热旋转连接装置、热旋转连接系统和热旋转连接方法

本申请是申请日为2017年10月13日、申请号为201780063343.4、发明名称为热旋转连接装置、热旋转连接系统和热旋转连接方法的中国发明专利的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2016年10月17日提交的美国专利申请第15/295,573号的优先权，其内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请涉及热旋转连接装置、热旋转连接系统和热旋转连接方法。

背景技术

散热器是无源热交换器，其将由电子或机械设备产生的热传递并消散远离该设备，以将该设备保持在适当的操作温度。产生的热可以被消散至诸如周围空气或液体冷却剂的流体介质。散热器通常与高功率半导体器件和诸如激光器和发光二极管(LED)的光电子器件一起使用，其中部件自身的散热特性不足以在操作期间使部件保持在安全且稳定的温度。为了增加散热器消散的热，可以增大或最大化散热器与周围冷却介质接触的表面积。此外，通过由诸如铝的导热材料制造散热器，可以改善散热。而且，可以借助于风扇或螺旋桨迫使流体经过散热器，以保持散热器与周围流体之间的大的温差。

发明内容

在一示例实施方式中，提供了一种装置，该装置包括：具有第一侧的第一板；第一多个鳍状物，与所述第一板的所述第一侧成一体并且从所述第一板的所述第一侧垂直地突出，所述第一多个鳍状物布置成径向地分开第一距离的第一同心圆，其中，第一多个径向切口延伸穿过所述第一同心圆，其中第一多个径向切口将所述第一同心圆中的每个同心圆分成所述第一多个鳍状物中的两个或更多个鳍状物；具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧的第二板，其中所述第二板可旋转地联接到所述第一板，以及其中所述第二侧固定地连接到热源，以保持所述第二板与所述热源之间的热接触，其中所述热源包括电子设备；以及第二多个鳍状物，与所述第二板的所述第一侧成一体并且从所述第二板的所述第一侧垂直地突出，所述第二多个鳍状物布置成径向地分开所述第一距离的第二同心圆，其中所述第二多个鳍状物中的每个鳍状物插置在所述第一多个鳍状物中的相邻鳍状物之间，以在所述第二板与所述第一板之间传递热，其中第二多个径向切口延伸穿过所述第二同心圆，其中所述第二多个径向切口将所述第二同心圆中的每个同心圆分成所述第二多个鳍状物中的两个或更多个鳍状物。

在一示例实施方式中，提供了一种系统，该系统包括：热旋转连结件，包括：第一板，具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；第一多个鳍状物，与所述第一板的所述第一侧成一体并且从所述第一板的所述第一侧垂直地突出，所述第一多个鳍状物布置成径向地分开第一距离的第一同心圆，其中第一多个径向切口延伸穿过第所述一同心圆，其中所述第一多个径向切口将所述第一同心圆中的每个同心圆分成所述第一多个鳍状物中的两个或更多个鳍状物；第二板，具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，其中所述第二板可旋转地联接到所述第一板；和第二多个鳍状物，与所述第二板的所述第一侧成一体并且从所述第二板的所述第一侧垂直地突出，所述第二多个鳍状物布置成径向地分开所述第一距离的第二同心圆，其中所述第二多个鳍状物中的每个鳍状物插置在所述第一多个鳍状物中的相邻鳍状物之间，以在所述第二板与所述第一板之间传递热，其中第二多个径向切口延伸穿过所述第二同心圆，其中所述第二多个径向切口将所述第二同心圆中的每个同心圆分成所述第二多个鳍状物中的两个或更多个鳍状物；旋转热源，热连接到所述第二板的所述第二侧，其中所述旋转热源包括电子设备；以及冷却设备，热连接到所述第一板的所述第二侧，所述冷却设备被配置为通过所述热旋转连结件吸收从所述旋转热源传递的热。

在一示例实施方式中，一种热旋转连结件被配置为在相对于彼此作旋转运动的两个或更多个设备、系统或物体之间传递热。该热旋转连结件可以包括转子和定子，转子和定子的每个包括相应的板和从相应的板垂直突出的多个鳍状物。转子和定子可以通过旋转接合件可旋转地连接在一起。所述多个鳍状物可以布置成同心圆，使得转子的鳍状物可以与定子的鳍状物相插置。所述多个鳍状物可以被设计为增大或最大化在转子的鳍状物与定子的鳍状物之间暴露的表面区域。当转子的鳍状物和定子的鳍状物彼此相插置时，热可以通过将相邻鳍状物分开的气隙从转子的鳍状物传递到定子的鳍状物。转子和定子可以用于将热从诸如旋转LIDAR设备的热源传递到冷却设备。在一些实施方式中，转子和定子可以设置在用导热流体填充的密封腔室内，以改善转子的鳍状物与定子的鳍状物之间的热传递。

在一个实施方式中，提供了一种装置，其包括具有第一侧的第一板、以及与第一板的第一侧成一体并从第一板的第一侧垂直突出的第一多个鳍状物。第一多个鳍状物可以布置成径向地分开第一距离的第一同心圆。该装置还可以包括具有第一侧的第二板。第二板可以可旋转地联接到第一板。该装置还可以包括第二多个鳍状物，第二多个鳍状物与第二板的第一侧成一体并从第二板的第一侧垂直地突出。第二多个鳍状物可以布置成径向地分开第一距离的第二同心圆。第二多个鳍状物中的每个鳍状物可以插置在第一多个鳍状物中的相邻鳍状物之间，以在第二板与第一板之间传递热。

在另一实施方式中，提供了一种系统，其包括热旋转连结件。热旋转连结件可以包括第一板，第一板具有第一侧和与第一侧相反的第二侧。热旋转连结件还可以包括第一多个鳍状物，第一多个鳍状物与第一板的第一侧成一体并且从第一板的第一侧垂直地突出。第一多个鳍状物可以布置成径向地分开第一距离的第一同心圆。热旋转连结件还可以包括第二板，第二板具有第一侧和与第一侧相反的第二侧。第二板可以可旋转地联接到第一板。热旋转连结件还可以包括第二多个鳍状物，第二多个鳍状物与第二板的第一侧成一体并且从第二板的第一侧垂直地突出。第二多个鳍状物可以布置成径向地分开第一距离的第二同心圆。第二多个鳍状物中的每个鳍状物可以插置在第一多个鳍状物中的相邻鳍状物之间，以在第二板与第一板之间传递热。该系统还可以包括热连接到第二板的第二侧的旋转热源。该系统还可以包括热连接到第一板的第二侧的冷却设备。冷却设备可以被配置为通过热旋转连结件吸收从旋转热源传递的热。

在又一实施方式中，提供了一种方法，其包括将热从旋转热源传导到第一板。第一板包括第一多个鳍状物，第一多个鳍状物与第一板的第一侧成一体并且从第一板的第一侧垂直地突出。第一多个鳍状物布置成径向地分开第一距离的第一同心圆。旋转热源固定地连接到第一板的第二侧并与之热接触。该方法还包括使第一板相对于第二板旋转。该方法还包括通过第一多个鳍状物与第二多个鳍状物相插置并相对于第二多个鳍状物旋转而将热从第一板传导到第二板。第二多个鳍状物与第二板的第一侧成一体并且从第二板的第一侧垂直地突出。第二多个鳍状物布置成径向地分开第一距离的第二同心圆。第二多个鳍状物中的每个鳍状物插置在第一多个鳍状物中的相邻鳍状物之间。该方法还包括将热从第二板传导到与第二板的第二侧热接触的冷却设备。

在再一实施方式中，提供了一种系统，其包括具有第一侧的定子装置、以及与定子装置的第一侧成一体并从定子装置的第一侧垂直突出的第一多个鳍状物装置。第一多个鳍状物装置可以布置成径向地分开第一距离的第一同心圆。该系统还可以包括具有第一侧的转子装置。转子装置可以可旋转地联接到定子装置。该系统还可以包括第二多个鳍状物装置，该第二多个鳍状物装置与转子装置的第一侧成一体并从转子装置的第一侧垂直地突出。第二多个鳍状物装置可以布置成径向地分开第一距离的第二同心圆。第二多个鳍状物装置中的每个鳍状物装置可以插置在第一多个鳍状物装置中的相邻鳍状物装置之间，以在转子装置与定子装置之间传递热。

前述发明内容仅是说明性的，不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性的方面、实施方式和特征之外，通过参照图形和以下详细描述以及附图，另外的方面、实施方式和特征将变得明显。

附图说明

图1示出根据一示例实施方式的示例LIDAR设备的框图。

图2示出根据一示例实施方式的车辆的简化框图。

图3示出根据一示例实施方式的位于车辆顶部的LIDAR设备的若干视图。

图4示出根据一示例实施方式的包括热旋转连结件的示例热传递系统。

图5A示出根据一示例实施方式的示例转子。

图5B示出根据一示例实施方式的示例定子。

图6A示出根据一示例实施方式的另一示例转子。

图6B示出根据一示例实施方式的另一示例定子。

图7A示出根据一示例实施方式的连接到热旋转连结件的LIDAR设备。

图7B示出根据一示例实施方式的热旋转连结件的分解视图的剖面。

图8示出根据一示例实施方式的热旋转连结件的示例操作。

图9A示出根据一示例实施方式的转子和定子的近观图。

图9B示出根据一示例实施方式的作为热功率的函数的温差。

图9C示出根据一示例实施方式的作为转速的函数的温差。

图9D示出根据一示例实施方式的作为鳍状物高度的函数的温差。

图9E示出根据一示例实施方式的作为插设鳍状物之间的间隙宽度的函数的温差。

图9F示出根据一示例实施方式的作为鳍状物数量的函数的温差。

图10A示出根据一示例实施方式的静止转子的稳态温度。

图10B示出根据一示例实施方式的旋转转子的稳态温度。

图11示出根据一示例实施方式的封闭热旋转连结件的密封腔室。

具体实施方式

以下详细描述参照附图描述了所公开的装置、系统和方法的各种特征和操作。这里描述的说明性的装置、系统和方法实施方式不意味着是限制性的。应理解，这里使用词语“示例性”、“示例”和“说明性”来表示“用作示例、例子或说明”。这里描述为“示例性”、“示例”或“说明性”的任何实现方式、实施方式或特征不一定被解释为比其它实现方式、实施方式或特征更优选或更具优势。此外，本公开的如在此一般性描述且在附图中示出的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计。

在以下详细描述中，参照了附图，附图形成以下详细描述的一部分。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有指示。在不背离在此提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施方式并且可以进行其它改变。此外，除非另有说明，否则附图不按比例绘制，并且仅用于说明的目的。而且，附图仅是代表性的，并未显示出所有部件。例如，可能未显示出额外的结构部件或约束部件。

I.概述

这里提供了用于在配置为相对于彼此旋转的两个或更多个设备、系统或物体之间创建热连接的热旋转连结件的示例实施方式。热旋转连结件可以包括转子和定子，转子和定子的每个包括相应的平板和从平板垂直突出的相应的多个鳍状物。转子和定子可以通过设置在转子和定子的板之间的旋转接合件可旋转地连接。转子和定子可以轴向连接，以围绕由旋转接合件限定的共同旋转轴线旋转。在一些实施方式中，旋转接合件可以额外用作旋转热源与静止表面(stationary surface)之间的有线或无线电力以及数据连接的通道，热旋转连结件的定子安装于该静止表面。转子可以热地且固定地连接到热源，定子可以热地且固定地连接到冷却设备。

所述多个鳍状物可以布置成同心圆，使得转子的鳍状物可以与定子的鳍状物相插置。具体地，转子的鳍状物侧可以面向定子的鳍状物侧，并且转子的每个鳍状物可以配合在定子的对应鳍状物之间和/或旁边，反之亦然。值得注意的是，转子和定子上的所有鳍状物中最内侧和最外侧的鳍状物可能仅具有一个邻近的鳍状物。尽管如此，可以将该鳍状物视为与从相对板突出的至少一个另外的对应鳍状物相插置(即，与定子的鳍状物相对的板是转子的板，反之亦然)。其余鳍状物的每个可以配合在相对板上的两个对应的相邻鳍状物之间。

所述多个鳍状物可以被设计为增大或最大化在转子的鳍状物和定子的鳍状物之间暴露的表面区域。当转子的鳍状物和定子的鳍状物彼此插置时，热可以通过将相邻鳍状物分开的气隙从转子的鳍状物传递到定子的鳍状物。间隙可以被减小或最小化，以降低空气或其它流体在转子的鳍状物和定子的鳍状物之间移动的程度，热必须流经该空气或其它流体。热可以经由传导在鳍状物之间传递。在一些实施方式中，转子相对于定子的旋转可以额外引起来自相邻鳍状物之间的间隙中的流体(例如空气)的运动的对流热传递。热旋转连结件可以用于将热从诸如旋转LIDAR设备的热源传递到冷却设备。

在一个示例中，热源可以是LIDAR设备，其被配置为围绕一轴线旋转以扫描LIDAR设备周围的环境。为了获得具有足够分辨率或信噪比的扫描，LIDAR设备工作的功率可能需要在阈值功率水平以上。然而，使LIDAR设备在阈值功率水平以上工作会产生多余的热，LIDAR设备可能无法以足够将LIDAR设备保持在安全工作温度范围内的速率消散该多余的热。不能以足够的速率散热可能源于例如LIDAR设备的电部件和光学部件在LIDAR设备外壳内封装的密度。这里描述的示例热旋转连结件可以用于将多余的热传递远离LIDAR设备，从而即使当LIDAR设备工作在阈值功率水平以上时也能将LIDAR设备保持在稳定的工作温度。同时，热旋转连结件可以用于LIDAR设备相对于安装了LIDAR设备的车辆或结构的旋转。

在备选示例中，热源可以是传感器，诸如例如无线电检测和测距(RADAR)设备、声音导航和测距(SONAR)设备、相机(例如立体相机、结构光设备)或惯性测量单元(IMU)。传感器可以被配置为围绕一轴线旋转以扫描传感器周围的环境。这里描述的示例热旋转连结件可以用于将多余的热传递远离传感器，以将传感器保持在稳定的工作温度，可以用于传感器相对于安装了传感器的车辆或结构的旋转。

在一些实施方式中，其中布置转子和定子的鳍状物的同心圆可以彼此径向偏移，以允许转子的所述多个鳍状物中的每个鳍状物插置在定子的所述多个鳍状物中对应的相邻鳍状物之间，反之亦然。具体地，转子和定子的每个鳍状物可以具有均匀的第一厚度。转子上的相邻同心圆可以彼此偏移大于第一厚度的距离，以允许定子的对应鳍状物配合在所述相邻同心圆内的鳍状物之间，反之亦然。此外，转子的同心圆可以从定子的对应同心圆径向偏移至少第一厚度，以防止定子上的鳍状物与转子的鳍状物碰撞(即使径向相邻的鳍状物之间的间隙可以大到足以容纳对应的鳍状物)。在备选实施方式中，鳍状物厚度可以是不均匀的。同心圆之间的径向间距可以与构造为插置在其间的相应鳍状物的厚度成比例地变化。

在一些示例中，其中布置所述多个鳍状物的同心圆的每个可以由单个鳍状物限定。也就是，转子和定子的每个鳍状物可以围绕相应同心圆的圆周连续地延伸。在备选示例中，两个或更多个鳍状物可以沿着每个相应同心圆的圆周的部分延伸。同心圆内的鳍状物之间的角偏移可以被配置为当转子的所述多个鳍状物相对于定子的所述多个鳍状物旋转时产生并允许对流流体流动。

在另外的实施方式中，转子和定子可以被封闭在用导热流体填充的密封腔室中。密封腔室可以用比大气空气更导热的气体或液体填充，以改善转子与定子之间的热传递。

在另外的实施方式中，圆柱形空间可以被限定在转子的板、定子的板、以及转子或定子的最内侧鳍状物之间。设置在该空间内的可以是旋转变压器，其为转子侧的电子设备和定子侧的静止电源提供无线电力。因此，可以在不使用滑环的情况下跨越转子与定子之间的旋转接合件传递电力。类似地，数据可以通过诸如近场射频耦合单元的一个或更多个无线模块跨越旋转连接无线传输。

II.示例LIDAR设备

现在参照附图，图1是根据一示例实施方式的LIDAR设备100的简化框图。如图所示，LIDAR设备100包括电源装置102、电子器件104、光源(们)106、发射器108、第一接收器110、第二接收器112、旋转平台114、促动器(们)116、静止平台118、旋转连结件120和外壳122。在其它实施方式中，LIDAR设备100可以包括更多、更少或不同的部件。此外，显示的部件可以以任何数量的方式组合或划分。

电源装置102可以被配置为向LIDAR设备100的各种部件供电。具体地，电源装置102可以包括设置在LIDAR设备100内并且以任何可行的方式与LIDAR设备100的各种部件连接的至少一个电源，或者采用设置在LIDAR设备100内并且以任何可行的方式与LIDAR设备100的各种部件连接的至少一个电源的形式，从而向这些部件供电。额外地或备选地，电源装置102可以包括电源适配器或类似物，或者采用电源适配器或类似物的形式，所述电源适配器或类似物被配置为从一个或更多个外部电源(例如，从布置在与LIDAR设备100联接的车辆中的电源)接收电力并且以任何可行的方式将接收到的电力供应到LIDAR设备100的各种部件。在任一情况下，可以使用任何类型的电源，诸如例如电池。

电子器件104可以包括一个或更多个电子部件和/或系统，每个电子部件和/或系统被布置为帮助促进LIDAR设备100的某些相应操作。在实践中，这些电子器件104可以以任何可行的方式设置在LIDAR设备100内。例如，电子器件104中的至少一些可以设置在旋转连结件120的中央空腔区域内。然而，电子器件104可以包括各种类型的电子部件和/或系统。

例如，电子器件104可以包括各种布线用于使控制信号从控制器传输到LIDAR设备100的各种部件和/或用于使数据从LIDAR设备100的各种部件传输到控制器。通常，控制器接收的数据可以包括基于接收器110-112对光的检测的传感器数据等，以及其他可能性。此外，诸如通过控制发射器106对光的发射、控制接收器110-112对光的检测和/或控制促动器(们)116使旋转平台112旋转等，由控制器发送的控制信号可以操作LIDAR设备100的各种部件，以及其他可能性。

在一些布置中，电子器件104还可以包括所讨论的控制器。该控制器可以具有一个或更多个处理器、数据存储装置、以及存储在数据存储装置上并且可由所述一个或更多个处理器执行以便于各种操作的程序指令。额外地或备选地，控制器可以与外部控制器等(例如，布置在与LIDAR设备100联接的车辆中的计算系统)通信，从而帮助促进控制信号和/或数据在外部控制器与LIDAR设备100的各种部件之间的传输。

然而，在其它布置中，电子器件104可以不包括所讨论的控制器。更确切地，上述布线中的至少一些可以用于与外部控制器的连接。利用这种布置，布线可以帮助促进控制信号和/或数据在外部控制器与LIDAR设备100的各种部件之间的传输。其它布置也是可能的。

此外，一个或更多个光源106可以被配置为分别发射具有在一波长范围内的波长的多个光束和/或脉冲。该波长范围可以例如在电磁波谱的紫外、可见和/或红外部分中。在一些示例中，该波长范围可以是诸如由激光器提供的窄波长范围。在一个示例中，该波长范围包括大约在1545nm和1555nm之间的波长。注意，该范围仅是出于示例性目的而被描述，不意味着是限制性的。

根据本公开，光源106中的一个可以是包括光学放大器的光纤激光器。具体地，光纤激光器可以是其中有源增益介质(即激光器内的光学增益源)在光纤中的激光器。此外，光纤激光器可以以各种方式布置在LIDAR设备100内。例如，光纤激光器可以设置在旋转平台114与第一接收器110之间。

在一些布置中，一个或更多个光源106可以额外地或备选地包括激光二极管、发光二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、发光聚合物(LEP)、液晶显示器(LCD)、微机电系统(MEMS)和/或配置为选择性地透射、反射和/或发射光以提供多个发射光束和/或脉冲的任何其它装置。

在一些实施方式中，发射器108可以被配置为将光发射到环境中。具体地，发射器108可以包括布置为将来自光源106的光朝向环境指引的光学装置。该光学装置可以包括用于引导光在物理空间中传播的反射镜(们)和/或用于调节光的某些特性的透镜(们)的任何可行的组合，或其它光学部件。例如，光学装置可以包括布置为使光准直从而产生具有基本上彼此平行的光线的光的发射透镜。

在一些实现方式中，光学装置还可以包括布置为沿着垂直轴线扩展光的扩散器。在实践中，扩散器可以由玻璃或其它材料形成，并且可以成形(例如非球面形状)为以特定方式扩展或散射光。例如，垂直扩展可以是远离水平轴线+7°至远离水平轴线-18°的扩展(例如，水平轴线理想地平行于环境中的地面)。此外，扩散器可以以任何直接或间接方式，例如，诸如通过熔接到光纤激光器的输出端，联接到光源106。

因此，该实现方式可以产生具有水平光束宽度(例如1mm)的激光束等，该水平光束宽度显著窄于激光束的垂直光束宽度。如所提及地，这种水平方向窄的激光束可以帮助避免从反射对象反射的光束与从水平邻近于该反射对象的反射较少的对象反射的光束之间的干涉，这可以最终帮助LIDAR设备100区分这些对象。也可以有其它优点。

此外，在一些实现方式中，光学装置还可以包括二向色反射镜，该二向色反射镜被布置为朝向LIDAR设备100的例如可采用热电堆形式的热能测量装置(未示出)反射至少一部分扩散光。利用这种实现方式，热能测量装置可以被布置为测量朝向环境发射的光的能量。并且与该能量测量有关的数据可以由控制器接收，然后被控制器使用作为便于进一步操作的基础，例如，诸如调节发射光的强度。也可以是其它实现方式。

如所提及地，LIDAR设备100可以包括第一接收器110和第二接收器112。每个这样的接收器可以分别被配置为检测具有在与从发射器108发射的光之一相同的波长范围(例如1545nm至1555nm)内的波长的光。以这种方式，LIDAR设备100可以将在LIDAR设备100处产生的反射光脉冲与环境中的其它光区分开。

根据本公开，第一接收器110可以被配置为以第一分辨率检测光，第二接收器112可以被配置为以低于第一分辨率的第二分辨率检测光。例如，第一接收器110可以被配置为以0.036°(水平)×0.067°(垂直)角分辨率检测光，第二接收器112可以被配置为以0.036°(水平)×0.23°(垂直)角分辨率检测光。

此外，第一接收器110可以被配置为以第一视场(FOV)扫描环境，第二接收器112可以被配置为以与第一FOV至少部分不同的第二FOV扫描环境。通常，这种布置可以允许LIDAR设备100分别以不同的分辨率扫描环境的不同部分，这可以适用于如下面进一步讨论的各种情形。例如，所讨论的接收器的不同FOV可以是共同允许基本上沿着与发射光的上述垂直扩展相同的角度范围检测光的至少部分不同的垂直FOV。

在一些实现方式中，第一接收器110可以被布置为将入射光聚焦在远离上述水平轴线+7°至远离水平轴线-7°的范围内，第二接收器112可以被布置为将入射光聚焦在远离水平轴线-7°至远离水平轴线-18°的范围内。以这种方式，第一和第二接收器110-112共同允许沿着+7°至-18°的范围检测光，这与发射器108提供的光的上述示例性垂直扩散相匹配。注意，这些分辨率和FOV仅是出于示例性目的而被描述，不意味着是限制性的。

在一示例实现方式中，第一和第二接收器110-112可以每个具有允许接收器提供如上所述的相应分辨率和FOV的相应光学装置。通常，每个这样的光学装置可以被布置为分别在至少一个光学透镜与光电探测器阵列之间提供光路。

在一个实现方式中，第一接收器110可以包括布置为将从LIDAR设备100的环境中的一个或更多个对象反射的光聚焦到第一接收器110的探测器上的光学透镜。为此，例如，光学透镜可以具有约10cm×5cm的尺寸以及约35cm的焦距。而且，光学透镜可以被成形为沿着如上所述的特定垂直FOV(例如+7°至-7°)聚焦入射光。在不脱离本公开的范围的情况下，第一接收器的光学透镜的这种成形可以采用各种形式中的一种(例如球形成形)。

在这种实现方式中，第一接收器110在所述至少一个光学透镜与光电探测器阵列之间还可以包括布置为折叠光路的至少一个反射镜。每个这样的反射镜可以以任何可行的方式固定在第一接收器110内。而且，为了折叠光路，可以布置任何可行数量的反射镜。例如，第一接收器110在光学透镜与光电探测器阵列之间还可以包括布置为折叠光路两次或更多次的两个或更多个反射镜。在实践中，光路的这种折叠可以帮助减小第一接收器的尺寸，或带来其它结果。

在另一实现方式中，第一接收器110可以包括两个或更多个光学透镜。例如，第一接收器110可以包括内部圆柱形透镜和面向环境的外部球形透镜。在该示例中，入射光因而可以被聚焦到焦平面上的线上。其它示例和实现方式也是可能的。

此外，如所提及地，第一接收器可以具有可包括两个或更多个探测器的光电探测器阵列，每个探测器被配置为将检测到的(例如在上述波长范围内的)光转换成指示检测到的光的电信号。在实践中，这样的光电探测器阵列可以以各种方式之一布置。例如，探测器可以设置在一个或更多个基板(例如印刷电路板(PCB)、柔性PCB等)上，并布置为检测从光学透镜沿着光路行进的入射光。而且，这样的光电探测器阵列可以包括以任何可行方式对准的任何可行数量的探测器。例如，光电探测器阵列可以包括13×16阵列的探测器。注意，这种光电探测器阵列仅是出于示例性目的而被描述，不意味着是限制性的。

通常，阵列的探测器可以采用各种形式。例如，探测器可以采用光电二极管、雪崩光电二极管、光电晶体管、摄像头、有源像素传感器(APS)、电荷耦合器件(CCD)、低温探测器和/或配置为接收具有在发射光的波长范围内的波长的聚焦光的任何其它光传感器的形式。也可以是其它示例。

关于第二接收器112，第二接收器112还可以包括布置为将从LIDAR设备100的环境中的一个或更多个对象反射的光聚焦到第一接收器110的探测器上的至少一个光学透镜。为此，光学透镜可以具有有助于使入射光沿着如上所述的特定垂直FOV(例如-7°至-18°)聚焦的任何尺寸、焦距和形状。在一些实现方式中，第二接收器112在第二接收器的光学透镜与第二接收器的光电探测器阵列之间可以包括布置为折叠光路的一个或更多个反射镜。此外，第二接收器的光电探测器阵列可以包括以在第一接收器110的情况下的上述任何方式布置的任何可行数量的探测器。其它实现方式也是可能的。

此外，如所提及地，LIDAR设备100可以包括配置为绕一轴线旋转的旋转平台114。为了以这种方式旋转，一个或更多个促动器116可以促动旋转平台114。在实践中，这些促动器116可以包括马达、气动促动器、液压活塞和/或压电促动器等，以及其他可能性。在一些实施方式中，旋转平台114可以与这里公开的热旋转连结件的转子集成，或者可以形成这里公开的热旋转连结件的转子的部分。

根据本公开，发射器108以及第一和第二接收器110-112可以布置在旋转平台上，使得这些部件的每个基于旋转平台114的旋转而相对于环境移动。具体地，这些部件的每个可以相对于一轴线旋转，使得LIDAR设备100可以从各个方向获得信息。以这种方式，LIDAR设备100可以具有水平观察方向，该水平观察方向可以通过将旋转平台114促动至不同的方向来调节。

利用这种布置，控制器能指引促动器116以各种方式使旋转平台114旋转，从而以各种方式获得关于环境的信息。具体地，旋转平台114能在不同程度并且沿任一方向旋转。例如，旋转平台114可以进行完整的旋转，使得LIDAR设备100提供环境的360°水平FOV。因此，鉴于第一和第二接收器110-112都可以基于旋转平台114的旋转而旋转，则接收器110-112可以具有相同的水平FOV(例如360°)，同时具有如上所述的不同的垂直FOV。

此外，旋转平台114能以各种速率旋转，从而使LIDAR设备100以各种刷新率扫描环境。例如，LIDAR设备100可以被配置为具有15Hz的刷新率(例如，每秒LIDAR设备100的15次完整旋转)。在该示例中，假设LIDAR设备100联接到如下面进一步描述的车辆，因而扫描涉及每秒扫描车辆周围360°FOV十五次。其它示例也是可能的。

此外，如所提及地，LIDAR设备100可以包括静止平台118。在实践中，静止平台可以采用任何形状或形式，并且可以被配置为联接到各种结构，例如诸如车辆的顶部。而且，静止平台的联接可以经由任何可行的连接器装置(例如螺栓和/或螺钉)来实现。以这种方式，LIDAR设备100可以联接到用于诸如这里描述的目的的各种目的的结构。

在一些实施方式中，静止平台118可以与这里公开的热旋转连结件的定子集成，或者可以形成这里公开的热旋转连结件的定子的部分。由LIDAR设备100的电子、光学和机械部件产生的热可以借助于热旋转连结件被传递远离LIDAR设备100。具体地，热旋转连结件可以将热从旋转平台114传递到静止平台118。静止平台118可以包括冷却设备和/或可以与冷却设备热接触，以从LIDAR设备100吸收热。

根据本公开，LIDAR设备100还可以包括旋转接合件120，旋转接合件120将静止平台118直接或间接地联接到旋转平台114。具体地，旋转接合件120可以呈现用于旋转平台114相对于静止平台118绕一轴线旋转的任何形状、形式和材料。例如，旋转接合件120可以采用基于来自促动器116的促动而旋转的轴或类似物的形式，从而将机械力从促动器116传递到旋转平台114。此外，如所提及地，旋转接合件可以具有其中可以设置LIDAR设备100的电子器件104和/或一个或更多个其它部件的中央空腔。旋转接合件120可以形成热旋转连结件的部分，并且可以使转子相对于定子旋转。也可以是其它装置。

此外，如所提及地，LIDAR设备100可以包括外壳122。在实践中，外壳122可以呈现任何形状、形式和材料。例如，外壳122可以是圆顶形状的外壳，以及其它可能性。在另一示例中，外壳122可以由至少部分不透明的材料构成，这可以允许阻挡至少一些光进入外壳122的内部空间，因而帮助减轻如下面进一步讨论的热效应。注意，该外壳仅是出于示例性目的而被描述，不意味着是限制性的。

根据本公开，外壳122可以联接到旋转平台114，使得外壳122被配置为基于旋转平台114的旋转而绕上述轴线旋转。利用该实现方式，发射器108、第一和第二接收器110-112以及LIDAR设备100的其它可能部件可以每个设置在外壳122内。以这种方式，发射器108以及第一和第二接收器110-112可以与该外壳122一起旋转，同时设置在外壳122内。

此外，外壳122可以具有形成在其上的可呈现任何可行的形状和尺寸的孔。在这方面，发射器108可以布置在外壳120内，从而使光穿过孔发射到环境中。以这种方式，由于外壳120的对应的旋转，发射器108可以与孔一起旋转，从而允许光发射到各个方向。而且，第一和第二接收器110-112可以各自分别布置在外壳120内，从而分别检测穿过孔从环境进入外壳120的光。以这种方式，由于外壳120的对应的旋转，接收器110-112可以与孔一起旋转，从而允许检测沿着水平FOV从各个方向进入的光。

在实践中，外壳122可以出于各种原因如上所述地布置。具体地，由于LIDAR设备100的各种部件设置在外壳122内并且由于外壳122与那些部件一起旋转，外壳122可以帮助保护那些部件免受诸如下雨和/或下雪等的各种环境灾害影响。而且，如果外壳122在LIDAR设备100在外壳122内旋转时静止，则外壳122可以是透明的，从而允许光传播穿过外壳122，因而用于LIDAR设备100扫描环境。

然而，根据本公开，外壳122可以具有与LIDAR设备100一起旋转的孔，这意味着外壳122不一定需要完全透明以允许扫描环境。例如，除了可以由透明材料构成的孔以外，外壳122可以由至少部分不透明的材料构成。结果，外壳122可以帮助减轻对LIDAR设备100上的热影响。例如，外壳122可以阻挡太阳光线进入外壳122的内部空间，这可以帮助避免LIDAR设备100的各种部件由于那些太阳光线而过热。也可以是其它情形。

考虑如上所述的LIDAR设备100的各种各样的部件，这些各种各样的部件可以以各种方式布置。根据本公开，假设LIDAR设备100在空间上取向使得静止平台118最靠近地面，LIDAR设备100可以被布置使得(i)第一接收器110基本上在静止平台118上方定位，(ii)第二接收器112和发射器108两者基本上在第一接收器110上方定位，以及(iii)第二接收器112基本上水平邻近于发射器108定位。然而，注意，该布置仅是出于示例性目的被描述，不意味着是限制性的。

III.示例车辆系统

图2是根据一示例实施方式的车辆200的简化框图。车辆200可以包括与LIDAR设备100类似的LIDAR设备。如图所示，车辆200包括推进系统202、传感器系统204、控制系统206(也可称为控制器206)、外围设备208和计算机系统210。在其它实施方式中，车辆200可以包括更多、更少或不同的系统，并且每个系统可以包括更多、更少或不同的部件。

此外，显示的系统和部件可以以任何数量的方式被组合或划分。例如，控制系统206和计算机系统210可以被组合成依据各种操作操作车辆200的单个系统。

推进系统202可以被配置为为车辆200提供受驱运动。如图所示，推进系统202包括发动机/马达218、能量源220、传动装置222和车轮/轮胎224。

发动机/马达218可以是或者包括内燃发动机、电动马达、蒸汽发动机和斯特林发动机的任何组合。也可以是其它马达和发动机。在一些实施方式中，推进系统202可以包括多种类型的发动机和/或马达。例如，气电混合动力汽车可以包括汽油发动机和电动马达。也可以是其它示例。

能量源220可以是全部或部分地为发动机/马达218提供动力的能量源。也就是，发动机/马达918可以配置为将能量源220转换成机械能。能量源220的示例包括汽油、柴油、丙烷、其它基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能面板、电池和其它电力源。能量源(们)220可以额外地或备选地包括燃料箱、电池、电容器和/或飞轮的任何组合。在一些实施方式中，能量源220也可以为车辆200的其它系统提供能量。

传动装置222可以被配置为将机械动力从发动机/马达218传递到车轮/轮胎224。为此，传动装置222可以包括齿轮箱、离合器、差速器、驱动轴和/或其它元件。在传动装置222包括驱动轴的实施方式中，驱动轴可以包括构造为联接到车轮/轮胎224的一个或更多个轮轴。

车辆200的车轮/轮胎224可以被构造成各种形式，包括独轮车、自行车/摩托车、三轮车或汽车/卡车四轮形式。也可以是其它车轮/轮胎形式，诸如包括六个或更多个车轮的形式。在任何情况下，车轮/轮胎224可以被构造为相对于其它车轮/轮胎224有区别地旋转。在一些实施方式中，车轮/轮胎224可以包括固定地附接到传动装置222的至少一个车轮、以及与可接触驱动表面的车轮的轮缘联接的至少一个轮胎。车轮/轮胎224可以包括金属和橡胶的任何组合，或其它材料的组合。推进系统202可以额外地或备选地包括除所示那些以外的部件。

传感器系统204可以包括配置为感测关于车辆200所处环境的信息的多个传感器、以及配置为修改传感器的位置和/或取向的一个或更多个促动器236。如图所示，传感器系统204的传感器包括全球定位系统(GPS)226、惯性测量单元(IMU)928、RADAR单元230、激光测距仪和/或LIDAR单元232以及相机234。传感器系统204也可以包括额外的传感器，包括例如监测车辆200的内部系统的传感器(例如O

GPS 226可以是配置为估计车辆200的地理位置的任何传感器(例如位置传感器)。为此，GPS 226可以包括配置为估计车辆200相对于地球的位置的收发器。GPS 226也可以采用其它形式。

IMU 228可以是配置为基于惯性加速度感测车辆200的位置和取向变化的传感器的任何组合。在一些实施方式中，传感器的组合可以包括例如加速计和陀螺仪。也可以是传感器的其它组合。

RADAR单元230可以是配置为使用无线电信号感测车辆200所处环境中的对象的任何传感器。在一些实施方式中，除了感测对象之外，RADAR单元230可以被额外配置为感测对象的速度和/或前进方向。

类似地，激光测距仪或LIDAR单元232可以是配置为使用激光感测车辆200所处环境中的对象的任何传感器。例如，LIDAR单元232可以包括一个或更多个LIDAR设备，其中至少一些可以采用这里公开的LIDAR设备100的形式。

相机234可以是配置为拍摄车辆200所处环境的图像的任何相机(例如静物相机、视频相机等)。为此，相机可以采用上述形式中的任一种。传感器系统204可以额外地或备选地包括除所示部件以外的部件。

控制系统206可以被配置为控制车辆200及其部件的操作。为此，控制系统206可以包括转向单元238、节流阀240、制动单元242、传感器融合算法244、计算机视觉系统246、导航或路径系统248以及障碍物躲避系统250。

转向单元238可以是配置为调节车辆200的前进方向的机械装置的任何组合。节流阀240可以是配置为控制发动机/马达218的操作速度并进而控制车辆200的速度的机械装置的任何组合。制动单元242可以是配置为使车辆200减速的机械装置的任何组合。例如，制动单元242可以使用摩擦来使车轮/轮胎224减速。作为另一示例，制动单元242可以将车轮/轮胎224的动能转换成电流。制动单元242也可以采用其它形式。

传感器融合算法244可以是配置为接收来自传感器系统204的数据作为输入的算法(或存储算法的计算机程序产品)。所述数据可以包括例如表示在传感器系统204的传感器处感测到的信息的数据。传感器融合算法244可以包括例如卡尔曼滤波器、贝叶斯网络、用于这里的方法的一些功能的算法、或任何其它算法。传感器融合算法244可以进一步被配置为基于来自传感器系统204的数据提供各种评估，包括例如对车辆200所处环境中的各个对象和/或特征的评估、对特定情形的评估和/或对基于特定情形的可能影响的评估。也可以是其它评估。

计算机视觉系统246可以是任何系统，其被配置为处理和分析由相机234拍摄的图像以便识别车辆200所处环境中的对象和/或特征，包括例如交通信号和障碍物。为此，计算机视觉系统246可以使用对象识别算法、运动恢复结构(SFM)算法、视频跟踪或其它计算机视觉技术。在一些实施方式中，计算机视觉系统246可以被额外配置为映射环境、跟踪对象、估计对象的速度等。

导航和路径系统248可以是配置为确定车辆200的行驶路径的任何系统。导航和路径系统248可以被额外配置为在车辆200运行时动态地更新行驶路径。在一些实施方式中，导航和路径系统248可以被配置为合并来自传感器融合算法244、GPS 226、LIDAR单元232和一个或更多个预定地图的数据，从而确定车辆200的行驶路径。

障碍物躲避系统250可以是配置为识别、评估和躲避或以其它方式与车辆200所处环境中的障碍物交涉的任何系统。控制系统206可以额外地或备选地包括除所示部件以外的部件。

外围设备208可以被配置为允许车辆200与外部传感器、其它车辆、外部计算设备和/或用户交互。为此，外围设备208可以包括例如无线通信系统252、触摸屏254、麦克风256和/或扬声器258。

无线通信系统252可以是配置为直接地或经由通信网络无线联接到一个或更多个其它车辆、传感器或其它实体的任何系统。为此，无线通信系统252可以包括用于直接地或经由通信网络与其它车辆、传感器、服务器或其它实体通信的天线和芯片组。芯片组或无线通信系统252通常可以被布置为根据一种或更多种类型的无线通信(例如协议)进行通信，诸如蓝牙、IEEE 802.11中描述的通信协议(包括任何IEEE 802.11修订版)、蜂窝技术(诸如GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX或LTE)、紫蜂(Zigbee)、专用短程通信(DSRC)和射频识别(RFID)通信，以及其他可能性。无线通信系统252也可以采用其它形式。

触摸屏254可以由用户使用以向车辆200输入命令。为此，触摸屏254可以被配置为经由电容感测、电阻感测或表面声波过程等感测用户手指的位置和移动中的至少一个。触摸屏254能够感测在与触摸屏表面平行的方向上、在与触摸屏表面垂直的方向上或在这两个方向上的手指移动，并且还能够感测施加到触摸屏表面的压力水平。触摸屏254可以由一个或更多个半透明或透明绝缘层以及一个或更多个半透明或透明导电层形成。触摸屏254也可以采用其它形式。

麦克风256可以被配置为从车辆200的用户接收音频(例如语音命令或其它音频输入)。类似地，扬声器258可以被配置为向车辆200的用户输出音频。外围设备208可以额外地或备选地包括除所示部件以外的部件。

计算机系统210可以被配置为向推进系统202、传感器系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或更多个发送数据，从推进系统202、传感器系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或更多个接收数据，与推进系统202、传感器系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或更多个交互，和/或控制推进系统202、传感器系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或更多个。为此，计算机系统210可以通过系统总线、网络和/或其它连接机制(未示出)通信地链接到推进系统202、传感器系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或更多个。

在一个示例中，计算机系统210可以被配置为控制传动装置222的操作以提高燃料效率。作为另一示例，计算机系统210可以被配置为使相机234拍摄环境的图像。作为又一示例，计算机系统210可以被配置为存储和执行与传感器融合算法244对应的指令。作为再一示例，计算机系统210可以被配置为存储和执行用于使用LIDAR单元232确定车辆200周围环境的3D表现的指令。其它示例也是可能的。因此，计算机系统210能用作LIDAR单元232的控制器。

如图所示，计算机系统210包括处理器212和数据存储装置214。处理器212可以包括一个或更多个通用处理器和/或一个或更多个专用处理器。在处理器212包括多于一个处理器的程度上，这样的处理器可以单独地或组合地工作。数据存储装置214进而可以包括一个或更多个易失性和/或一个或更多个非易失性存储部件，诸如光学存储装置、磁存储装置和/或有机存储装置，数据存储装置214可以与处理器212整体地或部分地集成。

在一些实施方式中，数据存储装置214可以包含可由处理器212执行以执行各种车辆功能(例如方法500等)的指令216(例如程序逻辑)。数据存储装置214还可以包含额外的指令，包括以下指令：向推进系统202、传感器系统204、控制系统206和/或外围设备208中的一个或更多个发送数据，从推进系统202、传感器系统204、控制系统206和/或外围设备208中的一个或更多个接收数据，与推进系统202、传感器系统204、控制系统206和/或外围设备208中的一个或更多个交互，和/或控制推进系统202、传感器系统204、控制系统206和/或外围设备208中的一个或更多个。计算机系统210可以额外地或备选地包括除所示部件以外的部件。

如图所示，车辆200还包括可配置为向车辆200的一些或所有部件提供电力的电源220。为此，电源220可以包括例如可再充电锂离子或铅酸电池。在一些实施方式中，一个或更多个电池组可以被配置为提供电力。其它电源材料和配置也是可能的。在一些实施方式中，电源220和能量源220可以作为一个部件被一起实现，如在一些全电动汽车中那样。

在一些实施方式中，除了所示的元件之外或者代替所示的元件，车辆200可以包括一个或更多个元件。例如，车辆200可以包括一个或更多个额外的接口和/或电源。也可以是其它额外的部件。在这样的实施方式中，数据存储装置214还可以包括可由处理器212执行以控制额外部件和/或与额外部件通信的指令。

此外，虽然显示了每个部件和系统集成在车辆200中，但是在一些实施方式中，一个或更多个部件或系统可以可拆卸地安装在车辆200上或使用有线或无线连接以其他方式(机械地或电气地)连接到车辆200。车辆200也可以采用其它形式。

图3显示了车辆300的右侧视图、前视图、后视图和顶视图。如图所示，车辆300包括位于车辆300的顶侧的LIDAR设备100，车辆300的顶侧与车辆300的车轮302所在的底侧相对。尽管LIDAR设备100被显示并描述为位于车辆300的顶侧，但是在不脱离本公开的范围的情况下，LIDAR设备100可以位于车辆的任何可行的部分上。

此外，LIDAR设备100可以被配置为通过绕垂直轴线旋转同时发射一个或更多个光脉冲并检测从车辆300的环境中的对象反射的光脉冲(例如以15Hz的刷新率)扫描车辆300周围的环境。

IV.示例热旋转连结件系统

图4示出用于将热从热源406传递到冷却设备408(例如冷却板)的示例热旋转连结件装置的剖面。热旋转连结件可以包括通过旋转接合件404连接到定子402的转子400。旋转接合件404可以使转子400相对于定子402旋转。热源406可以借助于联接件410热地和/或机械地联接到转子400。类似地，冷却设备408可以热地和/或机械地联接到定子402。定子402和转子400可以每个包括从其垂直突出的多个鳍状物。转子和定子的所述多个鳍状物可以布置成彼此径向偏移这样的距离的同心圆，该距离使定子402的所述多个鳍状物与转子400的所述多个鳍状物相插置，以将热从转子400传递到定子402。

因此，热旋转连结件可以在热源406与冷却设备408之间提供导热旋转连接。通常，热旋转连结件可以用于在相对于彼此作旋转运动的任何设备、物体或系统之间传递热。例如，这种热旋转连接可以用于冷却旋转热源，诸如旋转的LIDAR设备。

在示例中，热源406可以是LIDAR设备，或者在操作期间有意地或作为副产物地产生热的任何电子、光学、机械或机电设备、系统或物体。冷却设备408可以是配置为吸收和/或消散热的任何有源或无源设备或系统。热源406可以处于比冷却设备408更高的温度，以引起从热源406向冷却设备408的热流。

图5A示出与转子400的对应顶视图对准的侧剖视图。在一个实施方式中，转子400可以包括平面圆形板，如图5A的顶视图所示。然而，在其它实施方式中，转子可以包括各种其它规则或不规则几何形状(例如矩形、椭圆形、八边形等)的平板。多个鳍状物500、501、502、503、504、505、506、507、508和509(即鳍状物500-509)可以与板的一侧成一体，并且可以从板的所述一侧垂直地突出。在示例中，“平面”和“垂直”在这里被定义为涵盖分别由(i)系统的部件生产中采用的制造工艺的公差的变化、(ii)系统的正常操作期间由应力引起的偏转和其它结构偏差、以及(iii)不妨碍或阻止这里描述的热旋转连结件的操作的任何其它偏差所致的与精确的平面性和精确的垂直性的偏差。

多个鳍状物500-509可以布置成同心圆，如转子400的顶视图所示。在一些实施方式中，多个鳍状物500-509中的每个鳍状物可以围绕相应同心圆的圆周连续地延伸。因此，在剖视图中，例如，最左和最右的鳍状物500可以是围绕形成转子400的圆形板的圆周延伸的单个鳍状物。

转子400和鳍状物500-509可以包括具有高热导率的金属材料，诸如铝或铜。在一些示例实施方式中，转子400和多个鳍状物500-509可以通过例如锻造、压铸、铣削或车床车削等被制造成一个零件。在备选实施方式中，板和多个鳍状物500-509可以制造成可被焊接、锻造、压配合、螺纹连接、胶合、冲压和/或螺栓连接在一起的分开的零件。无论采用何种制造工艺，多个鳍状物500-509可以固定地连接到转子400的平板(即与转子400的平板成一体)，以在多个鳍状物500-509与板之间建立热接触。

在一些示例实施方式中，转子400可以包括用于将转子400与热源406相连接的安装孔510a、510b、510c和510d。安装孔510a-510d可以使转子400直接地或借助于联接件410安装到热源406。在备选实现方式中，安装孔510a-510d的尺寸、数量和间隔可以根据热源406的特定类型和尺寸调整。

图5B示出与定子402的对应顶视图对准的侧剖视图。与转子400非常相似，在一个示例实施方式中，定子402可以包括平面圆形板，如图5B的顶视图所示。然而，在其它实施方式中，转子可以包括各种其它规则或不规则几何形状的平板。多个鳍状物512、513、514、515、516、517、518、519、520和521(即鳍状物512-521)可以与定子402的板的一侧成一体，并且可以从定子402的板的所述一侧垂直地突出。

多个鳍状物512-521可以布置成同心圆，如定子402的顶视图所示。在一些实施方式中，多个鳍状物500-509中的每个鳍状物可以围绕相应同心圆的圆周连续地延伸。像转子400那样，定子402及其鳍状物512-521可以包括具有高热导率的金属材料，诸如铝或铜。如上所述，定子402和多个鳍状物512-521可以被制造成一个零件或固定地连接在一起的多个零件。无论采用何种制造工艺，多个鳍状物512-521可以固定地连接到定子402的平板(即与定子402的平板成一体)，以在多个鳍状物512-521与板之间建立热接触。

在一些示例实施方式中，定子402可以包括用于将定子402与冷却设备408相连接的安装孔522a、522b、522c和522d。安装孔510a-510d可以使定子402直接地或借助于联接件412安装到冷却设备408。在备选实现方式中，安装孔522a-522d的尺寸、数量和间隔可以根据冷却设备408的特定类型和尺寸定制。

当转子400和定子402可旋转地彼此连接时，转子400的多个鳍状物500-509可以与定子402的多个鳍状物512-521相插置，如图4所示。具体地，布置在转子400上的相邻圆中的鳍状物可以彼此径向分离，以允许定子402的对应鳍状物插置在其间。例如，转子400的鳍状物500和501之间的径向间隙可足以允许定子402的对应鳍状物512插置在其间。同样地，转子400的鳍状物501和502之间的径向间隙可足以允许定子402的对应鳍状物513插置在其间。在定子侧，例如，鳍状物512和513之间的径向间隙可足以允许转子400的对应鳍状物501插置在其间。

在一些实施方式中，使相邻同心圆的鳍状物分离的径向距离在转子400的所有鳍状物500-509和定子402的所有鳍状物512-521中可以是均匀的。因此，鳍状物500-509和512-521的每个也可以具有均匀的宽度。然而，在一些备选实施方式中，鳍状物宽度和径向间隙宽度可以在鳍状物500-509和512-521中变化。例如，定子402的鳍状物513可以比鳍状物512宽。因此，为了容纳更大的鳍状物513，转子400的鳍状物501和502之间的间隙可以大于鳍状物500和501之间与鳍状物512对应的间隙。因此，通常，相邻圆中的两个鳍状物之间的径向间隙可以与配置为插置在其间的对应鳍状物的宽度成比例。径向间隙可以在插置的鳍状物之间额外提供空隙，以减小或消除转子400相对于定子402旋转期间的摩擦。在一个示例中，径向间隙可以是300微米。

转子400的鳍状物500-509与定子402的鳍状物512-521的插置可以形成导热路径，该导热路径可以用于从热源406到冷却设备408的热流。具体地，热可以从热源406经过联接件410流到转子400及其鳍状物500-509。然后，热可以通过插置的鳍状物之间的气隙从转子400的鳍状物500-509流到定子402的鳍状物512-521。此外，热可以从鳍状物512-521流到定子402的板并且通过联接件412以被冷却设备408吸收。因此，因为转子400可以相对于定子402围绕接合件404旋转，所以热旋转连结件可以用于消散来自诸如LIDAR设备的旋转热源的热，该热源可能需要冷却以保持在稳定的操作温度。

在一些实施方式中，定子402顾名思义可以连接到静止的非旋转的装置、表面或物体。转子400可以相对于静止的定子402旋转。然而，在备选实施方式中，转子400和定子402可以都相对于彼此旋转。例如，转子400和定子402可以沿相反方向旋转，或者可以以不同的速率沿相同方向旋转。此外，尽管转子400在图4中被示出为大于定子402，但是在一些备选实施方式中，定子402可以大于转子400。

V.备选鳍状物布置

在一些实施方式中，两个或更多个鳍状物可以被包括在单个同心圆内，如图6A和6B所示。具体地，转子600的每个同心圆内的鳍状物可以由径向切口604、606、608、610、612、614、616和618所限定的角偏移分开。因此，每个同心圆可以在其中包括八个不连续的鳍状物。同样地，定子602的每个同心圆内的鳍状物可以由径向切口620、622、624、626、628、630、632和634所限定的角偏移分开。每个鳍状物可以具有与相应同心圆相同的曲率，每个鳍状物围绕该相应同心圆的圆周布置。在一些实施方式中，切口604-634可以形成除直线以外的图案，诸如例如花键。因此，角偏移的角位置可以在不同的同心圆之间变化。

在一些实施方式中，角偏移可以响应于转子600和其上的所述多个鳍状物相对于定子602和其上的所述多个鳍状物的旋转而帮助产生对流流体流动。具体地，当转子600和定子602之间的相对转速超过阈值速度时，插置的鳍状物之间的流体流动会变得紊乱，因而增大对流传热的程度。因此，可以通过传导以及对流从热源移除热，并且每种影响对总体热传递的相对贡献可以随着转子和定子之间的相对转速而变化。此外，可以选择切口604-634的图案(例如线形径向线、花键等)来增大或最大化湍流，以增大对流热传递的程度。

VI.用于LIDAR设备的示例热旋转连结件

图7A示出用于将热传递远离旋转的LIDAR设备的示例热旋转连结件。转子702被显示为连接到LIDAR设备704的外壳的底部。LIDAR设备704可以与图1的LIDAR设备100相同或相似。LIDAR设备704的外壳内的发热部件可以与转子702的板的顶部热接触。转子702在其下侧包括构造为与定子700的多个鳍状物相插置的多个鳍状物(未示出)。转子702可以通过包括杆/轴708和714的旋转接合系统连接到定子700。定子700可以安装到冷却设备(未示出)，以通过热旋转连结件吸收从LIDAR 704传递的热。

LIDAR、热旋转连结件和冷却设备可以安装到配置为基于来自LIDAR设备的数据进行自主操作的车辆。例如，LIDAR可以安装在车辆的车顶、车辆的引擎盖、车辆的车门或车辆的行李箱上。在一些实施方式中，多个LIDAR设备可以被包括在车辆上，每个LIDAR设备提供关于车辆周围的特定区域的信息。此外，在一些示例中，LIDAR设备、热旋转连结件和/或冷却设备的部分可以位于车架内。

旋转接合系统可以包括杆/轴708和714。定子700可以包括与定子700的旋转轴线同心的圆孔706。中空的杆708的第一端可以通过一个或更多个螺钉或螺栓连接到定子700。在一些实施方式中，定子700和杆708可以被制造成一个零件。杆708可以在与鳍状物相同的方向上突出穿过圆孔706，使得杆708的第二端可连接到转子702，如图7A所示。杆714可以具有比杆708更小的直径，因而可以配合在杆708内。杆714的第一端可以刚性地连接到转子702和/或LIDAR 704。

一个或更多个轴承可以用于将杆714可旋转地安装在杆708内。马达可以连接到杆714以使杆714相对于杆708旋转，因而使转子702和LIDAR 704相对于定子700旋转。在一些实施方式中，马达可以被配置为以LIDAR设备的数据采集速率所指示的速率使转子702和定子704旋转。包括电力和数据连接的多个导线可以穿过杆708和714，以将LIDAR设备连接到电源和计算设备(例如，配置为基于来自LIDAR设备的数据自主操作车辆的计算设备)。一个或更多个滑环可以被包括在旋转接合系统内，以通过旋转连接传输电力和数据。在一些实施方式中，电力传输可以依赖于滑环，而数据可以无线地传输到计算设备。

图7B示出另一示例热旋转连结件的分解视图的剖面。热旋转连结件可以包括定子，定子包括第一板722和从板722的第一侧垂直突出的第一多个鳍状物724。此外，热旋转连结件可以包括转子，转子包括第二板720和从板724的第一侧垂直突出的第二多个鳍状物726。如前所述，第一多个鳍状物724和第二多个鳍状物726可以布置成间隔开以允许第一多个鳍状物724与第二多个鳍状物726相插置的同心圆。

第一中空轴736可以连接到定子的板722。中空轴736可以在其中包括导杆736。第二中空轴728可以连接到转子的板720。轴728可以在其中包括轴承730和732，以使中空轴728绕导杆734旋转。轴736的内孔直径可以对应于轴728的外直径，以将轴728容纳在轴736内。轴736可以延伸远离板722的鳍状物侧一直到非鳍状物侧。因此，当轴728围绕轴736内的导杆734设置时，第一多个鳍状物724可以垂直地定位以与多个鳍状物726相插置。

图7B还示出了设置在由板720和722以及多个鳍状物724和726中最内侧的鳍状物限定的空腔内的旋转变压器绕组740a和740b。具体地，变压器包括相对于静止的初级绕组740b旋转的次级绕组740a，以在不使用滑环的情况下在定子与转子之间跨越旋转连接传输电力。此外，配置为相对于定子驱动转子(以及与其连接的热源)的马达可以设置在空腔内。具体地，马达可以包括连接到定子的马达绕组738b和连接到转子的永磁体738a。绕组738b连接到定子而不是转子，使得为马达提供动力的能量不经由旋转变压器740a/740b传输通过旋转连接(因而允许更小的旋转变压器)。

VII.示例热旋转连结件操作

图8示出可由这里讨论的示例热旋转连结件执行的示例操作的流程图800。操作可以被执行以在相对于彼此作旋转运动的两个设备、系统或物体之间传递热。热可以通过传导和对流的组合经由热旋转连结件的插置的鳍状物之间的流体填充间隙传递，因而允许热源与冷却设备之间的相对旋转运动。在一些实现方式中，可以主要通过传导来传递热。

在框802中，热可以从旋转热源传导到第一板。第一板可以包括第一多个鳍状物，第一多个鳍状物与第一板的第一侧成一体并从第一板的第一侧垂直地突出。第一多个鳍状物可以布置成径向分开第一距离的第一同心圆。旋转热源可以固定地连接到第一板的第二侧，并且可以与第一板热接触。第一板和第一多个鳍状物可以共同构成热旋转连结件的转子部分。

在框804中，第一板可以相对于第二板旋转。旋转可以由例如马达引起，并且可以围绕将第一板连接到第二板的旋转接合件。在一些实施方式中，第一板和第二板可以每个是配置为绕穿过每个板的中心的轴线旋转的平面圆形板。在一些示例中，第一板相对于第二板的旋转速率可以确定对流热传递的程度。具体地，第一板相对于第二板以大于阈值速度的速度旋转可以在热旋转连结件内产生湍流而不是层流的流体流动，因而改善对流热传递。

在框806中，通过第一多个鳍状物与第二多个鳍状物相插置并且第一多个鳍状物相对于第二多个鳍状物旋转，热可以从第一板传导到第二板。第二多个鳍状物可以与第二板的第一侧成一体并从第二板的第一侧垂直地突出。第二多个鳍状物可以布置成径向分开第一距离的第二同心圆。第二多个鳍状物中的每个鳍状物可以插置在第一多个鳍状物中的相邻鳍状物之间。第二板和第二多个鳍状物可以共同构成热旋转连结件的定子部分。

在框808中，热可以从第二板传导到与第二板的第二侧热接触的冷却设备。冷却设备可以是处于比热源低的温度并且能够吸收和/或消散从热源传递的热的任何设备或物体。冷却设备可以是例如冷却板或散热器。

VIII.示例热旋转连结件性能特性

图9A示出热旋转连结件的可以被改变以控制转子900和定子902之间热传递速率的示例参数。具体地，转子900和定子902之间的热传递可以受到鳍状物宽度、鳍状物高度、以及相邻鳍状物之间的径向间隙影响。此外，热传递可以受到转子上的和定子上的鳍状物数量影响。这些参数可以共同影响转子和定子的鳍状物上的表面区域的大小，热可以通过该表面区域传递。图9B、9C、9D、9E和9F详述了各个参数对热旋转连结件的热传递能力的影响。

图9B示出一示例热旋转连结件在不同的热负荷下在热源与冷却设备之间传递热的能力。具体地，图9B绘出了对于一示例热旋转连结件在不同的热负荷下在转子和定子的板之间测得的真实温差，该示例热旋转连结件包括在转子和定子的每个上的10个鳍状物、1毫米的鳍状物宽度、10毫米的鳍状物高度、以及所有鳍状物中的插置的鳍状物之间300微米的间隙。图9B示出转子和定子之间的温差与热源所施加的热成比例地线性增大。具体地，功率每增大一瓦，温差增大.133℃(y截距为-1.36℃)。因此，例如，为了将与预期产生120瓦的热功率的热源连接的转子板保持在50℃以下的工作温度，可以在系统中使用能够将温度保持在35℃以下的冷却设备。

图9C示出关于图9B描述的热旋转连结件在不同的转速下在热源与冷却设备之间传递热的能力。图9C展示了真实的实验数据。具体地，转子与定子之间的温差的减小可以通过增大转子相对于定子的转速而获得。然而，缩放比例是非线性的，并且对于零转每分钟(RPM)以上的转速的大幅增大表现出递减的回报。换言之，每个额外RPM的边际效益与转子的当前RPM成比例地降低。因此，在转子RPM是可操纵变量的实现方式中，可以基于热旋转连结件的特定应用选择最佳RPM，其将增大的转速的增加的冷却效益与用于维持转速的增大的功率消耗相权衡。在上述旋转LIDAR设备的示例实施方式中，转子RPM可以固定到由旋转LIDAR设备指示的转速。

图9D示出一示例热旋转连结件在不同的鳍状物高度下在热源与冷却设备之间传递热的能力。具体地，图9D绘出了在150瓦的热负荷下对于一示例热旋转连结件在不同的鳍状物高度下在转子和定子的板之间的模拟温差，该示例热旋转连结件包括在转子和定子的每个上的15个鳍状物、1毫米的鳍状物宽度、以及在插置的鳍状物之间300微米的间隙。温差随着鳍状物高度增加而非线性地减小。具体地，鳍状物高度增加的边际效益与鳍状物高度成比例地降低。

图9E示出一示例热旋转连结件在插置的鳍状物之间的不同间隙宽度下在热源与冷却设备之间传递热的能力。具体地，图9E绘出了在150瓦的热负荷下对于一示例热旋转连结件在不同的间隙宽度下在转子和定子的板之间的模拟温差，该示例热旋转连结件包括在转子和定子的每个上的15个鳍状物、1毫米的鳍状物宽度、以及15毫米的鳍状物高度。温差随着间隙宽度增加而线性地增大。具体地，间隙宽度增加1微米导致温差增加.03℃。

图9F示出一示例热旋转连结件在不同数量的鳍状物下在热源与冷却设备之间传递热的能力。具体地，图9D绘出了在150瓦的热负荷下对于一示例热旋转连结件在不同数量的鳍状物下在转子和定子的板之间的模拟温差，该示例热旋转连结件包括1毫米的鳍状物宽度、15毫米的鳍状物高度、以及在插置的鳍状物之间300微米的间隙宽度。温差随着鳍状物数量增加而非线性地减小。具体地，每个额外鳍状物的边际效益与鳍状物数量成比例地降低。

热旋转连结件的诸如间隙宽度、鳍状物数量、鳍状物高度和鳍状物宽度的参数可以结合考虑制造公差、成本、尺寸限制以及在正常使用期间热旋转连结件对损坏和变形的稳健性来确定。图9A-9F所示的关系可以用来使这里描述的示例热旋转连结件适应其它应用。

图10A和10B示出转子相对于定子的旋转对转子板处的稳态温度的影响。具体地，图10A和10B绘出了在150瓦的热负荷下对于一热旋转连结件随时间测量的真实转子板温度，该热旋转连结件包括具有13毫米的高度、1毫米的宽度、以及插置的鳍状物之间300微米的间隙宽度的17个鳍状物。图10A显示静止转子稳定在约55.6℃的稳态温度。图10B示出使转子相对于定子旋转导致转子的稳态温度额外降低2.1℃。因此，当相对于定子旋转时，转子达到53.5℃的稳态温度。

IX.额外的示例热旋转连结件实施方式

图11示出设置在密封腔室内的一示例热旋转连结件。具体地，与图4类似，图11示出通过热旋转连结件连接到冷却设备1108的热源1106，热旋转连结件包括转子1100、定子1102和将转子1100连接到定子1102的旋转接合件1104。此外，联接件1110可以将热源1106机械地且热地连接到转子1100。类似地，联接件1112可以将冷却设备1108机械地且热地连接到定子1102。

包围转子1100和定子1106的密封腔室1114可以用除大气空气以外的导热流体填充，以保持转子的鳍状物与定子的鳍状物之间的热接触。具体地，密封腔室可以用比氧气更导热的气体填充，诸如例如氦气(氦气热导率0.138W/mK，大气空气热导率0.024W/mK)。或者，密封腔室可以用比大气空气更导热的液体填充，诸如例如水和乙二醇的混合物。在选择用于填充密封腔室的流体时，可以将增加的热导率与转子1100相对于定子1102旋转期间由流体引起的阻力增加相权衡。

X.结论

本公开不限于本申请中描述的旨在说明各个方面的特定实施方案。对本领域技术人员将明显的是，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化。除了这里列举的方法和装置之外，本公开范围内的在功能上等同的方法和装置将由前面的描述对本领域技术人员明显。这样的修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。

以上详细描述参照附图描述了所公开的系统、设备、装置和方法的各种特征和功能。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有指示。在此描述的和附图中的示例实施方式不意味着是限制性的。在不背离这里提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。将容易理解，如在此一般性描述的以及在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些各种不同的配置在此被明确预期。

表示信息处理的块可以对应于可配置为执行这里描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。备选地或额外地，表示信息处理的块可以对应于模块、段或程序代码的一部分(包括相关数据)。程序代码可以包括可由处理器执行的一个或更多个指令，用于实现该方法或技术中的特定逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备或其它存储介质。

附图所示的特定布置不应被视为是限制性的。应理解，其它实施方式可以包括更多或更少的在给定附图中所示的每种元件。此外，所示元件中的一些可以被组合或省略。此外，示例实施方式可以包括未在附图中示出的元件。

虽然这里已经公开了各种方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对于本领域技术人员将明显。这里公开的各种方面和实施方式是出于说明的目的而不旨在进行限制，真正的范围由所附权利要求指示。