CN111404282A - 激光雷达及其旋转无线供电机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一旋转无线供电机构，其适用于为一激光雷达的一激光发射组件和一激光接收组件提供电能的同时驱动该激光发射组件和该激光接收组件转动，所述旋转无线供电机构包括，一发射线圈组件，其包括一发射线圈；一接收线圈组件，其包括与所述发射线圈相对应的一接收线圈，所述发射线圈组件能够通过无线供电的方式将电能传递至所述接收线圈组件，所述接收线圈组件被电连接于该激光发射组件和该激光接收组件；以及一驱动组件，所述驱动组件能够驱动该激光发射组件、该激光接收组件以及所述接收线圈组件转动。

Description

激光雷达及其旋转无线供电机构

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，更进一步地涉及一种激光雷达及其旋转无线供电机构。

背景技术

随着科技的发展，激光雷达取得了较大的发展。激光雷达是以发射激光探测目标位置、移动速度等特征量的雷达系统。激光雷达的工作原理是通过向目标发射激光，然后接收经过目标物体发射回来的激光，激光雷达能够将所发射的激光和所接收的经过物体所发射的激光进行比较，以及进行一系列的计算等处理，获得目标物体的距离、方位、高度、速度、姿态、甚至是形状参数等信息，被广泛的应用于汽车制动驾驶、机器人导航、智能家居、安防、空间环境测绘等领域。

360度激光雷达是激光雷达中的一种，360度激光雷达能够在获取环境信息的时候不断地改变激光发射的方向和角度，通过自身的旋转实现360度全方位地发射激光，从而获取360度各个方向的物体的参数信息。在实际的应用中，由于360度激光雷达能够不断地旋转改变激光发射和接收的角度，相比使用多个固定角度激光雷达传感器的情况能够节省传感器的设置数量和所占据的空间，因此360度激光雷达传感器被广泛的应用。

可以理解的是，360度激光雷达在工作的时候由于需要不断地改变激光发射和激光接收的角度，因此360度激光雷达通常配置一个驱动器，比如电机，以供不断地改变激光雷达激光发射装置和激光接收装置的角度，使得激光雷达能够不断地改变激光发射的方向，以供获取周围全方位的物体的信息。

也就是说，在360度激光雷达中需要激光发生装置和激光接收装置处于转动的情况下不断地为激光发生装置和激光接收装置不断地提供电能，以使得激光发生装置不断地发射激光，激光接收装置不断地接收激光。传统激光雷达的供电方式多采用滑环连接的方式，以实现在激光发生装置和激光接收装置不断地转动的情况下为激光发射装置和激光接收装置提供电能。

但是需要指出的是滑环连接属于机械连接结构，在长时间使用之后会不可避免的会有一定的磨损情况的出现，使用寿命通常较短。而且在使用的过程中需要不断地对滑环结构进行检修、维护甚至是更换，而不断地拆装激光雷达，不可避免的会造成激光雷达整体使用寿命的下降，影响激光雷达的使用寿命。

随着科技的发展，无线充电技术得到了广泛的发展，被广泛的应用到了手机等领域，能够以非接触的方式对手机进行充电，从而极大地方便了手机的充电过程。

无线充电技术能够在供电装置和负载非接触的情况下为负载供给电能，无线充电技术应用于激光雷达能够很好地解决传统激光雷达中滑环磨损的问题。但是需要指出的是，在传统无线充电技术应用中，都是在保持供电装置与负载的相对静止的情况下为负载提供电能的，如何能够采用无线供电的方式为不断转动的激光雷达的激光发射组件和激光接收组件提供电能将直接地决定能够采用无线充电技术为激光雷达提供电能。

随着人工智能以及科技的不断发展，可以预见的是激光雷达技术将会得到更为广泛的应用，具有十分广阔的发展前景。因此，如何解决传统激光雷达所面临的滑环连接供电所带来的一系列问题，便成为激光雷达所亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构能够通过无线供电的方式为所述激光雷达的激光发射组件和激光接收组件提供电能。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构能够在驱动所述激光雷达的所述激光发射组件和所述激光接收组件转动的同时为所述激光发射组件和所述激光接收组件通过无线供电的方式提供电能。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构能够通过电磁感应的无线供电的方式为所述激光发射组件和所述激光接收组件提供电能。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构包括一驱动组件和一接收线圈组件，所述驱动组件能够驱动所述接收线圈组件、所述激光发射组件以及所述激光接收组件同步转动。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构的所述接收线圈组件被电连接于所述激光发射组件和所述激光接收组件，能够为所述激光发射组件和所述激光接收组件提供电能。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构进一步包括一发射线圈组件，所述发射线圈组件被电连接于外界电源，所述发射线圈组件与所述接收线圈组件相适应，所述发射线圈组件能够通过电磁感应的方式向所述接收线圈组件传递电能。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述发射线圈组件进一步包括一发射线圈和一第二安装件，所述发射线圈被环绕于所述第二安装件的一第二环形凹槽内，所述第二安装件被固定安装于所述驱动组件，以供将所述发射线圈固定安装于所述驱动组件。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述接收线圈组件进一步包括一接收线圈和一第一安装件，所述接收线圈被环绕于所述第一安装件的一第一环形凹槽内，所述第一安装件被可驱动地连接于所述驱动组件的一驱动轴，所述驱动轴能够带动所述第一安装件和被安装于所述第一环形凹槽内的所述接收线圈转动。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述发射线圈和所述接收线圈相对设置，所述发射线圈和所述接收线圈均为环形线圈，在所述接收线圈相对于所述发射线圈转动的时候，所述发射线圈和所述接收线圈的有效接触面积保持不变，以使得所述发射线圈组件和所述接收线圈组件之间电流传输的稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述发射线圈组件进一步包括电连接于所述发射线圈的一发射电路，通过控制所述发射电路能够控制所述发射线圈产生交变电场。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，一种所述接收线圈进一步包括电连接于所述接收线圈的一接收电路，所述接收电路能够将所述接收线圈所产生的交变电流转化为直流电流供给所述激光发射组件和所述激光接收组件。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构结构简单，使用方便。

本发明的另一个目的在于提供一激光雷达及其旋转无线供电机构，其中所述激光雷达的所述激光发射组件和所述激光接收组件能够转动，结构稳定。

相应的，为了实现以上至少一个发明目的，本发明提供一旋转无线供电机构，其包括：

一旋转无线供电机构，其适用于为一激光雷达的一激光发射组件和一激光接收组件提供电能的同时驱动该激光发射组件和该激光接收组件转动，其特征在于，所述旋转无线供电机构包括：

一发射线圈组件，其包括一发射线圈；

一接收线圈组件，其包括与所述发射线圈相对应的一接收线圈，所述发射线圈组件能够通过无线供电的方式将电能传递至所述接收线圈组件，所述接收线圈组件被电连接于该激光发射组件和所述激光接收组件；以及

一驱动组件，所述驱动组件能够驱动该激光发射组件、该激光接收组件以及所述接收线圈组件转动。

根据本发明的一个实施例，所述驱动组件具有一驱动组件主体和一自所述驱动组件主体的一端向外延伸的一驱动轴，所述驱动组件主体能够驱动所述驱动轴转动，所述接收线圈被可驱动地连接于所述驱动轴的一远端部，其中所述驱动轴远离所述驱动组件主体的一端为所述远端部，所述接收线圈能够随着所述驱动轴同步转动。

根据本发明的一个实施例，所述接收线圈进一步包括一第一磁环和一第一线圈，所述第一磁环具有一第一通孔，所述第一线圈环绕与所述第一磁环的一第一环形凹槽内，所述第一磁环的所述通孔的形状与所述驱动轴的远端部相适应，所述驱动轴的远端部插接于所述第一通孔内，所述驱动轴能够带动所述第一磁环和所述第一线圈同步转动。

根据本发明的一个实施例，所述发射线圈被固定安装于所述驱动组件主体设有所述驱动轴的一端，所述发射线圈环绕于所述驱动轴的外侧，所述发射线圈位于所述接收线圈和所述驱动组件主体之间，所述接收线圈和所述发射线圈相互分离。

根据本发明的一个实施例，所述发射线圈进一步包括一第二磁环和一第二线圈，所述第二磁环具有一第二通孔，所述第二线圈环绕于所述第二磁环一第二环形凹槽内，所述驱动轴穿过所述第二通孔，所述第二通孔的直径大于所述驱动轴的直径，所述驱动轴能够在所述第二通孔内转动。

根据本发明的一个实施例，所述发射线圈和所述接收线圈均为环形，所述发射线圈和所述接收线圈同轴相对设置，在所述接收线圈绕所述驱动轴转动的过程中，所述发射线圈和所述接收线圈之间的磁通量保持不变。

根据本发明的一个实施例，所述发射线圈组件进一步包括一发射线圈，所述发射线圈被环绕于所述驱动组件的所述驱动组件主体的外侧。

根据本发明的一个实施例，所述旋转无线供电机构进一步包括一第一安装体和一第二安装体，所述第一安装体具有一腔体和一自所述腔体的底壁向所述腔体内部延伸的一旋转轴，所述接收线圈和所述发射线圈均以环绕于所述旋转轴的方式被设于所述腔体内，所述发射线圈被固定于所述腔体底壁，所述接收线圈组件被设于所述第二安装体，所述驱动组件能够驱动所述接收线圈和所述第二安装体绕所述旋转轴转动。

根据本发明的一个实施例，所述接收电路进一步包括一接收电路，所述接收电路电连接于所述接收线圈，所述接收电路能够将所述接收线圈所产生的电能转化为直流电传递至该激光发射组件和该激光接收组件。

根据本发明的一个实施例，所述发射线圈组件进一步包括一发射电路，所述发射电路被电连接于所述发射线圈，所述发射电路能够将直流电转变为交变的电流以供所述发射线圈能够产生交变电场。

根据本发明的一个实施例，所述发射电路进一步包括一全桥电路和分别电连接于所述全桥电路的一第一半桥驱动器、一第二半桥驱动器，所述发射线圈组件进一步包括一处理器，其中所述全桥电路包括四个晶体管，所述处理器被可通讯地连接于两所述第一半桥驱动器和所述第二半桥驱动器，所述处理器能够向所述第一半桥驱动器和所述第二半桥驱动器发送相位相反的两时钟信号，以供控制电连接于所述第一半桥驱动器的两晶体管与电连接于所述第二半桥驱动器的两晶体管能够交替开通与关断。

根据本发明的另一方面，本发明提供一激光雷达，其包括：

一旋转无线供电机构，所述旋转无线供电机构包括

一发射线圈组件，其包括一发射线圈；

一接收线圈组件，其包括与所述发射线圈相对应的一接收线圈，所述发射线圈组件能够通过无线供电的方式将电能传递至所述接收线圈组件，所述接收线圈组件被电连接于该激光发射组件和所述激光接收组件；以及

一驱动组件，所述驱动组件能够驱动该激光发射组件、该激光接收组件以及所述接收线圈组件转动。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的整体框图结构示意图。

图2是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的旋转无线供电机构的框图结构示意图。

图3是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的旋转无线供电机构的剖视结构示意图。

图4是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的旋转无线供电机构的剖视结构示意图。

图5是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的旋转无线供电机构的一变形实施方式的剖视结构示意图。

图6是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的旋转无线供电机构的接收电路示意图。

图7是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的旋转无线供电机构的发射电路示意图。

图8是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达的旋转无线供电机构的相位相反的时钟信号示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考说明书附图1至图8，本发明所提供的激光雷达100被阐述。所述激光雷达100包括一激光发射组件10、一激光接收组件20、一旋转无线供电机构30以及一激光雷达主体40。所述激光发射组件10和所述激光接收组件20均被设于所述激光雷达主体40，所述激光发射组件10能够发生激光，所述激光接收组件20与所述激光发射组件10相适应，所述激光发射组件10所发出的光线被外界物体反射后能够被所述激光接收组件20获取，所述激光雷达主体40能够基于所述激光发射组件10所发射的光线和所述激光接收组件20所接收的光线特征进行一系列的算法处理得出目标物体的位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状等信息。所述旋转无线供电机构30被设于所述激光雷达主体40，并且所述旋转无线供电机构30能够在驱动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20旋转的同时为所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能，使得所述激光发射组件10能够在不断地向外界发射激光的同时不断地旋转，使得所述激光接收组件20能够在不断地接收目标物体所反射的所述激光发射组件10所发出的光线的同时与所述激光发射组件10同步转动。

需要指出的是，本发明所提供的所述激光雷达是360°激光雷达，所述激光雷达能够获取360°范围内的目标物体的状态信息。具体的，通过所述旋转无线供电机构30在向所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能的同时不断地带动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20旋转的方式实现所述激光雷达能够获取360°范围内的目标物体的状态信息。相比于传统探测方向单一的激光雷达，本发明所提供的所述激光雷达的探测范围更广，更加地节约空间。

还需要指出的是，所述旋转无线供电机构30能够在向所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能的同时不断地驱动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20旋转，并且能够在驱动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20旋转的同时通过无线供电的方式向所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能。

参考附图1，具体的，所述旋转无线供电机构30包括一驱动组件31、一发射线圈组件32以及一接收线圈组件33。所述驱动组件31用于驱动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20旋转。所述接收线圈组件33被电连接于所述激光发射组件10和所述激光接收组件20，并且所述接收线圈组件33能够随着所述激光发射组件10和所述激光接收组件20的转动而转动。所述发射线圈组件32被电连接于外界电源。所述发射线圈组件32和所述接收线圈组件33相适配，所述发射线圈组件32能够将电能通过无线传输的方式传递至所述接收线圈33，所述接收线圈33在随着所述激光发射组件10和所述激光接收组件20旋转的同时不断地为所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能。

进一步地，所述发射线圈组件32被电连接于外界电源，所述发射线圈组件32能够将电能转化为电磁波。所述接收线圈组件33与所述发射线圈组件32相适配，所述接收线圈组件33能够获取所述发射线圈组件32所发出的电磁波，并能够将所获取的电磁波转化为电能，并能够将所转化的电能传递至所述激光发射组件10和所述激光接收组件20，为所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能。

需要指出的是，所述发射线圈组件32和所述接收线圈组件33不相接触。也就是说，所述发射线圈组件32能够通过无线供电的方式将电能传递至所述接收线圈组件33。因此相对于传统的采用滑环供电的方式，本发明所提供的所述旋转无线供电机构30没有旋转摩擦，电力供应稳定。

所述驱动组件31被电连接于外界电源，所述驱动组件31能够将电能转化为驱动能，以供驱动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20转动，同时驱动所述接收线圈组件33随着所述激光发射组件10和所述激光接收组件20转动。

进一步地，所述驱动组件31进一步包括一驱动组件主体311和一驱动轴312，所述驱动轴312自所述驱动组件主体311的一端向外延伸。所述驱动组件主体311能够驱动所述驱动轴312不断地转动，以供驱动所述激光发射组件10、所述激光接收组件20以及所述接收线圈组件30转动。

参考附图2和附图3，具体的，所述发射线圈组件32进一步包括一发射线圈321和一发射电路322。所述发射电路322被电连接于所述发射线圈321和外界电源，电能在通过所述发射电路322和所述发射线圈321的时候能够被转化为电磁波，并且通过所述发射线路322能够对所述发射线圈321所发出的电磁波进行控制。

所述接收线圈组件33进一步包括一接收线圈331和一接收电路332。所述接收电路332被电连接于所述接收线圈，所述接收线圈331和所述接收电路332能够将电磁波转化为电能。进一步的，所述接收电路332还被电连接于所述激光发射组件10和所述激光接收组件20，所述接收电路332能够将与所述接收线圈331所转化的电能传递至所述激光发射组件10和所述激光接收组件20，以供为所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能。

进一步地，所述发射线圈321被设于所述驱动组件31的所述驱动组件主体311，所述接收线圈331被可驱动地连接于所述驱动组件31的所述驱动轴312，所述发射线圈321和所述接收线圈331相对应设置，并且所述接收线圈331和所述发射线圈321之间具有一定的间隙，所述接收线圈331和所述发射线圈321不相互接触。

具体的，所述发射线圈321被设于所述驱动组件主体311设有所述驱动轴312的一端，所述驱动轴312穿过所述发射线圈321向外延伸。也就是说，所述发射线圈321环绕于所述驱动组件31的所述驱动轴312的外侧。所述驱动组件31的所述驱动轴312的一远端部被可驱动地连接于所述接收线圈331，其中所述驱动轴312远离所述驱动组件主体311的一端为所述远端部，所述接收线圈331环绕于所述驱动轴312的所述远端部。

在所述驱动组件主体311通电带动所述驱动轴312转动的时候，所述驱动轴312能够驱动所述接收线圈331转动，所述发射线圈321被固定设于所述驱动组件主体311，所述发射线圈321不随着所述驱动轴312的转动而转动。

参考附图3，具体的，所述发射线圈321进一步包括一第二磁环323和一第二线圈3211，所述第二线圈3211环绕于所述第二磁环323的一第二环形凹槽82内。所述第二磁环323进一步具有一第二通孔72，所述驱动组件31的所述驱动轴312穿过所述第二通孔72向外延伸。所述第二通孔72的直径大于所述驱动轴312的直径，所述驱动轴312能够在所述第二通孔72内转动。

所述接收线圈331进一步包括一第一磁环333和一第一线圈3311，所述第一线圈3311环绕于所述第一磁环333的一第一环形凹槽81内。所述第一磁环333具有一第一通孔71，所述驱动组件31的所述驱动轴312的远端部插接于所述第一通孔71内，所述驱动组件31的所述驱动轴312能够带动所述第一磁环333和所述接收线圈331转动。

需要指出的是，所述第一磁环333的所述第一环形凹槽81的开口与所述第二磁环323的所述第二环形凹槽82的开口相对设置，被设于所述第一磁环333的所述第一环形凹槽81内的所述第一线圈3311与被设于所述第二磁环323的所述第二环形凹槽82内的所述第二线圈3211相对应设置，并且所述第二线圈3211与所述第一线圈3311之间具有一定的间隙。

进一步地，所述驱动组件31的所述驱动轴312还被可驱动地连接于所述激光发射组件10和所述激光接收组件20，当所述驱动轴312转动的时候，所述驱动轴312能够带动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20转动。

优选的，所述激光发射组件10和所述激光接收组件20被固定设于所述接收线圈331的上方，当所述驱动轴312转动的时候，能够驱动所述接收线圈331转动，所述接收线圈带动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20同步转动。在本发明的另一些优选实施例中，所述激光发射组件10和所述激光接收组件20还能够被设于所述接收线圈331的周围，当所述驱动轴312转动的时候，能够带动所述接收线圈331转动，所述接收线圈331带动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20同步转动。在本发明的另一些优选实施例中，所述激光发射组件10和所述激光接收组件20还能够被设于所述驱动组件31的所述驱动轴312远离所述驱动组件主体311的一端，当所述驱动轴312转动的时候，能够驱动所述接收线圈331、所述激光发射组件10以及所述激光接收组件20同步转动。

参考附图4，其显示有本发明所提供的所述旋转无线供电机构30的另一变形实施方式，在本变形实施方式中，所述旋转无线供电机构30进一步包括一第一安装体34和一第二安装体35，所述第一安装体34具有一腔体340和一自所述腔体340的底壁向所述腔体340内延伸的一旋转轴341，所述第二安装体35被设于所述腔体340内。优选的，所述第二安装体35为环形，所述第二安装体35、所述接收线圈331以及所述发射线圈321同轴设于所述旋转轴341。所述发射线圈321被固定于所述第一安装体34的所述腔体340底壁，所述接收线圈331被设于所述第二安装体35，所述接收线圈331和所述发射线圈321相对设置。所述接收线圈331和所述第二安装体35能够相对所述旋转轴341同步转动。所述腔体340内设有一驱动组件，能够驱动所述第二安装体35和所述接收线圈331在所述腔体340内转动。

参考附图5，其显示有所述旋转无线供电机构30的一第二变形实施方式，在本发明的另一些优选实施例中，所述发射线圈321还能够被设于所述驱动组件主体311的外侧，比如环绕于所述驱动组件311的外侧，并且所述接收线圈331和所述发射线圈321的线圈直径相互对应，优选的，所述接收线圈331和所述发射线圈321的直径相等，以供提高所述接收线圈331和所述发射线圈321之间电磁感应的效率。具体地，所述第二磁环323的所述第二通孔72的直径与所述驱动组件31的所述驱动组件主体311的直径相适应，所述第二磁环323被固定环绕安装于所述驱动组件主体311的外侧，以供将所述第一线圈3211环绕固定于所述驱动组件主体311的外侧。可以理解的是，当所述发射线圈321被环绕设置于所述驱动组件31的所述驱动组件主体31的外侧的时候，能够减小激光雷达整体的高度。

在本发明的另一些优选实施例中，所述发射线圈321还能够被设于所述接收线圈331的外侧，也就是说，所述发射线圈321环绕于所述接收线圈331的周围，并且所述接收线圈331能够在所述发射线圈321内相对转动。

所述发射电路311分别电连接于所述发射线圈321和外界电源，通过所述发射电路311能够使得所述发射线圈321将电能转化为电磁波。所述接收电路332分别被电连接于所述接收线圈331和所述激光发射组件10和所述激光接收组件20，所述接收线圈331能够获取所述发射线圈321所发出的电磁波，并将所述发射线圈321所发射的电磁波转化为电能。通过所述接收电路332，被所述接收线圈331所转化的电能能够被传递至所述激光发射组件10和所述激光接收组件20，以供所述激光发射组件10和所述激光接收组件20通电工作。

值得一提的是，在向所述激光发射组件10和所述激光接收组件20供给电能的过程中，所述发射线圈组件32先将电能转化为电磁波，所述接收线圈组件33接收所述电磁波然，并将所述电磁波转化为电能传递至所述激光发射组件10和所述激光接收组件20。在所述接收线圈组件33获取所述发射线圈32所发射的所述电磁波的时候，所述接收线圈组件33不与所述发射线圈组件32相接触，从而实现通过无线供电的方式向所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能。

还值得一提的是，在所述驱动组件31驱动所述激光发射组件10和所述激光接收组件20转动，以供全方位地获取周围环境的目标物体的时候，所述接收线圈组件33也能够随着所述激光发射组件10和所述激光接收组件20同步转动。并且在所述接收线圈组件33随着所述激光发射组件10和所述激光接收组件20同步转动的同时，所述接收线圈组件33还能够不断地获取所述发射线圈组件32所发出的电磁波，并将所获取的电磁波转化为电能传输至所述激光发射组件10和所述激光接收组件20。

需要指出的是，所述发射线圈321和所述接收线圈331为相互对应的环形，当所述驱动组件主体311驱动所述驱动轴312转动的时候，所述驱动轴312能够带动所述接收线圈组件33与所述激光发射组件10、所述激光接收组件20同步转动，所述发射线圈组件32与所述驱动组件主体311保持固定，所述接收线圈组件33相对于所述发射线圈组件32发生转动。但是，由于所述接收线圈组件33的所述接收线圈331和所述发射线圈组件32的所述发射线圈321均为环形，并且所述接收线圈331和所述发射线圈321同轴相对设置，因此在接收线圈331相对于所述发射线圈321转动的过程中，所述接收线圈331与所述发射线圈321的有效接触面积保持不变，也就是说，所述发射线圈331与所述发射线圈321之间的磁通量保持不变，因此能够保持所述接收线圈组件33与所述发射线圈组件32之间电流传输的稳定性，能够为所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供稳定的电力供应。

可以理解的是，由于所述发射线圈组件32与所述接收线圈组件33不相接触，因此传统激光雷达中采用滑环向激光发射组件和激光接收组件20供电的方式相比，本发明所提供的所述旋转无线供电机构30的所述发射线圈组件32和所述接收线圈组件33之间不存在相互的摩擦，使用寿命长，而且结构稳定，不需要经常维修，能够增强激光雷达整体的使用寿命。

参考附图7，其显示有所述发射线圈组件32的所述发射电路322的整体结构示意图。具体的，所述发射线圈组件32的所述发射电路322包括一全桥电路3221、一第一半桥电路3222和一第二半桥电路3223，所述全桥电路3221电连接于所述发射线圈321，所述全桥电路3221还分别电连接于所述第一半桥电路3222和所述第二半桥电路3223。在本示例中，所述发射线圈321表示为L1。

具体的，所述全桥电路3221进一步包括一第一晶体管Q1、一第二晶体管Q2、一第三晶体管Q3以及一第四晶体管Q4。所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3以及所述第四晶体管Q4分别是mos管(metal-oxide-semiconductor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)。

所述第一半桥电路3222包括一第一半桥驱动器U1。所述第二半桥电路3223包括一第二半桥驱动器U2。

所述第一晶体管Q1的G极电连接于所述第二半桥驱动器U2的一HO管脚，所述第一晶体管Q1的S极电连接于所述发射线圈321的一B端，所述第一晶体管Q1的S极还电连接于所述第二半桥驱动器U2的一HS管脚和一HB管脚，所述第一晶体管Q1的D极电连接于外界电源。

所述第二晶体管Q2的G极电连接于所述第一半桥驱动器U1的一HO管脚，所述第二晶体管51的S极电连接于所述发射线圈321的一A端，所述第二晶体管51的S极还电连接于所述第一半桥驱动器U1的一HS管脚和一HB管脚，所述第二晶体管Q2的D极电连接于外界电源。

所述第三晶体管Q3的G极电连接于所述第一半桥驱动器U1的一LO管脚，所述第三晶体管Q3的D极分别电连接于所述第二晶体管Q2的S极和所述发射线圈321的A端，所述第三晶体管Q3的S极接地。可以理解的是，所述第三晶体管Q3的D极也分别电连接于所述第一半桥驱动器U1的所述HB管脚和所述HS管脚。

所述第四晶体管Q4的G极电连接于所述第二半桥驱动器U2的一LO管脚，所述第四晶体管Q4的D极分别电连接于所述第一晶体管Q1的S极和所述发射线圈321的A端，所述第四晶体管Q4的S极接地。可以理解的是，所述第四晶体管Q4的D极也分别电连接于所述第二半桥驱动器U2的所述HB管脚和所述HS管脚。

进一步地，所述第一晶体管Q1的G极和所述第二半桥驱动器U2的所述HO管脚之间还电连接有一第二电阻R2和一第二二极管D2，所述第二电阻R2串联于所述第一晶体管Q1的G极和所述第二半桥驱动器U2的所述HO管脚之间，所述第二二极管D2并联于所述第二电阻R2的两端。所述第二二极管D2的正极电连接于所述第一晶体管Q1的G极，所述第二晶体管D2的负极电连接于所述第二半桥驱动器U2的所述HO管脚。

所述第二晶体管Q2的G极和所述第一半桥驱动器U1的所述HO管脚之间还电连接有一第一电阻R1和一第一二极管D1，所述第一电阻R1串联于所述第二晶体管Q2的G极和所述第一半桥驱动器U1的所述HO管脚之间，所述第一二极管D1并联于所述第一电阻R1的两端。所述第一二极管D1的正极电连接于所述第二晶体管Q2的G极，所述第一二极管D1的负极电连接于所述第一半桥驱动器U1的所述HO管脚。

同样地，所述第三晶体管Q3的G极和所述第一半桥驱动器U1的所述LO管脚之间还电连接有一第四电阻R4和一第三二极管D3，所述第四电阻R4串联于所述第三晶体管Q3的G极和所述第一半桥驱动器U1的所述LO管脚之间，所述第三二极管D3并联于所述第四电阻R4的两端。所述第三二极管D3的正极电连接于所述第三晶体管Q3的G极，所述第三晶体管D3的负极电连接于所述第一半桥驱动器U1的所述LO管脚。

相应的，所述第四晶体管Q4的G极和所述第二半桥驱动器U2的所述LO管脚之间还电连接有一第五电阻R5和一第四二极管D4，所述第五电阻R5串联于所述第四晶体管Q4的G极和所述第二半桥驱动器U2的所述LO管脚之间，所述第五电阻R5并联于所述第五电阻R5的两端。所述第四二极管D4的正极电连接于所述第四晶体管Q4的G极，所述第四晶体管D4的负极电连接于所述第二半桥驱动器U2的所述LO管脚。

所述第一半桥驱动器U1的一VSS管脚、一EP管脚以及一RDT管脚分别接地。所述第二半桥驱动器U2的一VSS管脚、一EP管脚以及一RDT管脚分别接地。在所述第一半桥驱动器U1的所述RDT管脚和地线之间还串联有一第三电阻R3。在所述第二半桥驱动器U2的所述RDT管脚和地线之间还串联有一第六电阻R6。

进一步地，所述发射电路322进一步包括一第一电容C1和一第二电容C2。所述第一电容C1的一端电连接于所述第二晶体管Q2的D极和电源输入，另一端接地。所述第二电容C2的一端电连接于所述第一晶体管Q1的D极和电源输入，另一端接地。

所述第一半桥驱动器U1的一VDD管脚电连接于所述VIN(电源输入)。所述第二半桥驱动器U2的一VDD管脚电连接于所述VIN。

所述发射电路322进一步包括一第三电容C3、一第四电容C4、一第五电容C5以及一第六电容C6。所述第三电容C3的一端电连接于所述VIN和所述第一半桥驱动器U1的所述VDD管脚，所述第三电容C3的另一端接地。所述第四电容C4的一端电连接于所述VIN和所述第一半桥驱动器U1的所述VDD管脚，所述第四电容C4的另一端接地。所述第五电容C5的一端电连接于所述VIN和所述第二半桥驱动器U2的所述VDD管脚，所述第五电容C5的另一端接地。所述第六电容C6的一端电连接于所述VIN和所述第二半桥驱动器U2的所述VDD管脚，所述第六电容C6的另一端接地。

所述发射电路322进一步包括一第九电容C9。所述第九电容C9串联于发射线圈321的B端和所述第一晶体管Q1的S极之间，所述第九电容C9还串联于所述发射线圈321的B端和所述第四晶体管Q4的D极之间，所述第九电容C9还串联于所述发射线圈321的B端和所述第二半桥驱动器U2的HB管脚、HS管脚之间。

进一步地，所述发射电路332进一步包括一处理器3324，所述处理器3324分别被电连接于所述第一半桥驱动器U1的一EN管脚和所述第二半桥驱动器U2的一EN管脚。所述处理器3324还被电连接于所述第一半桥驱动器U1的一IN管脚和所述第二半桥驱动器U2的一IN管脚。

参考附图8，通过所述处理器3324分别控制拉高所述第一半桥驱动器U1的EN管脚和所述第二半桥驱动器U2的EN管脚时，所述处理器3324会分别向所述第一半桥驱动器U1的IN管脚和所述第二半桥驱动器U2的IN管脚输入相位相反的两路时钟信号，比如CLK_A和CLK_B。

CLK_A和CLK_B时钟信号能够控制所述第一晶体管Q1和所述第三晶体管Q3交替导通、所述第二晶体管Q2和所述第四晶体管Q4交替导通。也就是说，同一时刻，所述第二晶体管Q2和所述第三晶体管Q3同时开通和关断。所述第一晶体管Q1和所述第四晶体管Q4同时开通和关断。也就是说，所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3与所述第一晶体管Q1、所述第四晶体管Q4以PWM的方式交替开通与关断。并且，所述第二晶体管Q2和所述第三晶体管Q3的开通时间不超过半个开关周期，也就是说，所述第二晶体管Q2和所述第三晶体管Q3的开通角小于180度。同样的，所述第一晶体管Q1和所述第四晶体管Q4的开通时间不超过半个开关周期，也就是说，所述第一晶体管Q1和所述第四晶体管Q4的开通角小于180度。

当所述第一晶体管Q1和所述第四晶体管Q4导通时，所述第二晶体管Q2和所述第三晶体管Q3上的电压为VCC。当所述第二晶体管Q2和所述第三晶体管Q3导通时，所述第一晶体管Q1和所述第四晶体管Q4上的电压为VCC。

通过所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3以及所述第四晶体管Q4的交替导通与关断所产生的不断变化的电压和电流通过所述第九电容C9和所述发射线圈321的耦合震荡，产生变换的电场，将电能转化为电磁波。

参考附图6，进一步的，所述接收电路332进一步包括一第五二极管D5、一第六二极管D6、一第七二极管D7以及一第八二极管D8。所述第五二极管D5和所述第七二极管D7相互串联，所述第六二极管D6和所述第八二极管D8相互串联，所述第五二极管D5、所述第七二极管D7与所述第六二极管D6、所述第八二极管D8相互并联。

所述第五二极管D5的正极电连接于所述第七二极管D7的正极和所述接收线圈331的D端，所述第五二极管D5的负极电连接于VOUT(电源输出)，所述第七二极管D7的负极接地。

所所述第六二极管D6的正极电连接于所述第八二极管D8的正极和所述接收线圈331的C端，所述第六二极管D6的负极电连接于VOUT，所述第八二极管D8的负极接地。

所述接收电路332进一步包括一第十一电容C11，所述第十一电容C11的一端电连接于VOT，另一端接地。

所述接收电路332进一步包括一第七电阻R7。所述第七电阻R7的一端电连接于VOT，另一端接地。

所述接收电路332进一步包括一第十电容C10。所述第十电容C10被串联于所述接收线圈331的D端和所述第五二极管D5的正极、所述第七二极管D7的正极之间。

所述接收线圈331和所述第十电容C10能够耦合到所述发射线圈321所产生的交变电场，通过所述第五二极管D5、所述第六二极管D6、所述第七二极管D7、所述第八二极管D8以及所述第十一电容C11滤波变换为直流信号，为所述激光发射组件10和所述激光接收组件20提供电能。

所述发射电路322和所述接收电路332遵循WPC(Wireless Power Consortium无线充电联盟)标准。CLK_A和CLK_B的频率范围在100～200KHz范围内。所述发射线圈321和所述第九电容C9、所述接收线圈331和所述第十电容C10串联谐振的频率也在100～200KHz范围内。

优选的，当电源输入VIN的输入电压VCC高于10V的时候，所述接收电路332的输出功率大于15W。可以理解的是，电源输入VIN的输入电压VCC越高，所述接收电路332的输出功率越高。

示例地，所述发射线圈321和所述第九电容C9的关系满足

同样地，所述接收线圈331和所述第十电容C10的关系也满足

本领域的技术人员应当理解的是，在本发明所提供的所述发射电路322中，所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3以及所述第四晶体管Q4是导通电流能力大于3A的mos管。本领域的技术人员应当理解的是，在本发明的另一些优选实施例中，所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3以及所述第四晶体管Q4还能够是三极管。

本领域的技术人员还应当理解的是，本发明所提供的所述发射电路322中的所述第一二极管D1、所述第二二极管D2、所述第三二极管D3以及所述第四二极管D4可以是普通二极管还能够是肖特基二极管，比如1N4007。

示例地，假如工作频率是140KHz，输出电流为2A，所选择的所述发射线圈321的大小为10uH，则根据

则能够计算出所述第九电容C9的大小为129nF，可以选择两颗电容大小为68NF的电容并联使用。所述接收线圈331的大小选择为20uH，同样地，根据公式

能够计算出所述第十电容C10的电容大小为65nF，选择电容大小为68nF的电容代替。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (11)

1.一旋转无线供电机构，其适用于为一激光雷达的一激光发射组件和一激光接收组件提供电能的同时驱动该激光发射组件和该激光接收组件转动，其特征在于，所述旋转无线供电机构包括：

一发射线圈组件，其包括一发射线圈；

一接收线圈组件，其包括与所述发射线圈相对应的一接收线圈，所述发射线圈组件能够通过无线供电的方式将电能传递至所述接收线圈组件，所述接收线圈组件被电连接于该激光发射组件和该激光接收组件；以及

一驱动组件，所述驱动组件能够驱动该激光发射组件、该激光接收组件以及所述接收线圈组件转动。

2.根据权利要求1所述的旋转无线供电机构，其中所述驱动组件具有一驱动组件主体和一自所述驱动组件主体的一端向外延伸的一驱动轴，所述驱动组件主体能够驱动所述驱动轴转动，所述接收线圈被可驱动地连接于所述驱动轴的一远端部，其中所述驱动轴远离所述驱动组件主体的一端为所述远端部，所述接收线圈能够随着所述驱动轴同步转动。

3.根据权利要求2所述的旋转无线供电机构，其中所述接收线圈进一步包括一第一磁环和一第一线圈，所述第一磁环具有一第一通孔，所述第一线圈环绕与所述第一磁环的一第一环形凹槽内，所述第一磁环的所述通孔的形状与所述驱动轴的远端部相适应，所述驱动轴的远端部插接于所述第一通孔内，所述驱动轴能够带动所述第一磁环和所述第一线圈同步转动。

4.根据权利要求2所述的旋转无线供电机构，其中所述发射线圈被固定安装于所述驱动组件主体设有所述驱动轴的一端，所述发射线圈环绕于所述驱动轴的外侧，所述发射线圈位于所述接收线圈和所述驱动组件主体之间，所述接收线圈和所述发射线圈相互分离。

5.根据权利要求4所述的旋转无线供电机构，其中所述发射线圈进一步包括一第二磁环和一第二线圈，所述第二磁环具有一第二通孔，所述第二线圈环绕于所述第二磁环一第二环形凹槽内，所述驱动轴穿过所述第二通孔，所述第二通孔的直径大于所述驱动轴的直径，所述驱动轴能够在所述第二通孔内转动。

6.根据权利要求4所述的旋转无线供电机构，其中所述发射线圈和所述接收线圈均为环形，所述发射线圈和所述接收线圈同轴相对设置，在所述接收线圈绕所述驱动轴转动的过程中，所述发射线圈和所述接收线圈之间的磁通量保持不变。

7.根据权利要求1所述的旋转无线供电机构，其中所述旋转无线供电机构进一步包括一第一安装体和一第二安装体，所述第一安装体具有一腔体和一自所述腔体的底壁向所述腔体内部延伸的一旋转轴，所述接收线圈和所述发射线圈均以环绕于所述旋转轴的方式被设于所述腔体内，所述发射线圈被固定于所述腔体底壁，所述接收线圈组件被设于所述第二安装体，所述驱动组件能够驱动所述接收线圈和所述第二安装体绕所述旋转轴转动。

8.根据权利要求2所述的旋转无线供电机构，其中所述接收电路进一步包括一接收电路，所述接收电路电连接于所述接收线圈，所述接收电路能够将所述接收线圈所产生的电能转化为直流电传递至该激光发射组件和该激光接收组件。

9.根据权利要求4所述的旋转无线供电机构，其中所述发射线圈组件进一步包括一发射电路，所述发射电路被电连接于所述发射线圈，所述发射电路能够将直流电转变为交变的电流以供所述发射线圈能够产生交变电场。

10.根据权利要求9所述的旋转无线供电机构，其中所述发射电路进一步包括一全桥电路和分别电连接于所述全桥电路的一第一半桥驱动器、一第二半桥驱动器，所述发射线圈组件进一步包括一处理器，其中所述全桥电路包括四个晶体管，所述处理器被可通讯地连接于两所述第一半桥驱动器和所述第二半桥驱动器，所述处理器能够向所述第一半桥驱动器和所述第二半桥驱动器发送相位相反的两时钟信号，以供控制电连接于所述第一半桥驱动器的两晶体管与电连接于所述第二半桥驱动器的两晶体管能够交替开通与关断。

11.一激光雷达，其特征在于，包括权利要求1至10中任一所述的旋转无线供电机构。

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