CN218958765U - 用于激光雷达的电机组件、激光雷达及载具*** - Google Patents

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Abstract

提供一种用于激光雷达的电机组件、激光雷达及载具***。电机组件包括：安装底板，具有定子座定位槽；电路板，与所述安装底板定位装配；定子座，位于所述定子座定位槽内并与所述定子座定位槽定位装配，所述定子座具有背向所述安装底板凸出的定子定位凸起；以及，绕组定子，套设于所述定子定位凸起，并与所述定子定位凸起定位装配。

Description

用于激光雷达的电机组件、激光雷达及载具***
技术领域
本公开涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种用于激光雷达的电机组件、激光雷达及载具***。
背景技术
激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达***。随着自动驾驶技术的不断发展，激光雷达弥补了传统摄像头的缺陷，逐渐成为自动驾驶或者高级辅助驾驶的最重要传感器之一。
机械式激光雷达、固态式激光雷达和半固态式激光雷达是激光雷达的几种常见类型。转镜式激光雷达是半固态式激光雷达的一种。在转镜式激光雷达中，电机组件是其核心部件之一，其中，反射镜设于电机组件的外转子表面，随外转子旋转从而将激光束反射至空间的一定影响范围内，以此实现激光雷达较为全面地探测扫描。
在转镜式激光雷达中，电机组件所输出转矩和转速的精度，是决定激光雷达工作性能的一项重要因素。
实用新型内容
本公开实施例提供了一种用于激光雷达的电机组件、激光雷达及载具***，以提高电机组件的组装精度，进而提高电机组件所输出转矩和转速的精度，实现改善激光雷达工作性能的目的。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于激光雷达的电机组件，包括：安装底板，具有定子座定位槽；电路板，与安装底板定位装配；定子座，位于定子座定位槽内并与定子座定位槽定位装配，定子座具有背向安装底板凸出的定子定位凸起；以及绕组定子，套设于定子定位凸起，并与定子定位凸起定位装配。
根据本公开的一个方面，提供了一种激光雷达，包括前述方面的电机组件。
根据本公开的一个方面，提供了一种载具***，包括前述方面的激光雷达。
本公开实施例提供的电机组件在组装时，安装底板、电路板、定子座和绕组定子之间无需使用工装定位，相对位置精度比较容易管控，不但可以简化组装工艺，还可以提高电机组件的组装精度，这样可以提高电机组件所输出转矩和转速的精度，有效改善激光雷达工作性能。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
图1是根据本公开一些示例性实施例的电机组件的安装底板、电路板、定子座和绕组定子在定位配合后的俯视结构示意图；
图2是根据本公开一些示例性实施例的电机组件的安装底板的俯视结构示意图；
图3是根据本公开一些示例性实施例的电机组件的电路板的俯视结构示意图；
图4是根据本公开一些示例性实施例的电机组件的定子座的俯视结构示意图；
图5是根据本公开一些示例性实施例的电机组件的绕组定子的俯视结构示意图；以及，
图6是外转子型无刷直流电机组件的基本结构的纵向截面示意图。
附图标记说明：
100-电机组件；110-安装底板；120-电路板；130-定子座；140-绕组定子；
111-第一定位销；112-第二定位销；113-定子座定位槽；1131-第一定位部；
1132-第二定位部；121-位置传感器；122-第一定位孔；123-第二定位孔；
131-第三定位部；132-第四定位部；133-定子定位凸起；134-第五定位部；
135-第六定位部；141-第七定位部；142-第八定位部；143-铁芯；144-绕组；
145-齿槽；114-电路板容置槽；200-外转子型无刷直流电机组件；210-安装底板；
220-电路板；230-定子座；240-绕组定子；250-转轴；260-永磁体外转子；270-反射镜。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在相关技术中，激光雷达的电机组件的一些主要部件之间借助工装实现定位，不仅增加了工艺的复杂性，而且容易受到工装精度的影响，从而导致电机组件的组装精度波动较大，进而无法保证电机组件所输出转矩和转速的精度稳定。
基于此，本公开实施例提供了一种用于激光雷达的电机组件、激光雷达及载具***，以提高电机组件的组装精度，进而提高电机组件所输出转矩和转速的精度，实现改善激光雷达工作性能的目的。
如图1至图5所示，本公开一些实施例提供的用于激光雷达的电机组件100，包括安装底板110、电路板120、定子座130和绕组定子140，其中，安装底板110具有定子座定位槽113，电路板120与安装底板110定位装配，定子座130位于定子座定位槽113内并与定子座定位槽113定位装配，而且该定子座130具有背向安装底板110凸出的定子定位凸起133，绕组定子140套设于定子定位凸起133，并与定子定位凸起133定位装配。在图1中，仅示出了电机组件100的部分主要部件。
在本公开实施例中，两个结构之间定位装配可以理解为，两个结构在相结合或者相靠近部分的基本尺寸相同，公差带满足一定的关系，从而使得两个结构可以相互限定位置，固定连接后的结构较为稳固、连接精度较高。电路板120与安装底板110、定子座130与安装底板110在定位后可以通过螺钉或螺栓等紧固件实现固定连接，本公开实施例对于这些部件的固定连接方式不做具体限定。
在本公开实施例电机组件100的设计中，安装底板110、电路板120、定子座130和绕组定子140任意之间的相对位置精度比较容易管控，相比相关技术，由于主要部件之间无需使用工装定位，这样不但简化了组装工艺，而且可以提高电机组件100的组装精度，从而提高电机组件100所输出转矩和转速的精度，能够有效改善激光雷达的工作性能。
在本公开实施例中，电机组件100可以为外转子型无刷直流电机组件。绕组定子140的俯视结构如图5所示意，其包括具有多个齿槽145的铁芯143，以及缠绕于铁芯143的齿槽145上的绕组144。
在一些实施例中，电路板120上设有多个位置传感器121。如图1所示，在本公开的一些实施例中，多个位置传感器121可以采用磁敏式位置传感器，例如基于霍尔效应的霍尔传感器，数量设置为3个。3个霍尔传感器是能够保持无刷直流电机旋转的最小数量。在本公开的其它实施例中，位置传感器121还可以采用光电式位置传感器或者电磁式位置传感器等。
在一些实施例中，也可以将位置传感器设置在电路板之外的其它部件上，例如，将位置传感器设置在安装底板上，本公开对于位置传感器的安装位置不做具体限定。
参考图6所示，其示意了一些外转子型无刷直流电机组件的基本结构，该电机组件200包括安装底板210、电路板220、定子座230、绕组定子240、转轴250、永磁体外转子260等，其中，转轴250随永磁体外转子260一起转动。
该电机组件200应用于转镜式激光雷达时，永磁体外转子260的表面还设有用于反射激光的反射镜270。电路板220上的位置传感器(图中未示出)根据永磁体外转子260位置的变化，沿着一定次序对绕组定子240上绕组的电流进行换流，即检测永磁体外转子260的磁极相对绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换。此类电机组件200是采用半导体开关器件来实现电子换相的，具有可靠性高、无换相火花、机械噪声低等优点。
在电机组件内，位置传感器的设置位置至关重要，一般涉及各相位置传感器之间的相对位置关系和各位置传感器与各相绕组(U相绕组、V相绕组、W相绕组)之间的相对位置关系。如图1和图3所示，将多个位置传感器121设置在电路板120上，各位置传感器121之间的相对位置关系可以在电路板120(例如柔性电路板FPC)的贴片工艺中管控，而各位置传感器121与各相绕组之间的相对位置关系，可以在电机组件100的组装工艺中管控。
如上所述，由于安装底板110、电路板120、定子座130和绕组定子140任意之间的相对位置精度比较容易管控，因此，各位置传感器121与各相绕组之间可以获得较高的相对位置精度，从而位置传感器121对位置的检测更加准确，可以进一步提高电机组件100所输出转矩和转速的精度，改善激光雷达的工作性能。
如图1、图2和图3所示，在一些实施例中，安装底板110具有第一定位销111和第二定位销112，电路板120具有与第一定位销111定位配合的第一定位孔122，以及与第二定位销112定位配合的第二定位孔123。电路板120在安装底板110上的安装定位可以通过第一定位销111与第一定位孔122、以及第二定位销112与第二定位孔123的配合来实现。为便于安装，第一定位销111与第一定位孔122的定位配合、第二定位销112与第二定位孔123的定位配合可以为间隙配合。
如图1、图2和图3所示，在本公开的一些实施例中，安装底板110还具有电路板容置槽114，电路板容置槽114与电路板120的部分边缘形状相配合，电路板120的至少一部分位于电路板容置槽114内，其中，第一定位销111和第二定位销112设于电路板容置槽114内。
电路板容置槽114可以对电路板120在安装底板110上的组装位置进行预定位，可以减少电路板120在与安装底板110组装后的整体厚度，还对电路板120的边缘具有一定保护作用。
如图2和图4所示，在本公开的一些实施例中，定子座定位槽113的周向上具有第一定位部1131和第二定位部1132，定子座130具有与第一定位部1131定位配合的第三定位部131，以及与第二定位部1132定位配合的第四定位部132。
在这些实施例中，定子座130在安装底板110上的安装定位通过第一定位部1131与第三定位部131、以及第二定位部1132与第四定位部132的配合来实现。为便于安装，第一定位部1131与第三定位部131的定位配合、第二定位部1132与第四定位部132的定位配合可以为间隙配合。
如图2和图4所示，在本公开的一些实施例中，第一定位部1131和第二定位部1132可以分布于定子座定位槽113的径向方向上，例如在定子座定位槽113的径向方向上相对布置。第一定位部1131和第二定位部1132在定子座定位槽113的周向上均衡分布，可以使得对定子座130的定位更加精确、稳固和可靠。
在本公开的一些实施例中，第一定位部1131与第三定位部131之间的定位配合、第二定位部1132与第四定位部132之间的定位配合分别为凸凹配合。
如图2和图4所示，在一些实施例中，为了便于加工制作，第一定位部1131设计为第一定位凹部，第二定位部1132为第二定位凹部，第三定位部131为与第一定位凹部形状相配合的第一定位凸部，第四定位部132为与第二定位凹部形状相配合的第二定位凸部。
在本公开实施例中，两个结构的形状相配合可以理解为，两个结构在相结合或者相靠近部分的轮廓基本相同(在忽略误差的前提下)，例如，两个结构中，其中一个呈半圆弧形凹陷，另一个呈半圆弧形凸起，可以基本拼合在一起。
第一定位凹部和第二定位凹部的具体形状不限，例如可以呈三角形、方形、半圆弧形等等。在一些实施例中，第一定位凹部和第二定位凹部在一平行于安装底板的基准面上的正投影分别呈半圆弧形，即，第一定位凹部和第二定位凹部沿定子座定位槽113的深度方向(垂直于图2中纸面方向)延伸并且具有弧形表面，例如具有半圆弧形表面。
在本公开的一些其它实施例中，第一定位部和第二定位部也可以分别为定位凸部，或者其中一个为定位凸部，另一个为定位凹部，第三定位部和第四定位部的形状与其凸凹配合。
如4和图5所示，在本公开的一些实施例中，定子定位凸起133的周向上具有第五定位部134和第六定位部135，绕组定子140具有与第五定位部134定位配合的第七定位部141，以及与第六定位部135定位配合的第八定位部142。绕组定子140在定子座130上的安装定位通过第五定位部134与第七定位部141、以及第六定位部135与第八定位部142的配合来实现。在一些实施例中，第五定位部134与第七定位部141的定位配合、第六定位部135与第八定位部142的定位配合可以为过盈配合。
如图2和图4所示，在本公开的一些实施例中，第五定位部134和第六定位部135可以分布于定子定位凸起133的径向方向上，例如在定子定位凸起133的径向方向上相对布置，这样，可以使得对绕组定子140的定位更加精确、稳固和可靠。
在本公开的一些实施例中，第五定位部134与第七定位部141之间的定位配合、第六定位部135与第八定位部142之间的定位配合分别为凸凹配合。如图4和图5所示，在一些实施例中，为了便于加工制作，第五定位部134设计为第三定位凹部，第六定位部135为第四定位凹部，第七定位部141为与第三定位凹部形状相配合的第三定位凸部，第八定位部142为与第四定位凹部形状相配合的第四定位凸部。
如图4和图5所示，在一些实施例中，第七定位部141和第八定位部142分别为定位键，第三定位凹部和第四定位凹部的形状与其相应配合。定位键在绕组定子140上可以是过盈装配，也可以是焊接装配。
在本公开的一些其它实施例中，第五定位部和第六定位部也可以分别为定位凸部，或者其中一个为定位凸部，另一个为定位凹部，第七定位部和第八定位部的形状与其凸凹配合。
在本公开的一些实施例中，电机组件100为应用于激光雷达的旋转镜电机组件，且还包括永磁体外转子以及固定于永磁体外转子表面的反射镜(可参见图6所示)。
本公开实施例还提供一种电机，包括上述的电机组件100以及罩壳、风扇、接线盒等其它常规部件。电机的产品类型不限，例如可以外外转子电机。由于电机组件100的组装精度提升，因此电机的输出转矩和转速的精度也相应提升，应用于激光雷达中，可以支持激光雷达实现更佳的工作性能。
本公开实施例还提供一种激光雷达，包括前述实施例的电机组件100。由于电机组件100的组装精度提升，电机组件100所输出转矩和转速的精度提升，因此激光雷达可以实现更佳的工作探测性能。
激光雷达的主要结构通常包括激光器、接收器、信号处理单元和旋转机构，其中，旋转机构可以包括本公开上述实施例提供的电机组件。
可理解的，激光雷达的使用场景包括但不限于各种载具***、路端探测装置、码头监控、路口监控、工厂等具有多个传感器的***中。在一些示例中，激光雷达例如可以设置在道路两侧或道路的交叉口处，以用于获取道路的路况图像或道路上行驶的机动车的相关图像。在另一些示例中，激光雷达例如可以设置在载具***上，激光雷达的多个激光雷达设置在载具***的不同位置处，以获取载具***前方、后方或两侧的对象。
在一些实施例中，激光雷达为转镜式激光雷达，反射镜设置在电机组件的永磁体外转子上、被电机组件带动旋转，从而可以将激光束反射至空间的一定影响范围内。
本公开实施例还提供一种载具***，包括前述实施例的激光雷达。
载具***包括但不限于车辆、飞行器、无人机、船只等。在激光雷达作为车载传感器时，车辆的具体类型不限，例如可以为自动驾驶车辆。激光雷达在车辆上的具体安装位置不限，例如可以安装在车辆的顶部或者前部。基于激光雷达的上述有益效果，车辆的驾驶安全性和驾驶体验感受也相应提升。
以下描述本公开的一些示例性方案。
方案1.一种用于激光雷达的电机组件，包括：
安装底板，具有定子座定位槽；
电路板，与所述安装底板定位装配；
定子座，位于所述定子座定位槽内并与所述定子座定位槽定位装配，所述定子座具有背向所述安装底板凸出的定子定位凸起；以及
绕组定子，套设于所述定子定位凸起，并与所述定子定位凸起定位装配。
方案2.根据方案1所述的电机组件，其中，
所述安装底板具有第一定位销和第二定位销；
所述电路板具有与所述第一定位销定位配合的第一定位孔，以及与所述第二定位销定位配合的第二定位孔。
方案3.根据方案2所述的电机组件，其中，
所述安装底板还具有与所述电路板的部分边缘形状相配合的电路板容置槽，所述电路板的至少一部分位于所述电路板容置槽内，所述第一定位销和所述第二定位销设于所述电路板容置槽内。
方案4.根据方案1至3中任一项所述的电机组件，其中，
所述电路板上设有多个位置传感器。
方案5.根据方案1至4中任一项所述的电机组件，其中，
所述定子座定位槽的周向上具有第一定位部和第二定位部；
所述定子座具有与所述第一定位部定位配合的第三定位部，以及与所述第二定位部定位配合的第四定位部。
方案6.根据方案5所述的电机组件，其中，
所述第一定位部和所述第二定位部分布于所述定子座定位槽的径向方向上。
方案7.根据方案5或6所述的电机组件，其中，
所述第一定位部为第一定位凹部，所述第二定位部为第二定位凹部；
所述第三定位部为与所述第一定位凹部形状相配合的第一定位凸部，所述第四定位部为与所述第二定位凹部形状相配合的第二定位凸部。
方案8.根据方案7所述的电机组件，其中，
所述第一定位凹部和所述第二定位凹部在平行于所述安装底板的基准面上的正投影分别呈半圆弧形，所述第一定位凹部和所述第二定位凹部沿所述定子座定位槽的深度方向延伸并且具有弧形表面。
方案9.根据方案1至8中任一项所述的电机组件，其中，
所述定子定位凸起的周向上具有第五定位部和第六定位部；
所述绕组定子具有与所述第五定位部定位配合的第七定位部，以及与所述第六定位部定位配合的第八定位部。
方案10.根据方案9所述的电机组件，其中，
所述第五定位部和所述第六定位部分布于所述定子定位凸起的径向方向上。
方案11.根据方案9或10所述的电机组件，其中，
所述第五定位部为第三定位凹部，所述第六定位部为第四定位凹部；
所述第七定位部为与所述第三定位凹部形状相配合的第三定位凸部，所述第八定位部为与所述第四定位凹部形状相配合的第四定位凸部。
方案12.根据方案11述的电机组件，其中，
所述第七定位部和所述第八定位部分别为定位键。
方案13.根据方案1至12中任一项所述的电机组件，其中，
所述电机组件为旋转镜电机组件，且还包括永磁体外转子以及固定于所述永磁体外转子表面的反射镜。
方案14.一种电机，包括根据方案1至13中任一项所述的电机组件。
方案15.一种激光雷达，包括根据方案1至13中任一项所述的电机组件。
方案16.一种载具***，包括根据方案15所述的激光雷达。
应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，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，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种用于激光雷达的电机组件，其特征在于，所述电机组件包括：
安装底板，具有定子座定位槽；
电路板，与所述安装底板定位装配；
定子座，位于所述定子座定位槽内并与所述定子座定位槽定位装配，所述定子座具有背向所述安装底板凸出的定子定位凸起；以及
绕组定子，套设于所述定子定位凸起，并与所述定子定位凸起定位装配。
2.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，
所述安装底板具有第一定位销和第二定位销；
所述电路板具有与所述第一定位销定位配合的第一定位孔，以及与所述第二定位销定位配合的第二定位孔。
3.根据权利要求2所述的电机组件，其特征在于，
所述安装底板还具有与所述电路板的部分边缘形状相配合的电路板容置槽，所述电路板的至少一部分位于所述电路板容置槽内，所述第一定位销和所述第二定位销设于所述电路板容置槽内。
4.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，
所述电路板上设有多个位置传感器。
5.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，
所述定子座定位槽的周向上具有第一定位部和第二定位部；
所述定子座具有与所述第一定位部定位配合的第三定位部，以及与所述第二定位部定位配合的第四定位部。
6.根据权利要求5所述的电机组件，其特征在于，
所述第一定位部和所述第二定位部分布于所述定子座定位槽的径向方向上。
7.根据权利要求5所述的电机组件，其特征在于，
所述第一定位部为第一定位凹部，所述第二定位部为第二定位凹部；
所述第三定位部为与所述第一定位凹部形状相配合的第一定位凸部，所述第四定位部为与所述第二定位凹部形状相配合的第二定位凸部。
8.根据权利要求7所述的电机组件，其特征在于，
所述第一定位凹部和所述第二定位凹部在平行于所述安装底板的基准面上的正投影分别呈半圆弧形，所述第一定位凹部和所述第二定位凹部沿所述定子座定位槽的深度方向延伸并且具有弧形表面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电机组件，其特征在于，
所述定子定位凸起的周向上具有第五定位部和第六定位部；
所述绕组定子具有与所述第五定位部定位配合的第七定位部，以及与所述第六定位部定位配合的第八定位部。
10.根据权利要求9所述的电机组件，其特征在于，
所述第五定位部和所述第六定位部分布于所述定子定位凸起的径向方向上。
11.根据权利要求9所述的电机组件，其特征在于，
所述第五定位部为第三定位凹部，所述第六定位部为第四定位凹部；
所述第七定位部为与所述第三定位凹部形状相配合的第三定位凸部，所述第八定位部为与所述第四定位凹部形状相配合的第四定位凸部。
12.根据权利要求11所述的电机组件，其特征在于，
所述第七定位部和所述第八定位部分别为定位键。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的电机组件，其特征在于，
所述电机组件为旋转镜电机组件，且还包括永磁体外转子以及固定于所述永磁体外转子表面的反射镜。
14.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括根据权利要求1至13中任一项所述的电机组件。
15.一种载具***，其特征在于，所述载具***包括根据权利要求14所述的激光雷达。
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