1.本发明属于传感器技术领域，涉及一种传感器，特别是一种轴端转速传感器及制造方法。
背景技术：
2.轴端转速传感器安装于轨道交通的各类机车车辆的轮轴端，为机车车辆提供运行速度及方向信号，是机车车辆安全运行的重要组成部分。
3.现有技术中，关于轴端传感器基本上均采用光电原理，广泛使用光敏器件进行信号的发射和接收，通过信号处理电路产生电脉冲信号提供给机车系统。由于使用的是光学器件，从而使得电子部件无法做成完全的封闭结构，因此对环境的要求较高。在车辆的运行过程中，常伴有频繁地冲击、震动、过载以及污物进入等，容易造成通道无信号，占空比及相位差较差，低速时脉冲不稳等现象，这就使得传感器的信号稳定性受到了严重影响，大大降低了其可靠性。随着轨道交通越来越追求高速化、安全性的前提下，上述问题更显突出。
4.此外，现有的传感器通常采用多个光电模块进行调试组装，光电模块通过螺钉安装在器座上，传感器内部走线较多，造成调试过程比较复杂，制造效率较低。
技术实现要素：
5.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够稳定输出脉冲信号，降低对环境的要求，并且具有较高的可靠性和工作效率的轴端转速传感器。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种轴端转速传感器，包括：外罩，内置有测速组件，且该测速组件包括壳体，其中，在壳体上安装有磁敏元件；轴系组件，包括转轴，并在转轴的一端嵌套有齿轮和轮芯，且齿轮的位置与磁敏元件的位置相对应；器座，与外罩可拆卸连接，其中，转轴的另一端贯穿器座并通过联轴器组件与方榫组件相连。
7.在上述的一种轴端转速传感器中，壳体上设置有第一凹腔和第二凹腔，且第一凹腔与第二凹腔相背设置，其中，第一凹腔与转轴同轴设置，并在第一凹腔腔底上嵌套有信号处理板，壳体上设置有与第二凹腔相连通的安装腔，并在安装腔内安装有与信号处理板电气连接的信号采集板和所述磁敏元件。
8.在上述的一种轴端转速传感器中，安装腔的数量为三个，且三个安装腔沿转轴的轴线方向呈环形设置于壳体上，其中，每个安装腔内的磁敏元件的数量为两个，并沿转轴轴线方向呈上下分布，且对应安装腔内的信号采集板与磁敏元件之间沿转轴的径向并排设置。
9.在上述的一种轴端转速传感器中，壳体包括嵌套连接的塑壳和后盖，且塑壳位于靠近转轴的一侧，后盖位于远离转轴的一侧，其中，第一凹腔和第二凹腔集成于塑壳上，安装腔位于塑壳和后盖之间，且后盖采用透明材料制作而成。
10.在上述的一种轴端转速传感器中，电缆组件包括线缆，且线缆的一端穿过外罩电连于信号处理板上，并通过护套管锁定线缆与信号处理板之间的连接；密封接头，嵌套于线缆上，并通过密封接头锁定线缆与外罩之间的连接。
11.在上述的一种轴端转速传感器中，转轴上沿转轴的轴线方向嵌套有双列角接触球轴承和单列深沟球轴承，其中，双列角接触球轴承和单列深沟球轴承分别通过转轴上的轴肩进行定位，且双列角接触球轴承靠近于联轴器组件的一端，单列接触球轴承靠近于测速组件的一端。
12.在上述的一种轴端转速传感器中，转轴上沿转轴的轴线方向嵌套有螺母和轴承定位套，且螺母和轴承定位套与转轴之间均为螺纹配合，其中，螺母位于单列深沟球轴承与测速组件之间，轴承定位套位于单列深沟球轴承与双列角接触球轴承之间，通过螺母和转轴上轴肩之间的配合实现单列深沟球轴承在转轴上的固定，通过轴承定位套和转轴上轴肩之间的配合实现双列角接触球轴承在转轴上的固定。
13.在上述的一种轴端转速传感器中，在单列深沟球轴承与螺母之间设置有止动垫圈，其中，齿轮和轮芯位于单列深沟球轴承与止动垫圈之间。
14.在上述的一种轴端转速传感器中，器座上沿器座的厚度方向设置有通槽，且该通槽呈阶梯状设置，其中，转轴上靠近联轴器组件的一端嵌套有端盖组件。
15.本发明还提供一种轴端转速传感器的制造方法，包括：步骤一，将磁敏元件安装于安装腔的安装孔内；步骤二，将信号采集板安装于安装腔内，并通过紧固件将信号采集板固定于塑壳上，使得信号采集板与磁敏元件并排设置；步骤三，将信号处理板嵌套于第一凹腔的腔底上，并通过导线与信号采集板相连；步骤四，将后盖连接于塑壳上，密封安装腔；步骤五，将线缆焊接于信号处理板上，并通过护套管固定；步骤六，将胶液灌入第二凹腔和安装腔内，观察后盖控制胶量，形成灌胶密封后的测速组件；步骤七，将测速组件安装于外罩上，并通过紧固件锁定，其中，线缆通过密封接头锁定于外罩上，形成测速组件与外罩的组合件一；步骤八，将双列角接触球轴承、轴承定位套、单列深沟球轴承、轮芯、齿轮、止动垫圈以及螺母依次嵌套于转轴上，形成轴系组件；步骤九，将轴系组件装入器座，套上端盖组件并通过紧固件固定，形成器座、轴系组件以及端盖组件的组合件二；步骤十，组合件一与组合件二之间设置密封垫并通过紧固件锁定，形成传感器本体；步骤十一，根据用户需求，选配不同长度的方榫组件，并通过联轴器组件与传感器本体相连，完成产品的装配。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：（1）、本发明提供的一种轴端转速传感器，将外罩、测速组件、轴系组件以及器座均形成模块化结构，从而提高传感器的装配效率，而且测速组件与轴系组件均全封闭于由外罩和器座所组成的空间内，从而降低了传感器对于环境的要求，提高脉冲信号输出时的稳
定性和可靠性；（2）、器座采用不锈钢嵌件铸铝结构，而不锈钢嵌件能够保证传感器在高速运行及强振动时具有高强度的需求，并且器座上呈镂空设置，能够有效减轻器座的整体重量，节省材料；（3）、在壳体上设置有第一凹腔，实现壳体与转轴之间的精确定位安装，以此降低了整个传感器的总高度，使得传感器的结构更为紧凑，并且有效隔离了测速组件中的电子部件与轴系组件中的转动部件，另外，壳体与转轴之间的同轴设置，并结合转轴与器座之间的贯穿式连接，从而减少了测速组件、轴系组件以及器座在装配后所形成的同轴度累计误差，进而提高测速精度；（4）、塑壳采用高刚性、低收缩率树脂注塑而成，并且以塑壳作为磁敏元件、信号采集板、信号处理板等电子部件的载体，并且在安装腔的腔壁上设置有安装磁敏元件的安装孔，从而避免了传感器的调试环节，提高传感器的装配效率；（5）、将壳体拆分成塑壳和后盖，从而方便信号采集板和磁敏元件的安装，并且通过后盖能够密封安装腔，避免电子部件的外露，另外，将后盖设置成透明状，便于后续灌胶操作时观察第二凹腔和安装腔内的胶量，避免胶量过多而造成浪费，或者胶量过少而无法完全覆盖电子部件及其引脚、焊点，从而提高传感器防护的可靠性；（6）、通过设置护套管和双层密封接头，形成“双密封结构”，以此提高传感器的密封性能，即使护套管发生破裂，传感器外部环境中的灰尘等大分子颗粒仍然无法进入传感器内，进而提高传感器的防护水平；（7）、通过双列角接触球轴承实现对转轴的固定支撑，单列深沟球轴承实现对转轴的游动支撑，从而使得传感器满足高转速、大过载以及高旋转精度的要求；（8）、通过通槽槽壁上的阶梯部与端盖组件相配合，实现双列角接触球轴承中外圈的固定，且端盖组件中带有密封垫和油封，使得端盖组件与器座之间形成静密封，端盖组件与转轴之间形成动密封，从而提高传感器的密封效果，另外，端盖组件采用法兰式固定结构，便于加工，并且与转轴之间保持较高的同轴度。
附图说明
17.图1是本发明一种轴端转速传感器的剖视图。
18.图2是本发明一较佳实施例中测速组件的结构示意图。
19.图3是本发明一较佳实施例中测速组件的剖视图。
20.图4是本发明一较佳实施例中外罩、测速组件以及电缆组件的装配结构示意图。
21.图5是本发明一较佳实施例中轴系组件的结构示意图。
22.图6是本发明一较佳实施例中器座、轴系组件的装配结构示意图。
23.图7本发明一较佳实施例中磁敏元件的测试示意图。
24.图中，100、外罩；200、测速组件；210、壳体；211、第一凹腔；212、第二凹腔；213、安装腔；214、安装孔；215、塑壳；216、后盖；220、磁敏元件；230、信号采集板；240、信号处理板；250、导线；300、轴系组件；310、转轴；320、齿轮；321、槽孔；330、轮芯；340、双列角接触球轴承；350、单列深沟球轴承；360、螺母；370、轴承定位套；371、紧定螺钉；380、止动垫圈；400、器座；410、通槽；420、密封垫；500、联轴器组件；510、密封护套；600、方榫组件；700、电缆组
件；710、线缆；720、护套管；730、密封接头；800、端盖组件。
具体实施方式
25.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
26.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.如图1至图7所示，本发明提供的一种轴端转速传感器，包括：外罩100，内置有测速组件200，且该测速组件200包括壳体210，其中，在壳体210上安装有磁敏元件220；轴系组件300，包括转轴310，并在转轴310的一端嵌套有齿轮320和轮芯330，且齿轮320的位置与磁敏元件220的位置相对应；器座400，与外罩100可拆卸连接，其中，转轴310的另一端贯穿器座400并通过联轴器组件500与方榫组件600相连。
28.在本实施例中，器座400采用不锈钢嵌件铸铝结构，而不锈钢嵌件能够保证传感器在高速运行及强振动时具有高强度的需求，并且器座400上呈镂空设置，能够有效减轻器座400的整体重量，节省材料。
29.本发明提供的一种轴端转速传感器，将外罩100、测速组件200、轴系组件300以及器座400均形成模块化结构，从而提高传感器的装配效率，而且测速组件200与轴系组件300均全封闭于由外罩100和器座400所组成的空间内，从而降低了传感器对于环境的要求，提高脉冲信号输出时的稳定性和可靠性。
30.进一步优选地，壳体210上设置有第一凹腔211，且该第一凹腔211与转轴310同轴设置，其中，该第一凹腔211呈阶梯状设置。
31.在本实施例中，在壳体210上设置有第一凹腔211，实现壳体210与转轴310之间的精确定位安装，以此降低了整个传感器的总高度，使得传感器的结构更为紧凑，并且有效隔离了测速组件200中的电子部件与轴系组件300中的转动部件，另外，壳体210与转轴310之间的同轴设置，并结合转轴310与器座400之间的贯穿式连接，从而减少了测速组件200、轴系组件300以及器座400在装配后所形成的同轴度累计误差，进而提高测速精度。
32.优选地，壳体210上背离第一凹腔211的一侧设置有第二凹腔212，且第一凹腔211与第二凹腔212集成设置，其中，壳体210上设置有与第二凹腔212相连通的安装腔213，并安装腔213的腔壁上设置有作为磁敏元件220安装的安装孔214。
33.进一步优选地，测速组件200还包括安装于安装腔213内的信号采集板230，和位于第二凹腔212内并嵌套于第一凹腔211腔底的信号处理板240，其中，信号采集板230与信号处理板240之间通过导线250相连。
34.进一步优选地，安装腔213的数量为三个，且三个安装腔213沿转轴310的轴线方向呈环形设置于壳体210上，其中，每个安装腔213内的磁敏元件220的数量为两个，并沿转轴310轴线方向呈上下分布，且对应安装腔213内的信号采集板230与磁敏元件220之间沿转轴310的径向并排设置。
35.优选地，壳体210包括嵌套连接的塑壳215和后盖216，且塑壳215位于靠近转轴310的一侧，后盖216位于远离转轴310的一侧，其中，第一凹腔211和第二凹腔212集成于塑壳215上，安装腔213位于塑壳215和后盖216之间，且后盖216采用透明材料制作而成。
36.在本实施例中，塑壳215采用高刚性、低收缩率树脂注塑而成，并且以塑壳215作为磁敏元件220、信号采集板230、信号处理板240等电子部件的载体，并且在安装腔213的腔壁上设置有安装磁敏元件220的安装孔214，从而避免了传感器的调试环节，提高传感器的装配效率。
37.在本实施例中，之所以可以免去传感器的调试环节，是因为传感器中的相位差与测速齿轮320参数、敏感元件相对测速齿轮320的位置相关，而测速齿轮320采用标准渐开线齿模数m，齿数z，测速齿轮320的齿定圆直径为d=（z+2）*m，磁敏元件220与测速齿轮320之间的间隙为a，两个磁敏元件220之间间距为h，依据如下公式：，根据相位差要求计算出两个磁敏元件220的安装位置。由此可知，可从设计上保证磁敏元件220的安装位置满足相位差的需求，进而实现传感器在制造过程中免去调试环节。
38.另外，当测速组件200中的各个电子部件安装完成后，通过液态高分子材料整体灌封于第二凹腔212、安装腔213内，从而使得测速组件200中的各个电子部件，以及电子部件所对应的引脚、焊点避免暴露于空气中，进而有效提高传感器绝缘耐压性以及可靠的防护性。
39.在本实施例中，将壳体210拆分成塑壳215和后盖216，从而方便信号采集板230和磁敏元件220的安装，并且通过后盖216能够密封安装腔213，避免电子部件的外露，另外，将后盖216设置成透明状，便于后续灌胶操作时观察第二凹腔212和安装腔213内的胶量，避免胶量过多而造成浪费，或者胶量过少而无法完全覆盖电子部件及其引脚、焊点，从而提高传感器防护的可靠性。
40.优选地，齿轮320上沿齿轮320的轴线方向呈环形设置有若干个槽孔321。
41.在本实施例中，通过在齿轮320上设置槽孔321，实现齿轮320的轻量化设置，能够有效减轻整个传感器的重量，以此增强传感器的抗震性能。
42.优选地，电缆组件700包括线缆710，且线缆710的一端穿过外罩100电连于信号处理板240上，并通过护套管720锁定线缆710与信号处理板240之间的连接；密封接头730，嵌套于线缆710上，通过密封接头730锁定线缆710与外罩100之间的连接。进一步优选地，该密封接头730采用双层密封接头730。
43.在本实施例中，通过设置护套管720和双层密封接头730，形成“双密封结构”，以此提高传感器的密封性能，即使护套管720发生破裂，传感器外部环境中的灰尘等大分子颗粒仍然无法进入传感器内，进而提高传感器的防护水平。
44.优选地，转轴310上沿转轴310的轴线方向嵌套有双列角接触球轴承340和单列深沟球轴承350，其中，双列角接触球轴承340和单列深沟球轴承350分别通过转轴310上的轴肩进行定位，且双列角接触球轴承340靠近于联轴器组件500的一端，单列接触球轴承靠近于测速组件200的一端。
45.在本实施例中，通过双列角接触球轴承340实现对转轴310的固定支撑，单列深沟球轴承350实现对转轴310的游动支撑，从而使得传感器满足高转速、大过载以及高旋转精度的要求。
46.进一步优选地，转轴310上沿转轴310的轴线方向嵌套有螺母360和轴承定位套370，且螺母360和轴承定位套370与转轴310之间均为螺纹配合，其中，螺母360位于单列深沟球轴承350与测速组件200之间，轴承定位套370位于单列深沟球轴承350与双列角接触球轴承340之间，通过螺母360和转轴310上轴肩之间的配合实现单列深沟球轴承350在转轴310上的固定，通过轴承定位套370和转轴310上轴肩之间的配合实现双列角接触球轴承340在转轴310上的固定。
47.为了提高单列深沟球轴承350的防松效果，即在单列深沟球轴承350与螺母360之间设置有止动垫圈380，其中，齿轮320和轮芯330位于单列深沟球轴承350与止动垫圈380之间，通过旋转螺母360，压紧止动垫圈380、齿轮320、轮芯330以及单列深沟球轴承350之间的连接。
48.为了提高双列角接触球轴承340的防松效果，即在轴承定位套370的一侧开设防松槽，并通过紧定螺钉371撑开防松槽，实现轴承定位套370与转轴310之间的机械防松。
49.现有技术中，轴承一般包括外圈、内圈以及位于外圈和内圈之间的滚珠，而针对双列角接触球轴承340中的内圈通过转轴310轴肩和轴承定位套370进行固定，而针对双列角接触球轴承340的外圈无固定结构，因此，器座400上沿器座400的厚度方向设置有通槽410，且该通槽410呈阶梯状设置，其中，转轴310上靠近联轴器组件500的一端嵌套有端盖组件800。
50.在本实施例中，通过通槽410槽壁上的阶梯部与端盖组件800相配合，实现双列角接触球轴承340中外圈的固定，且端盖组件800中带有密封垫420和油封，使得端盖组件800与器座400之间形成静密封，端盖组件800与转轴310之间形成动密封，从而提高传感器的密封效果，另外，端盖组件800采用法兰式固定结构，便于加工，并且与转轴310之间保持较高的同轴度。
51.优选地，联轴器组件500包括密封护套510，且在密封护套510内填充润滑油脂，从而保证传感器的润滑效果，延长联轴器的使用寿命。
52.本发明提供的一种轴端转速传感器的制造方法，包括：步骤一，将磁敏元件220安装于安装腔213的安装孔214内；步骤二，将信号采集板230安装于安装腔213内，并通过紧固件将信号采集板230固定于塑壳215上，使得信号采集板230与磁敏元件220并排设置；步骤三，将信号处理板240嵌套于第一凹腔211的腔底上，并通过导线250与信号采集板230相连；步骤四，将后盖216连接于塑壳215上，密封安装腔213；步骤五，将线缆710焊接于信号处理板240上，并通过护套管720固定；步骤六，将胶液灌入第二凹腔212和安装腔213内，观察后盖216控制胶量，形成灌胶密封后的测速组件200；步骤七，将测速组件200安装于外罩100上，并通过紧固件锁定，其中，线缆710通过密封接头730锁定于外罩100上，形成测速组件200与外罩100的组合件一；
步骤八，将双列角接触球轴承340、轴承定位套370、单列深沟球轴承350、轮芯330、齿轮320、止动垫圈380以及螺母360依次嵌套于转轴310上，形成轴系组件300；步骤九，将轴系组件300装入器座400，套上端盖组件800并通过紧固件固定，形成器座400、轴系组件300以及端盖组件800的组合件二；步骤十，组合件一与组合件二之间设置密封垫420并通过紧固件锁定，形成传感器本体；步骤十一，根据用户需求，选配不同长度的方榫组件600，并通过联轴器组件500与传感器本体相连，完成产品的装配。
53.需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
55.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。