CN108429571A - 一种旋转装置及旋转雷达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种旋转装置及旋转雷达装置，属于电子通讯旋转平台技术领域。旋转装置包括固定平台和旋转平台，所述固定平台的顶端与所述旋转平台的底端通过旋转轴、第一轴承以及第二轴承可转动连接，所述旋转轴贯穿连接与所述第一轴承的内圈上，所述固定平台包括围绕所述旋转轴设置的碳刷和围绕所述第二轴承设置的第一磁性件，所述旋转平台包括与所述第一磁性件匹配设置的第二磁性件以及与所述碳刷匹配连接的转子导电环，所述第一轴承的外圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的内圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的外圈与所述旋转平台连接，在实现所述旋转平台和所述固定平台的稳定供电和通讯的同时，极大地增强了所述旋转装置的旋转稳定性。

Description

一种旋转装置及旋转雷达装置
技术领域
本发明涉及电子通讯旋转平台技术领域，具体而言，涉及一种旋转装置及旋转雷达装置。
背景技术
随着经济水平和科学技术的迅猛发展，物联网、智能机器人等紧跟网络时代的步伐开始大规模走进人们的日常生活中。几乎所有的智能设备，例如无人机、无人驾驶汽车和智能机器人等，都需要通过传感器对周围环境进行监测获取相关的环境参数，以使控制设备对所述环境参数进行计算处理后得到设备运行参数，控制所述智能设备的运行。
但是，许多传感设备配有可旋转平台，智能设备的传感器放置在可旋转平台上时，若所述可旋转平台的旋转不稳定，会影响所述传感器的信号传输质量和供电稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转平台及旋转雷达平台，以改善上述问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明提供了一种旋转装置，所述旋转装置包括固定平台、和固定平台。所述固定平台的顶端与所述旋转平台的底端通过旋转轴、第一轴承以及第二轴承可转动连接，所述旋转轴贯穿连接与所述第一轴承的内圈上，所述固定平台包括围绕所述旋转轴设置的碳刷和围绕所述第二轴承设置的第一磁性件。所述旋转平台包括与所述第一磁性件匹配设置的第二磁性件以及与所述碳刷匹配连接的转子导电环，所述转子导电环围绕所述第一轴承设置。所述第一轴承的外圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的内圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的外圈与所述旋转平台连接，以使所述旋转平台能围绕所述旋转轴相对所述固定平台稳定旋转，所述旋转平台和所述固定平台通过匹配连接的所述碳刷和所述转子导电环实现稳定供电和通讯信号的持续传输。
在本发明可选的实施例中，所述第一轴承相对于所述第二轴承更靠近所述固定平台的底端，所述第二轴承相对于所述第一轴承更靠近所述固定平台的顶端。
在本发明可选的实施例中，所述第一轴承为含油轴承。
在本发明可选的实施例中，所述第二轴承为滚珠轴承。
在本发明可选的实施例中，所述转子导电环为圆柱式转子导电环。
在本发明可选的实施例中，所述转子导电环的数量至少为一个。
在本发明可选的实施例中，每两个转子导电环之间设置有绝缘垫片。
在本发明可选的实施例中，所述旋转平台还包括与所述转子导电环连接的转子导电环骨架，所述转子导电环通过所述转子导电环骨架固定在所述旋转平台上。
在本发明可选的实施例中，所述转子导电环骨架采用绝缘材料制成。
在本发明可选的实施例中，所述旋转平台还包括控制主板，所述控制主板与所述转子导电环连接。
在本发明可选的实施例中，所述转子导电环的外表面设置有铜箔。
在本发明可选的实施例中，所述碳刷包括弹簧套筒以及弹性固定在所述弹簧套筒上的刷体，所述弹簧套筒中的弹簧紧压所述刷体，以使所述刷体与所述铜箔弹性接触。
在本发明可选的实施例中，所述碳刷的数量与所述转子导电环的数量相等。
在本发明可选的实施例中，所述第一磁性件为矽钢片。
在本发明可选的实施例中，所述矽钢片上缠绕有线圈。
在本发明可选的实施例中，所述第二磁性件为永磁体。
本发明还提供了一种旋转雷达装置，所述旋转雷达装置包括固定平台、旋转平台和雷达模块。所述固定平台的顶端与所述旋转平台的底端通过旋转轴、第一轴承以及第二轴承可转动连接，所述旋转轴贯穿连接与所述第一轴承的内圈上，所述固定平台包括围绕所述旋转轴设置的碳刷和围绕所述第二轴承设置的第一磁性件。所述旋转平台包括与所述第一磁性件匹配设置的第二磁性件以及与所述碳刷匹配连接的转子导电环，所述转子导电环围绕所述第一轴承设置，所述旋转平台的外表面还设置有控制主板和雷达模块，所述雷达模块通过所述控制主板与所述转子导电环连接。所述第一轴承的的外圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的内圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的外圈与所述旋转平台连接，以增强所述旋转平台围绕所述旋转轴相对所述固定平台旋转时的稳定性，所述旋转平台和所述固定平台通过匹配连接的所述碳刷和所述转子导电环实现稳定供电和通讯信号的持续传输，以使维持所述雷达模块稳定运行。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种旋转装置及旋转雷达装置，所述旋转装置包括固定平台和旋转平台，所述固定平台的顶端与所述旋转平台的底端通过旋转轴、第一轴承以及第二轴承可转动连接，所述旋转轴贯穿连接与所述第一轴承的内圈上。所述旋转平台和所述固定平台通过上下方位设置的第一轴承和第二轴承，改善所述旋转平台进行转动时的平稳性。同时，所述旋转平台和所述固定平台通过数量和安装位置一一对应的碳刷和转子导电环保持稳定的电能和通讯信息的传输，保证了所述旋转装置的工作稳定程度。进一步地，本发明实施例还提供了一种旋转雷达平台，所述旋转雷达平台的旋转平台上安装有雷达模块，所述旋转雷达平台通过匹配设置的转子导电环和碳刷对所述雷达模块进行稳定供电和通讯信号的传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰，在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明第一实施例提供的一种旋转装置的结构剖视图；
图2为本发明第一实施例提供的一种碳刷与转子导电环的连接示意图；
图3为本发明第一实施例提供的一种旋转平台的通信流程图；
图4为本发明第二实施例提供的一种旋转雷达装置的结构示意图。
图标：100-旋转装置；110-固定平台；112-碳刷；114-第一磁性件；120-旋转平台；122-转子导电环；124-第二磁性件；126-转子导电环骨架；128-绝缘垫片；129-控制主板；130-连接组件；132-旋转轴；134-第一轴承；136-第二轴承；200-旋转雷达装置；210-雷达模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
第一实施例
经本申请人研究发现，现有的无人机云台、汽车活动雷达平台等旋转平台在进行信息采集和传递时对数据传输和电能供给时，多采用滑环进行能量及信息的传输，但是采用滑环进行供电和通讯信息传输时，对旋转平台的稳定性要求极高。旋转平台在旋转中可能会频繁地启动和停止，如果旋转平台的稳定性不佳，存在信息采集质量差、供电及通讯不稳定的问题。为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种旋转装置100，请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种旋转装置的结构剖视图。
旋转装置100包括固定平台110、旋转平台120以及连接组件130，连接组件130包括旋转轴132和第一轴承134，固定平台110的顶端与旋转平台120的底端通过旋转轴132可转动连接，进一步地，旋转轴132贯穿连接在第一轴承134的内圈上，第一轴承134的外圈与固定平台110连接，旋转平台120在外力驱动下可环绕旋转轴132和第一轴承134相对固定平台110进行旋转运动。
由于旋转装置100的旋转平台120上通常会安装图像采集装置、声音采集装置或其他功能性装置，图像采集装置等信息采集装置在进行信息采集时对旋转装置100旋转稳定性要求较高，所述信息采集装置只有在旋转平台120及旋转装置100保持稳定时才能保证采集到的信息的精确度和可靠性。为了保证旋转装置100运行时的稳定性，本实施例提供的连接组件130还包括第二轴承136，第二轴承136的内圈与固定平台110连接，第二轴承136的外圈与旋转平台120连接。进一步地，相对于靠近固定平台110底端的第一轴承134，第二轴承136更靠近固定平台110的顶端。
作为一种实施方式，本实施例中的第一轴承134为含油轴承，第二轴承136为滚珠轴承。其中，含油轴承即多孔质轴承(Porous Bearing)，以金属粉末为主要原料，含油轴承是用粉末冶金法制作的烧结体，其本来就是多孔质的，而且具有在制造过程中可较自由调节孔隙的数量、大小、形状及分布等技术上的优点，其额定载荷较高，极限转速较高；滚珠轴承是滚动轴承的一种，将球形合金钢珠安装在内钢圈和外钢圈的中间，以滚动方式来降低动力传递过程中的摩擦力和提高机械动力的传递效率。滚珠轴承不能承受较大的重载荷，在轻工业机械中较常见，其额定载荷较低，极限转速较高。同时，第二轴承136的半径比第一轴承134大，以增大第二轴承136的内、外圈与固定平台110以及旋转平台120的接触面积，从而增强旋转装置100的运行稳定性。
应当理解的是，除了本实施例采用的含油轴承和滚珠轴承，第一轴承134和第二轴承136还可以选用能够使旋转装置100平稳运行的组合轴承、球面轴承等其他类型轴承。
固定平台110包括围绕旋转轴132设置的碳刷112以及第一磁性件114，其中，第一磁性件114与旋转轴132的距离比碳刷112与旋转轴132的距离远。
旋转平台120包括与碳刷112匹配设置的转子导电环122，以及与第一磁性件114匹配设置的第二磁性件124。
请参考图2，图2为本发明第一实施例提供的一种碳刷与转子导电环的连接示意图。
碳刷112包括弹簧套筒以及弹性固定在所述弹簧套筒上的刷体，转子导电环122的外表面设置有铜箔，所述弹簧套筒中的弹簧紧压所述刷体，以使所述刷体与所述铜箔弹性接触。其中，碳刷112(Carbon brush)也叫电刷，作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用，碳刷在产品应用材质主要有石墨，浸脂石墨，金属(含铜，银)石墨。碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，它一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块，卡在金属支架(即所述弹簧套筒)上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，电机转动的时候，将电能或信号通过换相器输送给线圈。转子导电环122属于电接触滑动连接应用范畴，是实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力传递的精密输电装置，适合应用于无限制的连续旋转，同时又需要从固定位置到旋转位置传送功率或数据的场所。在本实施例中，所述刷体与所述铜箔接触的部分为碳晶材质。
可选地，本实施例中的转子导电环122为圆柱式转子导电环。应当理解的是，在其他实施例中，转子导电环122还可以根据具体条件选用圆盘式或其他类型的转子导电环。在本实施例中，转子导电环122通过转子导电环骨架126固定在旋转平台120上，为了防止旋转装置100内的其他元件对转子导电环122的供电和通信功能产生影响，转子导电环骨架126的材料可以是塑料、橡胶等绝缘材料，具体地，本实施例中的转子导电环骨架126为含氟塑料材质，氟塑料具有耐热、耐寒，绝缘性能及高频电性能优异，并同时具有不枯性、自润滑性、低磨擦系数等优点。
应当理解的是，为了在固定平台110和旋转平台120之间同时进行电能传输和通信信息传输，转子导电环122的数量可以为多个。在转子导电环122数量为多个时，多个转子导电环122沿其轴向进行组合叠加，并随着旋转平台120的转动而转动。
进一步地，在转子导电环122的数量大于一个时，为了保证每个转子导电环122与其对应的碳刷112稳定、不受干扰地进行能量和信息的传输，每两个转子导电环122之间均设置有一个绝缘垫片128。作为一种实施方式，本实施例中的绝缘垫片128采用胶类绝缘材料制作，例如NR、SBR和IIR等绝缘性能优良的非极性橡胶。同时，材质较软的绝缘垫片128还可以对转子导电环122起到缓冲、支撑和保护作用。
应当理解的是，碳刷112的数量和转子导电环122的数量相同，与其一一对应。
作为一种实施方式，本实施例中的第一磁性件114为矽钢片，第二磁性件124为与矽钢片匹配设置的永磁体。第一磁性件114即矽钢片上还缠绕设置有线圈，可通过控制线圈中的电流大小和方向来控制旋转平台120的旋转速度和方向。矽钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金,一般含硅量为0.5～4.5％，经热、冷轧制成，加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗(铁损)和磁时效。主要用来制作各种变压器、电动机和发电机的铁芯。第二磁性件124即永磁体的作用是产生磁场。永磁体是指经磁化后在开路状态下能长期保留较高剩磁从而产生磁场的磁体。作为一种实施方式，本实施例中的永磁体可以是铁氧体，在其他实施例中还可以是铝镍钴系永磁合金或铁铬钴系永磁合金等。应当理解的是，本实施例中的永磁体为多对磁极，在其他实施例中，永磁体还可以是单对磁极。
旋转平台120还包括控制主板129，控制主板129与转子导电环122连接，通过转子导电环122对控制主板129完成供电和信息传输，并对所述信息进行处理，即：向转子导电环122传输控制信息并通过转子导电环122获取从固定平台110传回的反馈信息，还基于所述控制信息和所述反馈信息对旋转平台110进行精确地控制，其中，所述控制信息和所述反馈信息均通过电流传递。其中，控制主板129还通过转子导电环122以及碳刷112与第一磁性件114连接，以使控制主板129控制第一磁性件114的电流状态进而完成对旋转平台110的旋转控制。具体请参考图3，图3为本发明第一实施例提供的一种旋转平台的通信流程图。
本实施例提供的旋转装置100的工作原理是：
本实施例提供了一种旋转平台100，第一磁性件114和第二磁性件124在控制主板129的控制下将电能转换为动能，驱动固定平台110和旋转平台120相对转动，固定平台110和旋转平台120通过碳刷112以及与碳刷112弹性连接的转子导电环122实现稳定的电能和通讯信息的传输。同时，旋转平台120在第一轴承134和第二轴承136的配合支撑下，使旋转平台120旋转时更加稳定。
第二实施例
请参考图4，图4为本发明第二实施例提供的一种旋转雷达装置的结构示意图。
旋转雷达装置200与旋转装置100的不同之处在于，旋转雷达装置200还包括与控制主板129连接的雷达模块210，与此同时，旋转平台120外还设置有用于固定所述雷达模块210的雷达固定区域。
雷达模块210安装于雷达固定区域，雷达模块210在旋转平台120的转动中采集多角度的环境信息，传输至控制主板129，从而完成环境信息的传输。同时，与雷达模块210和旋转平台120相关的控制信息也控制主板129生成，其中包括控制矽钢片电流以控制旋转平台120转动的转动控制信息，所述转动控制信息通过碳刷112和转子导电环114将所述转动控制信息传输至第一磁性件114。
综上所述，本发明提供了一种一种旋转装置及旋转雷达装置，所述旋转装置包括固定平台和旋转平台，所述固定平台的顶端与所述旋转平台的底端通过旋转轴、第一轴承以及第二轴承可转动连接，所述旋转轴贯穿连接与所述第一轴承的内圈上。所述旋转平台和所述固定平台通过上下方位设置的第一轴承和第二轴承，改善所述旋转平台进行转动时的平稳性。同时，所述旋转平台和所述固定平台通过数量和安装位置一一对应的碳刷和转子导电环保持稳定的电能和通讯信息的传输，保证了所述旋转装置的工作稳定程度。进一步地，本发明实施例还提供了一种旋转雷达平台，所述旋转雷达平台的旋转平台上安装有雷达模块，所述旋转雷达平台通过匹配设置的转子导电环和碳刷对所述雷达模块进行稳定供电和通讯信号的传输。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种旋转装置，其特征在于，包括固定平台和旋转平台：
所述固定平台的顶端与所述旋转平台的底端通过旋转轴、第一轴承以及第二轴承可转动连接，所述旋转轴贯穿连接在所述第一轴承的内圈上，所述固定平台包括围绕所述旋转轴设置的碳刷和围绕所述第二轴承设置的第一磁性件；
所述旋转平台包括与所述第一磁性件匹配设置的第二磁性件以及与所述碳刷匹配连接的转子导电环，所述转子导电环围绕所述第一轴承设置；
所述第一轴承的外圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的内圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的外圈与所述旋转平台连接，以使所述旋转平台能围绕所述旋转轴相对所述固定平台稳定旋转，所述旋转平台和所述固定平台通过匹配连接的所述碳刷和所述转子导电环实现稳定供电和通讯信号的持续传输。
2.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述第一轴承相对于所述第二轴承更靠近所述固定平台的底端，所述第二轴承相对于所述第一轴承更靠近所述固定平台的顶端。
3.根据权利要求2所述的旋转装置，其特征在于，所述第一轴承为含油轴承。
4.根据权利要求2或3所述的旋转装置，其特征在于，所述第二轴承为滚珠轴承。
5.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述转子导电环为圆柱式转子导电环。
6.根据权利要求1或5所述的旋转装置，其特征在于，所述转子导电环的数量至少为一个。
7.根据权利要求6所述的旋转装置，其特征在于，每两个转子导电环之间设置有绝缘垫片。
8.根据权利要求7所述的旋转装置，其特征在于，所述旋转平台还包括与所述转子导电环连接的转子导电环骨架，所述转子导电环通过所述转子导电环骨架固定在所述旋转平台上。
9.根据权利要求8所述的旋转装置，其特征在于，所述转子导电环骨架采用绝缘材料制成。
10.根据权利要求1或9所述的旋转装置，其特征在于，所述旋转平台还包括控制主板，所述控制主板与所述转子导电环连接。
11.根据权利要求10所述的旋转装置，其特征在于，所述转子导电环的外表面设置有铜箔。
12.根据权利要求11所述的旋转装置，其特征在于，所述碳刷包括弹簧套筒以及弹性固定在所述弹簧套筒上的刷体，所述弹簧套筒中的弹簧紧压所述刷体，以使所述刷体与所述铜箔弹性接触。
13.根据权利要求11或12所述的旋转装置，其特征在于，所述碳刷的数量与所述转子导电环的数量相等。
14.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述第一磁性件为矽钢片。
15.根据权利要求14所述的旋转装置，其特征在于，所述矽钢片上缠绕有线圈。
16.根据权利要求15所述的旋转装置，其特征在于，所述第二磁性件为永磁体。
17.一种旋转雷达装置，其特征在于，包括固定平台、旋转平台和雷达模块：
所述固定平台的顶端与所述旋转平台的底端通过旋转轴、第一轴承以及第二轴承可转动连接，所述旋转轴贯穿连接在所述第一轴承的内圈上，所述固定平台包括围绕所述旋转轴设置的碳刷和围绕所述第二轴承设置的第一磁性件；
所述旋转平台包括与所述第一磁性件匹配设置的第二磁性件以及与所述碳刷匹配连接的转子导电环，所述转子导电环围绕所述第一轴承设置，所述旋转平台的外表面还设置有控制主板和雷达模块，所述雷达模块通过所述控制主板与所述转子导电环连接；
所述第一轴承的的外圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的内圈与所述固定平台连接，所述第二轴承的外圈与所述旋转平台连接，以增强所述旋转平台围绕所述旋转轴相对所述固定平台旋转时的稳定性，所述旋转平台和所述固定平台通过匹配连接的所述碳刷和所述转子导电环实现稳定供电和通讯信号的持续传输，以使维持所述雷达模块稳定运行。
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Denomination of invention: A rotating device and a rotating radar device

Effective date of registration: 20200921

Granted publication date: 20191022

Pledgee: Shenzhen Shendan Zengcheng Financing Guarantee Co., Ltd

Pledgor: SHEN ZHEN 3IROBOTICS Co.,Ltd.

Registration number: Y2020990001146

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