的传输，信号传输设备通常设置于主轴4的内孔中，如果无线接收线圈71与所述主轴4的距离过近，会产生电磁干扰。
69.为此，为了降低电磁干扰，请参考图1，在一种具体实施方式中，本发明实施例所提供的所述接收电路板7套装于所述转子1的外部。这样，接收电路板7和无线接收线圈71均距离主轴较远，可以减小激光雷达工作过程中，信号传输和电能传输过的电磁干扰。
70.容易理解的是，除了接收电路板，如图1所示，本发明实施例所提供的旋转驱动组件还包括：发射电路板8，所述发射电路板8与所述定子3电连接。这样，利用发射电路板8为定子3提供电能，定子3产生的电磁力使得转子1可以相对于定子3旋转。
71.当然，为了实现无线接收线圈71的电能的接收，本发明实施例所提供的旋转驱动组件，还包括无线发射线圈81，所述无线发射线圈81与所述发射电路板8电连接，且所述无线发射线圈81与无线接收线圈71在所述主轴的轴线方向上相对设置。
72.发射电路板8与无线发射线圈81电连接，通过发射电路板8为无线电发射线圈81提供电能，无线发射线圈81与无线接收线圈71相对设置，从而向无线接收线圈71传输电能，实现电能的无线传输。
73.当然，所述无线发射线圈81与无线接收线圈71环绕所述主轴4设置，并相对于所述主轴4位于所述转子1和/或所述定子3的外侧。
74.为了方便激光雷达的旋转部件与旋转支架的连接，本发明还提供一种旋转支架，请参考图4，图4为本发明实施例所提供的旋转驱动组件的旋转支架的结构示意图。
75.在一种具体实施方式中，本发明实施例所提供的旋转驱动组件的所述旋转支架2还包括：圆环部23，所述圆环部23的轴线与所述圆筒部21的轴线重合，且所述圆环部23的直径大于所述圆筒部21的直径；旋转子支架22，所述旋转子支架22的两端分别连接所述圆筒部21和所述圆环部23，所述转子1固定于所述旋转子支架22；支撑凸缘24，所述支撑凸缘24固定于所述圆环部23，且位于与所述转子1相对的一侧。
76.可以理解的是，旋转子支架22的数量可以为多个，根据旋转子支架22的设置，使得旋转支架2可以在减小重量的同时，保证对于其他器件，比如转子1、接收电路板7等的固定；而根据圆环部23的设置，则可以使得旋转支架2的结构更加稳定，保证旋转驱动组件的稳定性；支撑凸缘24用于实现对位于旋转支架2上方的发射部以及接收部的支撑和连接。
77.为解决前述问题，本发明实施例还提供一种激光雷达，包括如前述的旋转驱动组件；旋转部件，与所述旋转驱动组件的旋转支架固定连接。
78.本发明实施例所提供的激光雷达，其旋转驱动组件，由于定子套装于转子的内部或外部，从而可以减小旋转驱动组件在圆筒部轴线方向的尺寸，并提高转子旋转的稳定性；同时由于转子具有整体圆环结构，一方面可以很容易地实现转子与旋转支架之间的固定组装，另一方面，整体环状结构的转子的面积较大且与定子能够在圆周方向的各个位置更均
匀地相对，可以提供更稳定的旋转驱动力，更易实现旋转支架的稳定旋转，进而提高旋转驱动组件以及激光雷达的工作可靠性；进一步地，转子的介质为充磁磁钢，具有更高的硬度和刚度，不断旋转过程中更加耐用，从而可以提高本发明实施例所提供的旋转驱动组件的可靠性。
79.虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。