CN219760808U - 一种用于激光雷达的外转子电机及激光雷达 - Google Patents

Abstract

一种用于激光雷达的外转子电机，包括：底座，包括底板和与底板垂直的多个侧壁，一端固定在底板上的轴芯，轴芯上固设有磁感组件和轴承组件；转子外壳，其内壁上侧与轴承组件的外圈固定；磁体组件，为固定在转子外壳内壁下侧的环形结构，磁体组件设置在磁感组件外侧；转镜，套设在转子外壳外侧；底板的上表面设有凸台；PCB板，包括第一子板和第二子板，第一子板设置在底板上，位置检测组件设置在第一子板上并位于遮挡环的下方，位置检测组件通过检测遮挡环上的缺口以确定转子外壳的旋转状态；第二子板设置在凸台上，多个霍尔传感器设置在第二子板上并位于磁感组件下方。本申请具有工作稳定性高等优点。

Description

一种用于激光雷达的外转子电机及激光雷达

技术领域

本申请涉及电机技术领域，特别地涉及一种用于激光雷达的外转子电机及激光雷达。

背景技术

激光雷达探测是一种利用激光雷达系统发射激光束探测目标位置、速度等参数的技术，在社会生活中，主要应用在无人驾驶和自动驾驶领域中。激光雷达电机用在车载激光雷达中，能够驱动车载激光雷达的棱镜按照预设的方向转动，将激光反射到周围环境以测量物体的距离、角度和/或速度。

激光雷达电机中设置有传感器以检测电机的旋转状态和/或参数。传统的传感器设置在电机的顶部，利用引线与PCB板电连接。但是，激光雷达电机的设置主体，比如：车辆，发生颠簸、振动时，引线有可能与外部结构发生摩擦，导致引线出现短路、甚至断路的问题，最终导致传感器失效，降低激光雷达的使用寿命。目前暂时无法解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种用于激光雷达的外转子电机，包括：底座，包括底板和与底板垂直的多个侧壁，一端固定在所述底板上的轴芯，所述轴芯从下到上依次固设有磁感组件和轴承组件；转子外壳，为不规则筒状结构，其内壁上侧与所述轴承组件的外圈固定；磁体组件，为固定在所述转子外壳内壁下侧的环形结构，所述磁体组件设置在所述磁感组件外侧；转镜，为中空不规则柱体结构，所述转镜套设在所述转子外壳外侧；所述底板的上表面设有凸台；PCB板，包括第一子板和第二子板，所述第一子板设置在所述底板上，位置检测组件设置在所述第一子板上并位于遮挡环的下方，所述遮挡环自所述转子外壳下端面向下延伸凸设而成，所述位置检测组件通过检测遮挡环上的缺口以确定转子外壳的旋转状态；所述第二子板设置在所述凸台上，多个霍尔传感器设置在所述第二子板上并位于所述磁感组件下方，所述霍尔传感器与磁感组件磁感应以检测转子外壳的旋转状态。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，其中，所述磁体组件的下端面与所述底座的下表面之间的距离为7mm-8mm。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，所述轴芯的另一端进一步固定有用于给所述轴承组件施加轴向预紧力的盖板，所述盖板的厚度为1.5mm-2.5mm。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，所述轴承组件包括从上到下套设在所述轴芯上的上轴承和下轴承，所述上轴承和下轴承之间设置有圆环结构的外挡，所述外挡的轴向高度为2mm-2.5mm。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，所述PCB板还包括柔性过渡板，所述柔性过渡板设置在所述第一子板和所述第二子板之间。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，所述缺口在所述遮挡环的轴向方向上均匀设置，所述缺口设置数量为5个，包括1个第一缺口和4个第二缺口，所述第一缺口的宽度大于所述第二缺口的宽度。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，所述凸台的顶面至所述底板上表面的距离为2mm-3mm。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，所述底板上开设有凹槽，所述凹槽底面至所述底板上表面的距离为0.5mm-1mm。

如上所述的用于激光雷达的外转子电机，所述遮挡环的高度为2.5mm-3mm。

根据本申请的另一方面，提供一种激光雷达，包括如上所述的用于激光雷达的外转子电机。

在本申请的用于激光雷达的外转子电机中，将位置检测组件设置在底座的PCB板上，减少了在PCB板和位置检测组件之间的引线，避免外转子电机在颠簸振动的环境中导致引线短路或断路的问题，提高外转子电机的工作稳定性。进一步地，本申请在底座上设置有凸台，将设置有霍尔传感器的PCB板设置在凸台上，缩短霍尔传感器与磁感组件之间的距离，提高了霍尔传感器的检测精度。

附图说明

图1是根据本申请的一个实施例用于激光雷达的外转子电机的结构示意图；

图2是图1沿A-A方向的剖视图；

图3是根据本申请的一个实施例的底座结构示意图；

图4是根据本申请的一个实施例的转子外壳结构示意图；

图5是图4沿B-B方向剖视图；

图6是根据本申请的一个实施例的PCB板结构示意图；以及

图7是图6中C部放大结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

为了解决上述问题，本申请重新设计了一种外转子电机，在新设计的外转子电机中，将位置检测组件直接设置在外转子电机的底部，省去了引线，提高外转子电机的工作稳定性。但是，激光雷达内部空间有限，如何在不增加外转子电机的整体高度下，将位置检测组件设置在外转子电机的底部，需要对外转子电机内部的组件结构和尺寸重新调整，在保证外转子电机工作稳定性的前提下，设计出位置检测组件的容纳空间。具体设计方案参考如下内容：

图1是根据本申请的一个实施例用于激光雷达的外转子电机的结构示意图。图2是图1沿A-A方向的剖视图。如图1和图2所示，激光雷达的外转子电机100包括底座110、转子外壳120、磁体组件130、转镜140和PCB板150。底座110用于与外部结构固定的装置，轴芯160的一端固定在底板110上。轴芯160从下至上依次设置有磁感组件170和轴承组件180。磁感组件170包括铁芯和绕组，铁芯的槽型结构满足绕组的嵌线方式，以此形成多个槽极，当绕组通电后，产生磁场。转子外壳120为不规则筒状结构，其内壁上侧与轴承组件180的外圈接触固定。磁体组件130为固定在转子外壳内壁下侧的环形结构，磁体组件130设置在磁感组件170外侧，磁体组件130与磁感组件170在磁感应作用下，驱动转子外壳120和与其固定的转镜140一起旋转。转镜140为不规则的柱体结构，其套设在转子外壳120外侧。转镜130的不规则形状与外部激光源的设置位置、方向和数量有关，可以根据实际需要而改变形状。

轴承组件180包括从上到下套设在轴芯160上的上轴承181和下轴承183，上轴承181和下轴承183之间设置有圆环结构的外挡182，外挡182的轴向高度为2mm-2.5mm。上轴承181和下轴承183均为标准件，尺寸无法改变。因此，适当缩短外挡182的高度，能够缩小转子外壳120中容纳轴承组件180的空间，为位置检测组件设置在底座110上而节省空间。其中，下轴承183为法兰轴承，法兰轴承凸出的边缘与转子外壳内壁上的台阶接触以支撑转子外壳120，避免转子外壳因重力与轴芯160的相对位置发生变化。上轴承181和下轴承183内圈分别与轴芯160过渡配合，上轴承181和下轴承183外圈与转子外壳120内部之间设置有粘结层。

激光雷达的外转子电机100还包括盖板190和紧定环191，盖板190与轴芯160的另一端固定，盖板190用于给轴承组件180施加轴向的预紧力，减小轴承组件180中轴承在轴向的游隙。进一步地，在盖板190与轴芯160的另一端之间设置有波形垫圈192，通过波形垫圈192的弹力对轴承组件180的外圈形成一定的预压力，这样能够提高轴承的旋转精度、刚度和使用寿命。

根据本申请的一个实施例中，盖板190的厚度为1.5mm-2.5mm。相对于传统的盖板，本申请的盖板190的厚度减小了30％。通过减小盖板190的厚度，提高位置检测组件的容纳空间而不增加外转子电机的整体高度。其中，外转子电机的整机高度为32mm-34mm。

紧定环191设置在盖板190外围并与转子外壳120固定。紧定环191的上端面上设置有多个配重孔193，多个配重孔193均匀分布在紧定环191上端面，其内部可以容纳配重块。当转子外壳120和转镜140一起旋转出现不平衡问题时，可以通过增加配重块的方式，保证转子外壳120和转镜140的转动平衡，提高外转子电机的工作稳定性和使用寿命。

图3是根据本申请的一个实施例的底座结构示意图。如图2和图3所示，底座110包括底板111和与底板111垂直的多个侧壁112。在底板111上表面开设有凹槽113，用于容纳部分PCB板150，凹槽113上设置有一个或多个定位柱，PCB板对应位置有定位孔，定位柱和定位孔相互配合，方便装配工作。底板111上表面还设置有凸台114，凸台114顶面为扇形，用于支撑部分PCB板150。

多个侧壁112与底板111垂直设置，形成半包围空间。转镜140能够在半包围空间内旋转。侧壁112的顶面上设置有一个或多个安装孔115，用于与外部结构固定连接。底板111的大致中心位置设置有圆筒116，轴芯160的一端插入圆筒116的通孔中。其中，圆筒116的高度大于与之相邻凸台114的高度，圆筒116的上端面与磁感组件170的下端面接触，用于支撑磁感组件170而防止下滑，影响与磁体组件130之间的磁感应作用。其中，圆筒116的上端面至底板111下表面的距离为7.65±0.5mm。相对于传统的圆筒高度，本申请的圆筒116的高度有所提升，进而提高磁感组件170的设置高度以与磁体组件130在同一水平高度上。

图4是根据本申请的一个实施例的转子外壳结构示意图。图5是图4沿B-B方向剖视图。如图2、图4和图5所示，转子外壳120不规则筒状结构，其内壁上侧与轴承组件180的外圈固定。轴承组件180的外圈与转子外壳120内壁上之间可以设置粘结层，防止轴承组件的外圈与转子外壳120结合不紧密而相对旋转。转子外壳120外侧下部设置有配重环121，配重环121上开设有多个盲孔122。多个盲孔122均匀开设在配重环121的下端面。在外转子电机100在做动平衡测试时，可以在盲孔中增加配重块以保证转子外壳120在旋转时保持平衡而不发生晃动或偏移，提高外转子电机100的工作稳定性。

转子外壳120下端面向下延伸凸设有遮挡环123，遮挡环123的轴向方向上设置有多个缺口。遮挡环123设置在转子外壳120的下端面上，且与位置检测组件对应设置，在转子外壳120旋转时，位置检测组件通过检测遮挡环123上的缺口以检测转子外壳120的旋转状态和/或旋转参数。其中，缺口的设置数量为1-8，提高缺口的数量，能够提高位置检测组件的检测精度。根据本申请的一个实施例，缺口的设置数量为5个，包括1个第一缺口1231和4个第二缺口1232，第一缺口1231的宽度大于第二缺口1232的宽度。当电机因故障，缺口恰好停留在位置检测组件之间时，位置检测组件将会一直处于检测状态，影响使用寿命。因此，第一缺口1231的宽度大于第二缺口1232的宽度，尽量减小缺口的宽度，能够提高外转子电机100的工作稳定性。其中，第一缺口的宽度为1.5mm-2.5mm，优选地，第一缺口的宽度为2mm；第二至第五缺口的宽度均为0.5mm-1.5mm，优选地，第二至第五缺口的宽度均为1mm。

结合图5和图3所示，根据本申请的一个实施例，台阶124在转子外壳120上的轴向高度3mm-4mm升高，进而升高磁体组件130设置在转子外壳120内部时的高度，避免位置检测组件设置在外转子电机100底部时，因位置检测组件的整体高度过高而与磁体组件130在空间上产生重叠，影响正常工作。根据本申请的一个实施例，磁体组件130的下端面与底座110的下表面之间的距离为7mm-8mm，优选地，磁体组件130的下端面与底座110的下表面之间的距离为7.65mm。其中，遮挡环的高度为2.5mm-3mm，优选地，遮挡环的高度为3mm。

图6是根据本申请的一个实施例的PCB板结构示意图。图7是图6中C部放大结构示意图。如图2、图6和图7所示，PCB板150包括与外部电连接的接口151，接口151与柔性的连接板152电连接，连接板152能够随意弯折而不会损坏，从而不限制接口151的设置位置。

PCB板150还包括第一子板153、第二子板154和柔性过渡板155，柔性过渡板155设置在第一子板153和第二子板154之间。其中，第一子板153与柔性连接板152电连接，第一子板153设置在底板的凹槽113内，位置检测组件156设置在第一子板153上并位于遮挡环123的下方。其中，凹槽113底面至底板上表面的距离为0.5mm-1mm。在第一子板153上设置凹槽113，能够增加位置检测组件156的容纳空间。

位置检测组件156包括发射板、接收板和底板，发射板和接收板分别与底板垂直且相对设置，形成U形结构。当发射板与接收板之间没有遮挡时，发射板发射出的电信号能够被接收板接收。进一步地，底板设置在遮挡环123的下端面的正下方，发射板和接收板设置在遮挡环123的两侧，当遮挡环123上的缺口位于接收板与发射板之间时，接收板能够接收到电信号，从而记录转子外壳的旋转位置和/或旋转参数。其中，发射板顶面与底板上表面的距离为2.8mm左右。

第二子板154设置在凸台114上，多个霍尔传感器157设置在第二子板154上并位于磁感组件170下方，霍尔传感器157与磁感组件170磁感应以检测转子外壳的旋转状态。当位置检测组件156设置在底座110上时，将扩大磁感组件170与底座110之间的距离，若不调整霍尔传感器157的位置，将影响霍尔传感器157的检测精度。其中，凸台114的顶面至底板上表面的距离为2mm-3mm。通过设置凸台能够缩短磁感组件的下端面与霍尔传感器之间的距离，提高霍尔传感器的检测精度。

根据本申请的一个实施例中，霍尔传感器157的设置数量为3个，霍尔传感器157的设置位置分别与磁感组件170的三个磁极一一对应，用于检测磁感组件170上磁极磁场的变化，从而判断外转子电机的旋转位置和/或旋转参数。其中，同时利用位置检测组件和霍尔传感器检测外转子电机的旋转位置和/或旋转参数，能够提高检测精度。

与本申请提供的用于激光雷达的外转子电机对应地，本申请还提供一种激光雷达，激光雷达上包括本申请中的用于激光雷达的外转子电机。安装有本申请激光雷达的外转子电机具有抗震、工作稳定性好等优点。

综上所述，本申请的用于激光雷达的外转子电机将位置检测组件设置在底座的PCB板上，减少了在PCB板和位置检测组件之间的引线，避免外转子电机在颠簸振动的环境中导致引线短路或断路的问题，提高外转子电机的工作稳定性。进一步地，本申请在底座上设置凸台，将设置有霍尔传感器的PCB板设置在凸台上，缩短霍尔传感器与磁感组件之间的距离，提高了霍尔传感器的检测精度。

上述实施例仅供说明本申请之用，而并非是对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本申请公开的范畴。

Claims (10)

1.一种用于激光雷达的外转子电机，包括：

底座，包括底板和与底板垂直的多个侧壁，一端固定在所述底板上的轴芯，所述轴芯从下到上依次固设有磁感组件和轴承组件；

转子外壳，为不规则筒状结构，其内壁上侧与所述轴承组件的外圈固定；

磁体组件，为固定在所述转子外壳内壁下侧的环形结构，所述磁体组件设置在所述磁感组件外侧；

转镜，为中空不规则柱体结构，所述转镜套设在所述转子外壳外侧；

其特征在于，所述底板的上表面设有凸台；

PCB板，包括第一子板和第二子板，所述第一子板设置在所述底板上，位置检测组件设置在所述第一子板上并位于遮挡环的下方，所述遮挡环自所述转子外壳下端面向下延伸凸设而成，所述位置检测组件通过检测遮挡环上的缺口以确定转子外壳的旋转状态；所述第二子板设置在所述凸台上，多个霍尔传感器设置在所述第二子板上并位于所述磁感组件下方，所述霍尔传感器与磁感组件磁感应以检测转子外壳的旋转状态。

2.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，其中，所述磁体组件的下端面与所述底座的下表面之间的距离为7mm-8mm。

3.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，所述轴芯的另一端进一步固定有用于给所述轴承组件施加轴向预紧力的盖板，所述盖板的厚度为1.5mm-2.5mm。

4.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，所述轴承组件包括从上到下套设在所述轴芯上的上轴承和下轴承，所述上轴承和下轴承之间设置有圆环结构的外挡，所述外挡的轴向高度为2mm-2.5mm。

5.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，所述PCB板还包括柔性过渡板，所述柔性过渡板设置在所述第一子板和所述第二子板之间。

6.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，所述缺口在所述遮挡环的轴向方向上均匀设置，所述缺口设置数量为5个，包括1个第一缺口和4个第二缺口，所述第一缺口的宽度大于所述第二缺口的宽度。

7.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，所述凸台的顶面至所述底板上表面的距离为2mm-3mm。

8.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，所述底板上开设有凹槽，所述凹槽底面至所述底板上表面的距离为0.5mm-1mm。

9.根据权利要求1所述的用于激光雷达的外转子电机，其特征在于，所述遮挡环的高度为2.5mm-3mm。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的用于激光雷达的外转子电机。