CN116846152A - 电机组件、激光雷达扫描系统以及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电机组件、激光雷达扫描系统以及激光雷达。电机组件包括电机和电机驱动板，其中，所述电机包括主体，所述主体包括底面；所述电机驱动板固定安装在所述主体的底部，且所述电机驱动板的板面与所述底面之间具有第一间隙。本申请的电机组件、激光雷达扫描系统以及激光雷达可以解决现有技术中的激光雷达扫描系统中的电机驱动板的占用空间大、不便于装配、且装配误差比较大的问题。

Description

电机组件、激光雷达扫描系统以及激光雷达

技术领域

本申请涉及激光雷达扫描技术领域，具体而言，涉及一种电机组件、激光雷达扫描系统以及激光雷达。

背景技术

车载激光雷达系统定制的扫描系统，需要满足特定的汽车工业标准或规格，被称为"车规"(Automotive Grade)。这些标准或规格涵盖了在各种环境条件下的性能、耐久性、安全性、可靠性等要求。车载激光雷达扫描系统通常包括一套可以精确地定向并扫描激光束的机械或光学组件，如电动机、转镜组件等。

目前市面上车载激光雷达扫描系统中的电机驱动板为一块独立的电路板，该电路板安装在车载激光雷达扫描系统的其他结构上，并通过连接件与电机本体连接。该电机驱动板与电机本体之间安装方式占用的空间比较大，不便于装配，且装配过程中的累积误差比较大。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种电机组件、激光雷达扫描系统以及激光雷达，以至少解决现有技术中的激光雷达扫描系统中的电机驱动板的占用空间大、不便于装配、且装配误差比较大的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种电机组件，包括：

电机，所述电机包括主体，所述主体包括底面；以及

电机驱动板，所述电机驱动板固定安装在所述主体的底部，且所述电机驱动板的板面与所述底面之间具有第一间隙。

进一步地，所述主体的底部设置有电机底座，所述电机驱动板安装在所述电机底座的底部以使所述电机驱动板的板面与所述底面之间形成所述第一间隙。

进一步地，所述电机驱动板通过紧固件连接在所述主体的底部。

进一步地，所述紧固件包括螺钉、螺栓、销钉中的至少一种。

进一步地，所述紧固件为三个，三个所述紧固件呈三角形布置。

进一步地，所述电机组件还包括码盘，所述码盘固定安装在所述主体的所述底面，且所述码盘与所述电机驱动板之间具有第二间隙。

进一步地，所述底面设置有凹槽，所述码盘固定安装在所述凹槽内。

进一步地，所述码盘通过锁紧件连接或者粘接方式固定安装在所述底面。

进一步地，所述电机驱动板上设置有读数头，所述读数头位于所述主体的底部，且所述读数头与所述码盘之间具有预定间距。

进一步地，所述电机包括外转子电机，所述电机还包括电机轴，所述电机轴穿设在所述主体上并垂直于所述电机驱动板设置；

所述电机组件还包括连接件，所述连接件与所述电机轴连接。

进一步地，所述连接件包括连接法兰。

进一步地，所述主体远离所述电机驱动板的一端设置有凸台，所述电机轴从所述凸台穿出于所述主体，所述连接件设置在所述凸台的上方。

另一方面，本申请还提供了一种激光雷达扫描系统，所述激光雷达扫描系统包括上述的电机组件。

进一步地，所述激光雷达扫描系统还包括转镜组件，所述转镜组件与所述电机组件的连接件固定连接，并在所述电机的驱动下转动。

第三方面，本申请还提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括上述的激光雷达扫描系统。

在本申请中，通过将电机驱动板固定安装在电机的主体的底部，并使得电机驱动板与主体的底面之间具有第一间隙，保证电机驱动板上的结构件与主体之间具有一定的距离，不会发生碰撞。相对于现有技术中将电机驱动板安装在激光雷达扫描系统的其他结构上的方式而言，本申请中的电机组件将电机驱动板固定安装在电机的主体的底部，在保证电机驱动板与电机具有一定间距的情况下，能够减小电机组件以及激光雷达扫描系统的占用空间，整个电机组件的装配更加方便，装配过程中的积累误差比较小，更适于使用在激光雷达扫描系统中。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例公开的激光雷达扫描系统的主视图；

图2为本申请实施例公开的电机组件的主视图；

图3为本申请实施例公开的电机和电机驱动板组装在一起时的仰视图；

图4为本申请实施例公开的电机和电机驱动板组装在一起时的俯视图；

图5为本申请实施例公开的电机的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电机；11、主体；12、底面；13、电机轴；14、连接件；15、凸台；20、电机驱动板；21、读数头；30、第一间隙；40、紧固件；50、码盘；70、转镜组件；80、电机底座；90、第二间隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，提供了一种激光雷达扫描系统，该激光雷达扫描系统包括一套可以精确地定向并扫描激光束的机械和光学组件，如电机组件和转镜组件70。该激光雷达扫描系统可以将激光束定向到各个方向，并在激光束反射回来后将该激光引导到检测器上。

具体来说，本实施例中的激光雷达扫描系统包括电机组件和转镜组件70。电机组件包括电机10和电机驱动板20。其中，电机10包括主体11，该主体11包括底面12；电机驱动板20固定安装在主体11的底部，且该电机驱动板20的板面与底面12之间具有第一间隙30，实际工作时，电机驱动板20用于对电机10进行控制。

可以理解的是，本实施例中的主体11的底面12是指电机10使用状态下的底面12(具体可以参见图2和图5的标示)，即远离被电机10驱动的结构的一个侧面。主体11的底部是指主体11的底面12以下的部位，即远离被电机10驱动的结构一侧的部位。

在本实施例中，通过将电机驱动板20固定安装在电机10的主体11的底部，并使得电机驱动板20与主体11的底面12之间具有第一间隙30，如此，可以使得电机驱动板20上的结构件与主体11之间具有一定的距离，不会发生碰撞。相对于现有技术中将电机驱动板20安装在激光雷达扫描系统的其他结构(电机10的外侧)上的方式而言，本实施例中的电机组件将电机驱动板20固定安装在电机10的主体11的底部，在保证电机驱动板20与电机10具有一定间距的情况下，能够减小电机组件以及激光雷达扫描系统的占用空间，整个电机组件的装配更加方便，装配过程中的积累误差比较小，更适于使用在激光雷达扫描系统中。

在本实施例中，电机组件还设置有电机底座80，该电机底座80设置在主体11的底部，电机驱动板20安装在电机底座80的底部，也即是说，电机底座80支撑设置在主体11和电机驱动板20之间，当将电机驱动板20安装在电机底座80的底部之后，可以使电机驱动板20的板面与底面12之间形成上述的第一间隙30，如此，可以避免装配电机组件的过程中对电机驱动板20上的电子元件等结构造成损坏。

可选地，本实施例中的电机底座80可以与主体11一体成型设置，也可以与主体11分体设置后通过卡扣、螺钉等结构固定为一体。

进一步地，本实施例中的电机10为外转子电机，该外转子电机整体呈柱形设置，电机驱动板20为一块平板结构，该电机驱动板20是一种电子设备，该电机驱动板20与电机10电连接。实际使用时，该电机驱动板20用于控制和驱动电机10运动。在激光雷达扫描系统中，电机驱动板20用于控制旋转扫描头的电机10。电机驱动板20可以调节电机10的速度，改变旋转方向，以及执行其他的控制功能。这对于激光雷达扫描系统的操作和性能非常重要，因为它可以影响到雷达扫描的速度和范围。

进一步地，本实施例中的电机驱动板20通过紧固件40连接在主体11的底部。示例性地，该紧固件40包括螺钉、螺栓、销钉中的至少一种。也即是说，本实施例中的电机驱动板20可以通过螺钉、螺栓、销钉中的至少一种固定在主体11的底部。该电机组件的结构简单，便于组装。在本申请中的一种具体的实施例中，将紧固件40设置为螺钉，该螺钉穿设在电机驱动板20上，并将电机驱动板20锁定在电机10的底部，结构简单，便于加工和生产。

可选地，本实施例中的紧固件40可以设置为一个、两个、三个或者三个以上。本申请的附图3中示出了将紧固件40设置为三个时的情况，该三个紧固件40呈三角形布置，进而可以将电机驱动板20稳定地固定在主体11的底部，结构简单，稳定可靠。当然，在本申请的其他实施例中，多个紧固件40还可以呈一条直线或者一条弧线布置在电机驱动板20上，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。

参见图1至图2、以及图5所示，本实施例中的电机组件还包括码盘50，该码盘50是一种传感器，它可以检测设备(如电机10)的位置或速度。在激光雷达扫描系统中，码盘50用于监控扫描头的旋转位置或速度。这对于确定激光雷达发送和接收信号的精确方向至关重要，因此，码盘50对于激光雷达系统的精度和性能起着关键作用。实际安装时，将码盘50固定安装在主体11的底面12，本实施例中通过将码盘50固定在主体11的底部，可以实现码盘50、电机驱动板20以及电机10的集成设置，能够进一步降低本实施例中的电机组件的占用空间、装配难度以及装配误差。

在本实施例中，码盘50与电机驱动板20之间具有第二间隙90，通过使码盘50与电机驱动板20之间具有第二间隙90，能够防止电机10工作时，码盘50与电机驱动板20之间发生摩擦或者接触，进而可以提高本实施例中的电机组件的结构稳定性和可靠性。

可以理解的是，本实施例中的第一间隙30和第二间隙90都是位于电机10和电机驱动板20之间的间隙，当码盘50的底面与电机10的底面重合时，第一间隙30和第二间隙90重合。实际设计的过程中，该第一间隙30和第二间隙90只要能够满足电机驱动板20不与电机10或者码盘50发生碰撞即可，具体加工时，该第一间隙30和该第二间隙90的宽度越小越好。

具体地，本实施例中的主体11的底面12设置有凹槽(图中未示出)，实际安装时，将码盘50固定安装在凹槽内。在本实施例中，通过在主体11的底面12设置凹槽，并将码盘50安装在该凹槽内，结构更加紧凑，能够在一定程度上减小电机组件的整体高度，进一步降低本实施例中的电机组件的整体高度。与此同时，将码盘50安装在凹槽内，能够提高码盘50的安装稳定性。当然，在本申请的其他实施例中，主体11的底面12还可以不设置凹槽，而是直接将码盘50固定在底面12上，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。

可选地，本实施例中的码盘50可以通过锁紧件(图中未示出)固定安装在主体11的底面12上，也可以通过粘接的方式固定安装在主体11底面12。示例性地，本实施例中的锁紧件可以是锁紧螺钉、锁紧销钉等结构。当采用紧固件来对码盘50进行固定时，该紧固件可以设置为多个，例如两个、三个或者三个以上。该多个紧固件沿码盘50的周向间隔设置，可以稳定地将码盘50固定在主体11的底面12上。

在本申请的一种具体的实施方式中，码盘50通过点背胶的方式粘接固定在主体11的底面12上，结构简单，便于生产。

进一步地，本实施例中的电机驱动板20上设置有读数头21，该读数头21位于主体11的底部，且该读数头21与码盘50之间具有预定间距。可以理解的是，这里所述的读数头21与码盘50之间具有预定间距的意思是指两者之间具有固定的相对位置关系，即组装时，读数头21与码盘50之间的相对距离和角度关系是固定的，不会发生变化的，如此，能够满足读数头21的安装位置要求。该读数头21是一种测量仪器，它的工作原理是通过感应电磁场的变化来测量电机10的位置、速度和加速度等物理量。该读数头21通常由线圈、磁芯和信号处理电路组成，当线圈中通电时，会产生一个磁场，当读数头21靠近带头磁性的物体时，物体的磁场会影响读数头21线圈中的磁场，从而改变线圈中的电流。这个电流的变化可以被读数头21的信号处理电路检测到，并转换成相应的物理量，进而实现对电机10的位置、速度和加速度等物理量的检测。

参见图1、图2以及图5所示，本实施例中的电机10还包括电机轴13，该电机轴13穿设在主体11上并垂直于电机驱动板20设置；电机组件还包括连接件14，该连接件14与电机轴13连接。而激光雷达扫描系统还包括转镜组件70，通过该连接件14的作用，可以将转镜组件70安装在电机10上，当电机10转动时，可以带动转镜组件70转动，进而执行激光雷达扫描系统的扫描动作。

可选地，本实施例中的连接件14包括连接法兰。主体11远离电机驱动板20的一端设置有凸台15，电机轴13从凸台15穿出于主体11，连接件14设置在凸台15的上方。在本实施例中，连接法兰可以用于固定电机10，使电机与激光雷达扫描系统的其他部件，例如转镜组件70稳定连接，确保电机在运行过程中保持稳定，不会因振动或者转动造成位移。

本实施例中的电机组件设置有连接法兰，实际组装时，该连接法兰与电机轴13压合装配，该连接法兰易于加工、精度易保证、不会破坏电机外转子装配水平。现有技术中，电机10的外转子是带一个凸台的转子结构，在加工生产过程中，对这种外转子的加工精度、尺寸要求以及加工工艺复杂度都比较高。在本申请中，通过设置连接法兰来连接转镜组件70，加工时，就可以将电机10的外转子做成固定尺寸，加装的连接法兰的加工工艺复杂度小于现有技术中的外转子的装配精度以及加工精度，如此，减小了外转子的加工精度并降低了外转子的成本。

也即是说，本实施例中，通过在电机轴13上压装连接法兰，可以将原本需要在外转子电机执行的精度要求转移至连接法兰上，相对于外转子电机而言，连接法兰的加工精度更容易保证，能够降低本实施例中的电机组件的加工成本，且电机组件的加工精度要求更容易得到保证。

在本实施例中，连接法兰还可以对电机10提供一定程度的保护作用，防止电机10被外部物体撞击或损坏。也即是说，连接法兰在激光雷达扫描系统中主要起到稳定连接和传输力矩的作用，保证了激光雷达扫描系统的稳定运行。

本实施例中的激光雷达扫描系统中的转镜组件70与电机组件的连接件14固定连接，并在电机10的驱动下转动。组装好之后，转镜组件70的底面12与电机10的主体11的裙边(即电机10的底部边缘)之间的距离不大于0.2mm，例如0.2mm、0.15mm等，最大限度降低了整个激光雷达扫描系统的高度。

根据上述的实施例可以知道，本申请的电机组件通过将电机驱动板安装位置设计在电机的底部，在保证码盘与电机驱动板固定距离前提下，降低了电机底座80的高度，具体可以使电机底座80的高度降低0.7mm以上。相对于现有的激光雷达扫描系统而言，本实施例中通过对电机组件的结构进行改进，使得电机10的安装面(即底面12和码盘50底面)呈台阶式安装，可以降低电机组件以及激光雷达扫描系统的整体高度，激光雷达扫描系统的上表面与激光雷达系统的底板之间的距离下降了3mm以上，降低了整个激光雷达扫描系统的占用空间。

本申请的电机组件将码盘、电机驱动板与电机集成设计，使得激光雷达扫描系统在安装方式上变得简洁，减少了激光雷达扫描系统内部空间消耗；且码盘与电机采用背胶方式固定，提高了安装精度和便捷性。

此外，本申请通过将码盘和电机驱动板集成在电机上，实现了电机组件的模块化设计，简化了电机组件的安装调试，提升了电机运行平稳性，能够满足车规要求。

另一方面，本申请实施例还提供了一种激光雷达，该激光雷达包括上述实施例中的激光雷达扫描系统，因此，该激光雷达包括上述激光雷达扫描系统的所有技术效果。由于前文已经对激光雷达扫描系统的技术进行了详细描述，此处不再赘述。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电机组件，其特征在于，包括：

电机(10)，所述电机(10)包括主体(11)，所述主体(11)包括底面(12)；以及

电机驱动板(20)，所述电机驱动板(20)固定安装在所述主体(11)的底部，且所述电机驱动板(20)的板面与所述底面(12)之间具有第一间隙(30)。

2.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述主体(11)的底部设置有电机底座(80)，所述电机驱动板(20)安装在所述电机底座(80)的底部以使所述电机驱动板(20)的板面与所述底面(12)之间形成所述第一间隙(30)。

3.根据权利要求2所述的电机组件，其特征在于，所述电机驱动板(20)通过紧固件(40)连接在所述主体(11)的底部。

4.根据权利要求3所述的电机组件，其特征在于，所述紧固件(40)包括螺钉、螺栓、销钉中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的电机组件，其特征在于，所述紧固件(40)为三个，三个所述紧固件(40)呈三角形布置。

6.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述电机组件还包括码盘(50)，所述码盘(50)固定安装在所述主体(11)的所述底面(12)，且所述码盘(50)与所述电机驱动板(20)之间具有第二间隙(90)。

7.根据权利要求6所述的电机组件，其特征在于，所述底面(12)设置有凹槽，所述码盘(50)固定安装在所述凹槽内。

8.根据权利要求6所述的电机组件，其特征在于，所述码盘(50)通过锁紧件连接或者粘接方式固定安装在所述底面(12)。

9.根据权利要求6所述的电机组件，其特征在于，所述电机驱动板(20)上设置有读数头(21)，所述读数头(21)位于所述主体(11)的底部，且所述读数头(21)与所述码盘(50)之间具有预定间距。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电机组件，其特征在于，所述电机(10)包括外转子电机，所述电机(10)还包括电机轴(13)，所述电机轴(13)穿设在所述主体(11)上并垂直于所述电机驱动板(20)设置；

所述电机组件还包括连接件(14)，所述连接件(14)与所述电机轴(13)连接。

11.根据权利要求10所述的电机组件，其特征在于，所述连接件(14)包括连接法兰。

12.根据权利要求10所述的电机组件，其特征在于，所述主体(11)远离所述电机驱动板(20)的一端设置有凸台(15)，所述电机轴(13)从所述凸台(15)穿出于所述主体(11)，所述连接件(14)设置在所述凸台(15)的上方。

13.一种激光雷达扫描系统，其特征在于，所述激光雷达扫描系统包括权利要求1至12中任一项所述的电机组件。

14.根据权利要求13所述的激光雷达扫描系统，其特征在于，所述激光雷达扫描系统还包括转镜组件(70)，所述转镜组件(70)与所述电机组件的连接件(14)固定连接，并在所述电机(10)的驱动下转动。

15.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括权利要求13或14所述的激光雷达扫描系统。