一种空心机轮速度传感器的制作方法

本发明涉及飞机电子防滑刹车系统领域，具体是一种空心速度传感器。

背景技术

随着电子防滑刹车系统技术研究应用日趋成熟，目前大多数飞机都安装了该系统，速度传感器作为电子防滑刹车系统的一个重要部件，为控制盒提供频率与机轮角速度成正比的正弦交变电压信号，用于电子防滑刹车系统检测机轮速度。传统速度传感器为实体结构，安装在起落架轮轴内，通过，机轮端盖组件上的传动销驱动速度传感器拨叉进行传动。新一代飞机中配备了刹车冷却系统，

传统速度传感器会与刹车冷却系统中电机轴产生干涉，为克服现有技术中存在干涉的不足，本发明在现有实心结构技术基础上提出了一种空心速度传感器。

原电速度传感器为传统实心结构，具备测速功能。而为满足飞机刹车装置降温系统设计的空心结构电连接器有以下4个特点：

1为满足电机的安装需要，设计为空心结构，用于穿过电机轴；

2为满足安装尺寸要求，将传统结构双支撑轴承改进为单支撑结构；

3为保证速度信号传递，将传统间隙配合的拨叉与拨杆改进位过渡配合插槽结构；

4为保证机上电缆通过，在空心速度传感器壳体圆周外部设计了用于过线的行线槽；

在实际的装机使用中，速度传感器安装的可靠性对电子防滑刹车系统的正常工作有着重要影响。

在201210002176.1的发明创造中提出的双节式四余度机轮速度传感器中，该速度传感器为全封闭结构，机轮速度传感器的原理与本发明相同，均为机械传动，带动传感器内部转子组件，通过磁电效应产生不同强度的磁场，输出与转速对应的正弦波。所述的双节式四余度机轮速度传感器为全封闭结构，这种全封闭结构利于空间电磁辐射的屏蔽。但是因刹车冷却系统与机轮速度传感器存在安装交联关系，刹车冷却系统中的电机轴需要从该机轮速度传感器中心穿过，该双节式四余度机轮速度传感器则不能满足刹车冷却系统与机轮速度传感器的装配需要。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的电机的输出轴无法装入所述双节式四余度机轮速度传感器中的不足，本发明提出了一种空心机轮速度传感器。

本发明包括壳体、支座、内齿齿环、线圈组件、螺盖、导磁体、空心转子组件和电机安装座。其中：所述螺盖固定在所述壳体的内表面。所述电机安装座固定在所述螺盖的外端面上，并使电机安装座的筒体装入所述壳体内。所述内齿齿环位于壳体内中部，并使该内齿齿环的外圆周表面与壳体的内表面之间间隙配合。所述空心转子组件位于壳体内中部；该空心转子组件中的转子的外圆周表面与所述内齿齿环的内圆周表面之间0.5～1.0mm的配合间隙，该转子的端面与导磁体的内层筒体的端面之间有0.8～1.0mm的间隙；空心转子组件中的传动件的内圆周表面与所述传动轴支撑套的外圆周表面之间间隙配合；所述空心转子组件传动件外圆周表面的内端安装有轴承，并使二者过盈配合；在该空心转子组件传动件外圆周表面外端套装有对轴承定位的支座。传动轴支撑套位于所述空心转子组件传动件内，并与所述空心转子组件传动件内表面过渡配合。

所述导磁体位于壳体内，并使该导磁体外层筒体的内端面与所述内齿齿环的端面贴合，使该导磁体的外端面与所述螺盖的内端面贴合。所述导磁体的内表面与电机安装座筒体的外表面间隙配合；

所述线圈组件位于壳体内并安放在所述导磁体的线圈组件槽内。

锁紧螺母位于所述支座与空心转子组件传动件外圆周表面之间，并固定在该空心转子组件传动件的外表面。在所述轴承内端面有挡圈，并且该挡圈嵌装在所述壳体内表面。

所述电机安装座筒体的内径大于电机轴的外径；该电机安装座筒体的外径与所述导磁体内层筒体的内表面间隙配合。所述电机安装座一端端面的有轴向凸出的环形凸台，该凸台嵌入电机端面的环形凹槽，并通过该电机安装座的连接法兰与电机固连。

所述导磁体由内层筒体和外层筒体组成，并使内层筒体和外层筒体之间形成线圈组件的安装槽。所述导磁体壳体的外层筒体的轴向长度小于内层筒体的轴向长度。所述导磁体内层筒体的内表面与电机安装座筒体的外表面间隙配合。

所述空心转子组件由传动件和转子组成。

所述传动件的内圆周表面和外圆周表面均为阶梯状。其中：

所述传动件与转子焊接一端的外径与该转子的内径相同，传动件与轴承配合一端的内径与传动轴支撑套的外径相同，并且在该传动件的内表面与电机轴外表面的配合面上对称的有两个弧形凹槽；所述传动件安装有轴承一端端头有与锁紧螺母配合的外螺纹面。该传动件与转子焊接一端的内径略大于电机轴的外径。

所述转子的外表面为阶梯面，其中大外径端的外径比内齿齿环的内径小0.5～1.0mm。所述大外径端的圆周表面为与所述内齿齿环配合的齿状，通过二者的配合实现切割磁力线。

所述弧形凹槽轴向的长度与所述传动轴支撑套壳体的轴向长度相同，该弧形凹槽径向的深度与所述传动轴支撑套上卡块的径向长度相同。所述弧形凹槽的圆心与传动件的圆心重合；该弧形凹槽的圆心角为110°。

所述传动轴支撑套的外径与空心转子组件中的传动件的最大内径相同；该传动轴支撑套的内径与该传动件安装有轴承一端的内径相同。在所述传动轴支撑套两端的外圆周表面均布有四个径向凸出的卡块，该卡块的径向的长度与所述传动件上的弧形凹槽的深度相同，该卡块的轴向长度与所述传动轴支撑套的轴向长度相同。在各所述卡快的两个端面分别有轴向凸出的插块，通过该插块与所述弧形凹槽的配合，使传动轴支撑套的端面与空心转子组件的传动件端面完全贴合，便于安装与拆卸。

所述支座为圆环状。该支座大内径端的内径与锁紧螺母的外径相同，小内径端的内径与所述空心转子组件的传动件的外径相同。在所述大内径端外端面的内缘上均布有四个用于防止锁紧螺母松动的凹槽。在所述大内径端内端面的内缘上有一个用于空心转子组件周向定位的键槽。

所述内齿齿环的外径与所述壳体的内径相同，并使二者之间间隙配合。该内齿齿环的内表面为与所述空心转子组件中的转子配合的齿面。

所述内齿齿环上的齿为矩形齿，该齿的齿高为1～2mm，齿宽为0.5～1.5mm，相邻齿之间相邻表面的间距0.5～1.5mm。

为满足电机轴通过速度传感器，达到驱动风扇的目的，本发明的轴承与空心转子组件为过盈配合，其目的是保证轴传动灵活。外环与壳体间隙配合，轴承右侧内环通过孔用弹性挡圈支撑，其目的是保证外环可轴向移动，防止转子组件受力或受热后伸长，不致产生附加应力而卡滞。

本发明中，当轴在机轮驱动下转动时带着空心转子组件一起转动，随着转子组件齿和内齿齿环齿的相对与错开，齿间磁阻不断发生变化，导致磁通量的改变，变化的磁通量在线圈组件上感应产生正弦电压信号，正弦信号的频率同机轮转动速度成正比。

本发明对于传统速度传感器的结构组成对壳体、空心转子组件、导磁体、电机安装座、螺盖等零件进行了空心结构设计，用于穿过电机轴。

所述壳体为环形结构，在壳体壁上开有均布的加强筋，在所述壳体左侧有六个圆周均布的通孔，为用于安装的法兰孔；在所述壳体右侧圆周面上有一处矩形孔，用于线圈组件引线出口；

所述空心转子组件亦为中空的结构。所述空心转子圆环端面均为敞口。其中左端圆环为外螺纹，左端端面有两处对称扇型槽，右端圆环均布齿，齿与空心转子组件同轴。空心转子中部凸台用于档轴承内环；空心转子组件的凸台左端外径与所述轴承的外径为过渡配合，

所述导磁体为中空的双层壳体，由所述双层壳体之间的空间构成了线圈组件安装槽，用于安放线圈组件。所述导磁体一端的圆环端面封闭，另一端的圆环端面为敞口。所述导磁体的内径略大于所述电机安装座的外径，所述导磁体的外径均与所述壳体的内径为间隙配合。在所述导磁体封闭端端面的外缘处有定位槽，用于安装圆柱销，将该导磁体与壳体的内表面固定。

所述螺盖为中空圆盘结构，圆盘有外螺纹，与壳体内螺纹配合。螺盖端面处沿圆周方向均布螺纹通孔用于固定电机安装座；

所述电机安装座的内径大于电机轴外径。在电机安装座一侧端面的圆盘对称方向有两处沿法线方向凹槽，用于通过外部其他部件电缆。

空心转子组件传动端选用tc4材料，能够有效提高产品耐机械应力水平，同时该材料磁导率低可防止空间磁场对产品内部电信号干扰。该空心结构可用于其它结构，如电机轴通过，产品原理同励磁式速度传感器。考虑到维修性要求，其装配方式与同类型产品相同，对整个产品机械结构及性能指标未造成不良影响，并且可保证电机轴通过，制造成本低，本发明空心结构速度传感器按国军标要求完成高温、低温、振动、冲击、加速度等试验，试验结果符合设计规范要求，同时经装机试飞验证，可以满足使用要求。

本发明中空心结构速度传感器空心转子组件与导磁体之间为旋转与静止结构分离面，空心转子组件一端为不锈钢材料，能够避免内部电磁场向外辐射、壳体选用含六价铬化学转化表面处理方式是导电防腐蚀的设计，能够将速度传感器表面的电磁波就近接地处理、设计的空心转子组件与导磁体旋转与静止结构分离面为小间隙，在保证传动功能的同时有效的避免电磁辐射干扰。

本发明具有以下特点：在传统速度传感器的基础上设计了空心结构。为保证产品尺寸尽量小的要求，设计了单轴承结构，(1)壳体与空心转子组件均设计了阶梯结构达到对轴承内环、外环限位的目的，(2)为了保证限位结构紧固性，在空心转子组件传动端设计了支座及螺纹锁紧结构，(3)设计了专用的孔用弹性挡圈，该孔用弹性挡圈沿圆周设计为平面结构，对轴承外环定位效果较传统孔用弹性挡圈更好。经试验验证，该单轴承结构在高速、低速下转动稳定，产品输出信号波动误差小于15％。(4)空心转子组件与导磁体之间为旋转与静止结构分离面，设计为小间隙，保证了传动功能同时，有效的避免了电磁辐射干扰。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是电机安装座的结构示意图。

图3是螺盖的示意图，其中图3a是主视图，图3b是图3a的剖视图。

图4是空心转子组件的示意图，其中图4a是左视图，图4b是图4a中i部位的局部发图，图4c是图4a的剖视图，图4d是图4a的横截面图。

图5是壳体的结构示意图。

图6是传动轴支撑套的结构示意图，其中图6a是主视图，图6b是图6a的俯视图。

图7是支座的结构示意图，其中图7a是主视图，图7b是图7a的侧视图。

图8是内齿齿环的结构示意图，其中图8a是主视图，图8b是图8a的侧视图。

图9是导磁体的结构示意图，其中图9a是主视图，图9b是图9a的侧视图。

图10是现有技术的结构示意图。

图中：1.壳体；2.支座；3锁紧螺母；4.轴承；5.孔用弹性挡圈；6.内齿齿环；7.线圈组件；8.螺盖；9.电机安装座；10.导磁体；11空心转子组件；12传动轴支撑套；13传动件；14.转子；15.弧形凹槽。

具体实施方式

本实施例是一种用于空心机轮速度传感器，包括壳体1、支座2、内齿齿环6、线圈组件7、螺盖8、导磁体10、空心转子组件11和电机安装座9。其中：所述螺盖8位于壳体1的端口处，通过螺纹安装在该壳体1的内表面，并通过螺钉固紧。所述电机安装座9位于所述壳体1有螺盖一端，通过螺钉将该电机安装座固定在所述螺盖的外端面上，并使电机安装座的筒体装入所述壳体内。所述内齿齿环6位于壳体内中部，并使该内齿齿环的外圆周表面与壳体的内表面之间间隙配合。所述空心转子组件11位于壳体内中部，并且该空心转子组件的转子端的外圆周表面与所述内齿齿环的内圆周表面之间间隙配合，所述的间隙为0.5～1.0mm；空心转子组件传动件的内圆周表面与所述传动轴支撑套12的外圆周表面之间间隙配合；所述空心转子组件的转子的内端面与导磁体的内层筒体的端面相邻，并使二者之间有0.8～1.0mm的间隙。所述空心转子组件传动件外圆周表面的内端安装有轴承4；在该空心转子组件传动件外圆周表面外端套装有支座2，并使该支座的内端面与所述轴承的外端面贴合，从而对该轴承定位。锁紧螺母3位于所述支座与空心转子组件传动件外圆周表面之间，并通过螺纹安装在该空心转子组件传动件的外表面。在所述轴承内端面有挡圈5，并且该挡圈嵌装在所述壳体1内表面。塑料制成的传动轴支撑套12位于所述空心转子组件传动件内，并与所述空心转子组件传动件内表面过渡配合。

所述导磁体10位于壳体内，并使该导磁体外层筒体的内端面与所述内齿齿环6的端面贴合，使该导磁体的外端面与所述螺盖的内端面贴合。所述导磁体的内表面与电机安装座筒体的外表面间隙配合；

所述线圈组件位于壳体内并安放在所述导磁体的线圈组件槽内。

所述壳体1为中空回转体。该壳体的一端为螺盖8的安装端，螺盖8通过螺纹安装在该端端口内。所述壳体1的一端为螺盖8的安装端，另一端用于连接外部设备；所述的外部设备为与之配合的胎压旋转执行器，该连接端口的内表面套装在该胎压旋转执行器上，并通过所述连接端口外圆周表面的法兰固连。所述壳体的内表面为阶梯面。其中该壳体一端端口处的内表面为安装螺盖的螺纹面。在所述壳体靠近连接端口的内表面自外向内依次有轴承4的安装面和挡圈5的安装槽，并使该壳体内表面阶梯的端面分别形成了所述轴承和挡圈的定位面。

所述电机安装座9为筒状。该电机安装座筒体的内径大于电机轴的外径；该电机安装座筒体的外径与所述导磁体内层筒体的内表面间隙配合。所述电机安装座一端端面的有轴向凸出的环形凸台，该凸台嵌入电机端面的环形凹槽，并通过该电机安装座的连接法兰与电机固连。

所述导磁体为壳体状。该导磁体壳体由内层筒体和外层筒体组成，并使内层筒体和外层筒体之间形成线圈组件的安装槽。所述导磁体壳体的外层筒体的轴向长度小于内层筒体的轴向长度。所述导磁体内层筒体的内表面与电机安装座筒体的外表面间隙配合。

所述空心转子组件11为中空回转体。该空心转子组件由传动件13和转子14组成，其中的传动件采用tc4材料制成，转子采用dt4c材料制成；所述传动件与转子之间焊接。

所述传动件13的内圆周表面和外圆周表面均为阶梯状。其中：

该传动件与转子端焊接。在传动件的外圆周表面套装有轴承。所述传动件与转子焊接一端的外径与该转子14的内径相同，传动件与轴承配合一端的内径与传动轴支撑套12的外径相同，并且在该传动件的内表面与电机轴外表面的配合面上对称的有两个弧形凹槽15；所述传动件安装有轴承一端端头有与锁紧螺母3配合的外螺纹面。该传动件与转子焊接一端的内径略大于电机轴的外径。

该弧形凹槽轴向的长度与所述传动轴支撑套12壳体的轴向长度相同，该弧形凹槽径向的深度与所述传动轴支撑套上卡块的径向长度相同。所述弧形凹槽的圆心与传动件13的圆心重合；该弧形凹槽的圆心角为110°。

所述转子14的外表面为阶梯面，其中大外径端的外径比内齿齿环6的内径小0.5～1.0mm。所述大外径端的圆周表面为与所述内齿齿环配合的齿状，通过二者的配合实现切割磁力线。

所述传动轴支撑套12的外径与空心转子组件中的传动件13的最大内径相同；该传动轴支撑套的内径与该传动件安装有轴承一端的内径相同。在所述传动轴支撑套两端的外圆周表面均布有四个径向凸出的卡块，该卡块的径向的长度与所述传动件上的弧形凹槽的深度相同，该卡块的轴向长度与所述传动轴支撑套的轴向长度相同。在各所述卡快的两个端面分别有轴向凸出的插块，通过该插块与所述弧形凹槽的配合，使传动轴支撑套12的端面与空心转子组件的传动件13端面完全贴合，便于安装与拆卸。

所述支座2为圆环状。该支座大内径端的内径与锁紧螺母3的外径相同，小内径端的内径与所述空心转子组件的传动件的外径相同。在所述大内径端外端面的内缘上均布有四个用于防止锁紧螺母松动的凹槽。在所述大内径端内端面的内缘上有一个用于空心转子组件周向定位的键槽。

所述锁紧螺母3亦为圆环状。该锁紧螺母的外径与所述支座2大内径端的外径相同，该锁紧螺母的内表面为与所述空心转子组件的传动件13配合的螺纹面。在所述锁紧螺母一端端面均布有一对安装工艺孔，用于该锁紧螺母装配时工装的使用。

所述挡圈5的外径与所述壳体内表面挡圈的安装槽处的内径相同；内径大于所述空心转子组件的外径。所述挡圈上有开口，以方便该挡圈的装卸。

所述内齿齿环6的外径与所述壳体1的内径相同，并使二者之间间隙配合。该内齿齿环的内表面为与所述空心转子组件11中的转子配合的齿面。

所述内齿齿环上的齿为矩形齿，该齿的齿高为1～2mm，齿宽为0.5～1.5mm，相邻齿之间相邻表面的间距0.5～1.5mm。本实施例中，该齿的齿高为1.5mm，齿宽为1mm，相邻齿之间相邻表面的间距0.7mm。

当给产品输入激磁电流(9±1)ma后，通电的工作线圈便产生了一个直流磁场，磁通经过导磁体、空心转子组件、内齿齿环形成一个闭合磁路。当机轮转动时，产品上的空心转子组件通过胎压旋转执行器上的转动轴转动，转子和齿环齿数相同，转子相对内齿齿环每转动一个齿，磁路中的磁通会产生△φ的变化磁通，变化的磁通量使工作线圈产生了一个交变感应电势，即齿与槽相对应时，气隙磁阻最大，通过的磁通量最小；齿与齿相对应时，气隙磁阻最小，通过的磁通量最大，线圈中就产生与转过齿数相对应的正弦波数。空心转子组件和内齿齿环都是100个齿，空心转子组件相对内齿齿环每转动一个齿，磁路中的磁通从φmax→φmin→φmax，线圈中就产生一个100个周期交变的感应电势。