本申請涉及散熱，尤其涉及一種激光雷達的散熱裝置和激光雷達。

背景技術：

1、激光雷達是以激光器為發(fā)射光源發(fā)射激光束，以探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。激光雷達可應用于大地測量學、地理信息學、考古學、地理學等領域，還可以應用于安全防護領域，例如，用于對鐵路沿線易發(fā)生滑坡和崩塌落石等危險路段進行檢測，即將影響鐵路行車安全的障礙物進行三維掃描、建模和告警綜合檢測，以進行行車安全防護，為了提高檢測性能，需根據(jù)鐵路線路走向、環(huán)境特點以及電氣化桿分布等情況，配置不同探測距離和不同安裝方式的激光雷達。對于鐵路直線段需采用探測距離在100米以上的三維激光雷達，以滿足長距離條件下鐵路安全檢測的限界。對于處于山區(qū)地帶、具有溫差大、多風沙、多霧、多雨等環(huán)境特點的鐵路，需采用千瓦級大功率的激光器，例如，功率為10kw，激光波長為1550nm的光纖激光器。

2、然而，在提高檢測性能的同時，激光雷達內部的激光器等部件工作中會產生較大的熱量，較高的溫度環(huán)境會降低器件性能，從而導致激光雷達的精度和測距受到影響，例如，溫度的變化會引起器件的熱脹冷縮，進而影響激光雷達的發(fā)射角度、接收角度等。并且由于激光器為運動部件，并不具備連接固定散熱設備的條件，對于千瓦級大功率的激光器產生的熱量會更多，從而降低激光雷達工作的穩(wěn)定性和可靠性。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N激光雷達的散熱裝置和激光雷達，以解決激光雷達散熱性能低的問題。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N激光雷達的散熱裝置，所述激光雷達包括雷達組件、旋轉機構和外殼，所述旋轉機構分別與所述雷達組件、所述外殼連接，以驅動所述雷達組件和所述外殼旋轉。所述散熱裝置包括傳導散熱機構、對流散熱機構和輻射散熱機構。

3、其中，所述傳導散熱機構的兩端分別與所述雷達組件、所述旋轉機構連接。雷達組件在工作時會產生較大的熱量，通過傳導散熱機構可以將雷達組件產生的熱量傳導至旋轉機構，再通過旋轉機構與外殼之間的接觸，將熱量傳到至外殼，由外殼將熱量散出，以實現(xiàn)傳導散熱。

4、所述對流散熱機構設置在所述外殼上，所述對流散熱機構的風向朝向所述雷達組件，風向朝向光纖激光器和交錯翅片散熱器組。一方面，由于雷達組件表面溫度升高會導致氣流上升，通過對流散熱機構補充冷空氣，與熱量進行交換，以形成空氣對流，將熱量傳到至外殼，實現(xiàn)對流散熱。另一方面在輻射散熱機構構成的冷熱面輻射散熱空間內形成湍流，增強熱交換能力。

5、所述輻射散熱機構包括制冷片和散熱器，所述制冷片的熱面與所述外殼內壁貼合，所述散熱器分別與所述制冷片的冷面、所述雷達組件貼合。制冷片包括熱面和冷面，熱面用于放出熱量，冷面用于吸收熱量。將散熱器的一端與制冷片的冷面貼合，另一端與雷達組件貼合，雷達組件散發(fā)熱量傳導至散熱器，散熱器將熱量再傳遞至制冷片，由制冷片的冷面吸收熱量，將熱量傳遞至熱面，并通過熱面與外殼的接觸面將熱量散發(fā)。并且散熱器兩端的溫度差，可以構成冷熱面輻射散熱空間，以輻射的方式散發(fā)熱量，并且由于對流散熱機構形成的空氣對流，可以增強熱交換能力，提高散熱效率。

6、在一種實現(xiàn)方式中，所述傳導散熱機構為熱管，所述熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，所述蒸發(fā)端與所述雷達組件連接，所述冷凝端與所述旋轉機構連接。其中，蒸發(fā)端吸收熱量后，可以將熱量傳到冷凝端，熱管通過蒸發(fā)制冷，增大蒸發(fā)端和冷凝端的溫度差，加快熱量傳導速度，進而提高傳導散熱性能。

7、在一種實現(xiàn)方式中，多個所述傳導散熱機構沿所述雷達組件的周向間隔設置。通過沿雷達組件的周向間隔設置的多個傳導散熱機構，對雷達組件外表面的不同區(qū)域同時進行傳導散熱，提高散熱效率。

8、在一種實現(xiàn)方式中，所述對流散熱機構為散熱風扇，所述散熱風扇扇葉的旋轉軸與所述外殼的延伸方向垂直，且所述散熱風扇的風向朝向所述雷達組件。通過散熱風扇向雷達組件和輻射散熱機構吹入冷空氣，增大激光雷達內部空氣的循環(huán)流動和熱交換能力，且結構簡單，便于安裝。

9、在一種實現(xiàn)方式中，所述散熱器包括第一散熱翅片和第二散熱翅片，所述第一散熱翅片的端部與所述制冷片的冷面貼合，所述第二散熱翅片的端部與所述雷達組件貼合，所述第一散熱翅片和所述第二散熱翅片的自由端交錯設置，以構成冷熱面輻射散熱空間。由于第二散熱翅片的端部與雷達組件貼合，雷達組件產生的熱量會傳導至第二散熱翅片，第二散熱翅片的部分熱量可以由對流散熱機構形成的空氣對流散熱，由于第一散熱翅片和第二散熱翅片的溫度差，另一部分熱量可以以輻射的方式傳至第一散熱翅片，第一散熱翅片的端部與制冷片的冷面貼合，通過制冷片的冷面吸收熱量，將熱量傳遞至熱面，并通過熱面與外殼的接觸面將熱量散發(fā)，進而實現(xiàn)輻射散熱。

10、在一種實現(xiàn)方式中，多個所述第一散熱翅片間隔設置在所述制冷片的冷面，多個所述第二散熱翅片間隔設置在所述雷達組件表面。通過設置多個第一散熱翅片和多個第二散熱翅片，多個第一散熱翅片和多個第二散熱翅片交錯設置，提高輻射散熱性能。

11、在一種實現(xiàn)方式中，沿所述制冷片的中心至邊緣的方向上多個所述第一散熱翅片依次減少，沿所述雷達組件的中心至邊緣的方向上多個所述第二散熱翅片依次減少。通過在雷達組件和制冷片的中部設置散熱量較大的散熱翅片，兩側設置散熱量較小的散熱翅片，使得從中部向兩側，散熱逐漸變小，進而使得整體散熱量達到均勻化，提高散熱效率。

12、第二方面，本申請還提供一種激光雷達，包括雷達組件、旋轉機構和外殼，所述旋轉機構分別與所述雷達組件、所述外殼連接，以驅動所述雷達組件和所述外殼旋轉，還包括上述第一方面提供的散熱裝置。

13、在一種實現(xiàn)方式中，所述激光雷達還包括滾針軸承，所述旋轉機構的兩端通過所述滾針軸承與所述外殼連接。通過滾針軸承連接旋轉機構和外殼，提高負荷承受能力，同時增大接觸面，利用滾針在軸承內部滾動實現(xiàn)散熱，進而提高散熱效率。

14、在一種實現(xiàn)方式中，所述旋轉機構在與所述傳導散熱機構的連接處至與所述外殼的連接處之間設置有凹槽。通過設置凹槽，以增大與空氣的接觸面積，進而增大散熱面積，提高散熱效果，并且通過與傳導散熱機構配合，將雷達組件產生的熱量傳導至外殼，由外殼將熱量散出，以實現(xiàn)傳導散熱。

15、由上述技術方案可知，本申請?zhí)峁┮环N激光雷達的散熱裝置和激光雷達，所述激光雷達包括雷達組件、旋轉機構和外殼，旋轉機構分別與雷達組件、外殼連接，以驅動雷達組件和外殼旋轉。所述散熱裝置包括傳導散熱機構、對流散熱機構和輻射散熱機構。其中，傳導散熱機構的兩端分別與雷達組件、旋轉機構連接，以實現(xiàn)熱傳導散熱。對流散熱機構設置在外殼上，對流散熱機構的風向朝向雷達組件，以通過空氣對流散熱。輻射散熱機構包括制冷片和散熱器，制冷片的熱面與外殼內壁貼合，散熱器分別與制冷片的冷面、雷達組件貼合，構成冷熱面輻射散熱空間，以實現(xiàn)輻射散熱。通過結合傳導散熱、對流散熱和輻射散熱的散熱方式，對激光雷達內部的熱源組件進行散熱，提高激光雷達的散熱性能。

技術特征：

1.一種激光雷達的散熱裝置，所述激光雷達包括雷達組件(10)、旋轉機構(20)和外殼(30)，所述旋轉機構(20)分別與所述雷達組件(10)、所述外殼(30)連接，以驅動所述雷達組件(10)和所述外殼(30)旋轉，其特征在于，

2.根據(jù)權利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述傳導散熱機構(40)為熱管，所述熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，所述蒸發(fā)端與所述雷達組件(10)連接，所述冷凝端與所述旋轉機構(20)連接。

3.根據(jù)權利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，多個所述傳導散熱機構(40)沿所述雷達組件(10)的周向間隔設置。

4.根據(jù)權利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述對流散熱機構(50)為散熱風扇，所述散熱風扇扇葉的旋轉軸與所述外殼(30)的延伸方向垂直，且所述散熱風扇的風向朝向所述雷達組件(10)。

5.根據(jù)權利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，所述散熱器(62)包括第一散熱翅片(621)和第二散熱翅片(622)，所述第一散熱翅片(621)的端部與所述制冷片(61)的冷面貼合，所述第二散熱翅片(622)的端部與所述雷達組件(10)貼合，所述第一散熱翅片(621)和所述第二散熱翅片(622)的自由端交錯設置。

6.根據(jù)權利要求5所述的散熱裝置，其特征在于，多個所述第一散熱翅片(621)間隔設置在所述制冷片(61)的冷面，多個所述第二散熱翅片(622)間隔設置在所述雷達組件(10)表面。

7.根據(jù)權利要求6所述的散熱裝置，其特征在于，沿所述制冷片(61)的中心至邊緣的方向上多個所述第一散熱翅片(621)依次減少，沿所述雷達組件(10)的中心至邊緣的方向上多個所述第二散熱翅片(622)依次減少。

8.一種激光雷達，包括雷達組件(10)、旋轉機構(20)和外殼(30)，所述旋轉機構(20)分別與所述雷達組件(10)、所述外殼(30)連接，以驅動所述雷達組件(10)和所述外殼(30)旋轉，其特征在于，還包括如權利要求1-7中任一項所述的散熱裝置。

9.根據(jù)權利要求8所述的激光雷達，所述激光雷達還包括滾針軸承(21)，所述旋轉機構(20)的兩端通過所述滾針軸承(21)與所述外殼(30)連接。

10.根據(jù)權利要求8所述的激光雷達，所述旋轉機構(20)在與所述傳導散熱機構(40)的連接處至與所述外殼(30)的連接處之間設置有凹槽(22)。

技術總結
本申請?zhí)峁┮环N激光雷達的散熱裝置和激光雷達，所述激光雷達包括雷達組件、旋轉機構和外殼，旋轉機構分別與雷達組件、外殼連接，以驅動雷達組件和外殼旋轉。所述散熱裝置包括傳導散熱機構、對流散熱機構和輻射散熱機構。其中，傳導散熱機構的兩端分別與雷達組件、旋轉機構連接，以實現(xiàn)熱傳導散熱。對流散熱機構設置在外殼上，對流散熱機構的風向朝向雷達組件，以通過空氣對流散熱。輻射散熱機構包括制冷片和散熱器，制冷片的熱面與外殼內壁貼合，散熱器分別與制冷片的冷面、雷達組件貼合，構成冷熱面輻射散熱空間，以實現(xiàn)輻射散熱。通過結合傳導散熱、對流散熱和輻射散熱的散熱方式，對激光雷達內部的熱源組件進行散熱，提高激光雷達的散熱性能。

技術研發(fā)人員：王志峰
受保護的技術使用者：保定市天河電子技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/24