CN102565449B - 双节式四余度机轮速度传感器 - Google Patents

Abstract

一种双节式四余度机轮速度传感器，永磁式传感器组件位于壳体内齿环安装在壳体大内径孔的孔底。防尘圈、弹簧、轴承位于壳体小内径孔内，轴承安装的壳体小内径孔一端。励磁转子组件的齿盘安装在齿环的内孔中。导磁体一端端面与齿环的一个端面相接触，导磁体另一端位于小轴承的轴承座处。线圈组件装入导磁体的内孔中。隔磁垫环安装在大套筒内。大套筒安装在隔磁垫环和隔磁轴承架的内孔中，小套筒固定在轴的端头。本发明控制方式灵活，响应快，便于飞机对速度信号进行采集、处理，便于飞行员能够进行操作，能够满足不同刹车系统对信号的采集，适用范围广寿命长、灵敏度高、输出特性好且稳定可靠，具有结构紧凑，拆卸方便，维护简单，制造成本低。

Description

双节式四余度机轮速度传感器

技术领域

本发明涉及飞机防滑刹车系统领域，具体是一种双节式四余度机轮速度传感器。

背景技术

随着飞机对安全性要求不断提高，对飞机安全性有重要影响的防滑刹车系统就显得越来越重要，目前几乎所有飞机都安装了防滑刹车系统，机轮速度传感器作为电子防滑刹车系统的一个重要部件，用于感受机轮的速度并产生与机轮速度信号成正比的频率信号，提供给控制器，由控制器根据频率信号多少和参考速度进行比较，来决定是否进行刹车，由此可见，机轮速度传感器的好坏，对刹车系统的正常工作有着重要影响。

传统刹车系统的速度传感器一般为惯性传感器，主要由飞轮、滚珠、衬套、螺旋弹簧、顶杆和摇臂、拉杆、进油针阀及放油针阀组成，结构复杂且无余度，动态响应低、测量精度低，一般没有余度，仅用在装有惯性防滑刹车系统的飞机上。在装有电子防滑刹车系统的飞机上一般装有励磁传感器或永磁式传感器，对于励磁传感器来说必须有外接电源供电产品才能工作，无法满足飞机断电情况下对速度的采集。永磁式传感器虽不需要外接电源，但由于受磁钢限制体积限制存在低速幅值偏低的问题，不论哪种传感器，也仅仅能实现双余度信号采集，满足不了不同刹车系统需要，应用范围较小，适应性较差。

发明内容

为克服现有技术中存在的构复杂不易加工，动态响应低、测量精度低，产品无余度，应用范围较小，适应性较差的不足，本发明提出了一种双节式四余度机轮速度传感器。

本发明包括壳体、拨叉、弹簧、轴承、齿环、励磁转子组件、线圈组件、导磁体、轴承座、隔磁轴承架、永磁式传感器组件、电连接器、永磁转子组件、大套筒、隔磁垫环、小轴承、小套筒；永磁式传感器组件位于壳体内，并处于壳体有电连接器一端，齿环安装在壳体大内径孔的孔底；防尘圈、弹簧、轴承位于壳体小内径孔内，轴承安装的壳体小内径孔一端；轴承的外圆表面的外圆表面和壳体的小内径内圆表面与之间均过盈配合；轴承一个端面压在齿环的端面上，轴承的另一个端面压在弹簧上；弹性卡圈卡在壳体小内径孔一端的槽中；励磁转子组件位于壳体内；并且该励磁转子组件的齿盘安装在齿环的内孔中；位于所述齿盘一端端面励磁转子组件轴装入轴承内孔中，位于所述齿盘另一端的轴装入线圈组件的内孔中，与永磁转子组件上的轴相连；导磁体的轴承座、隔磁轴承架、隔磁垫环和永磁式传感器组件依次安装在壳体的内孔中，上述各零件的外圆表面和壳体的大内径内圆表面之间均为间隙配合；导磁体一端端面与齿环的一个端面相接触；导磁体另一端位于小轴承的轴承座处；线圈组件装入导磁体的内孔中；轴承座的一个端面与导磁体的一个端面接触；轴承座的另一个端面与隔磁垫环的一个端面接触；所述隔磁垫环安装在大套筒内；隔磁轴承架的一个端面与隔磁垫环的另一个端面接触；隔磁轴承架的另一个端面与永磁式传感器组件的端面接触；大套筒安装在隔磁垫环和隔磁轴承架的内孔中；电连接器固定在永磁式传感器组件的外端面上；拨叉固定在轴的端头，小套筒固定在轴的端头。

所述励磁转子组件包括轴和齿盘；所述齿盘的盘面外圆周上均布有若干个与齿环内圆表面上的齿相配合齿；在齿盘盘面的另一个盘面的中心连接有轴。

导磁体的中心孔的内径与励磁转子组件上盘轴的外径相同；在所述导磁体的壳体上开有安装线圈组件的环形槽。

在齿环内圆表面均布有若干个齿；所述齿环的齿顶表面与齿盘的齿顶表面之间有间隙，并且在齿环与齿盘相互配合的初始位置时，齿环的齿顶与齿盘的齿顶相对。

隔磁轴承架内孔的最大孔径与大套筒的最大外径相同，小孔径端为永磁转子组件过孔，外圆上对称开有穿线槽。

壳体内孔的最大孔径与齿环、导磁体、轴承座、隔磁轴承架、隔磁垫环和永磁式传感器组件的最大外径相同；该壳体的内孔的小孔径与轴承的外径相同；壳体与轴承相邻的端面为该壳体与机轮轴连接的法兰盘；在所述壳体内安装永磁式传感器组件一端的内表面有与壳体轴线平行的出线槽；

在轴与齿盘固接端有十字形的焊料出口；轴另一端的圆周表面为螺纹面，并在该螺纹面上开有键槽。

本发明中转子组件由轴与齿盘联成一体，轴上通过键和拨叉连接并和机轮上的驱动装置相啮合。齿盘小径端穿过线圈组件内孔和永磁转子组件上的轴相连；线圈组件和永磁式传感器组件均采用双余度设计，可同时输出四路信号。当轴在机轮驱动下转动时带着励磁转子组件一起转动，随着转子上齿盘齿和齿环齿的相对与错开，齿问磁阻不断发生变化，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。

本发明在工作中有外部电源供电时可提供正弦电压信号，无外部电源为传感器供电时可起到小型变磁阻式发电机的作用，也能提供正弦电压信号。工作时，只要机轮转动，安装在机轮上的传感器就能产生与机轮速度成正比的输出信号，为了满足多余度要求，线圈组件和永磁式传感线圈组件均为双余度，实现了产品的多余度设计，当速度传感器由机轮带动旋转时，齿环上与齿盘上的矩形齿对准、偏离交替地发生，引起闭合磁路中的磁阻周期性变化，磁路中的磁通量亦随之同步变化，于是在线圈上产生一个与磁阻变化频率相同的近似正弦变化的感应电压，得到与机轮转速成正比具有一定电压的频率信号。

由于本发明采用多余度设计，输出信号多，便于实现多通道控制，可靠性高，能够满足不同刹车系统对信号的采集，适用范围广寿命长、灵敏度高、输出特性好且稳定可靠。本发明不论有无外部电源为传感器供电，传感器均可工作，控制方式更加灵活，响应快，便于飞机对速度信号进行采集、处理，使飞行员能够方便进行操作；直接安装在机轮端盖内，无需对机轮做任何改动。本发明结构紧凑，拆卸方便，维护简单，制造成本低。

附图说明

附图1是双节式四余度机轮速度传感器的结构示意图。

附图2是壳体的结构示意图。

附图3是拨叉的结构示意图。

附图4是附图3的侧视图。

附图5是励磁转子组件的结构示意图。

附图6是导磁体的结构示意图。

附图7是线圈组件的结构示意图。

附图8是轴承座的结构示意图。

附图9是隔磁轴承架的结构示意图。其中：

1.壳体2.拨叉3螺母4键5弹性卡圈6防尘圈7弹簧8轴承9齿环10励磁转子组件11线圈组件12导磁体13轴承座14隔磁轴承架15永磁式传感器组件16电连接器17永磁转子组件18大套筒19隔磁垫环20半圆销21小轴承22小套筒23轴24齿盘25励磁线圈骨架26漆包线27绝缘薄膜28氟塑料导线

具体实施方式

本实施例是一种用于某系统的机轮速度传感器。

本实施例包括壳体1、拨叉2、螺母3、键4、弹性卡圈5、防尘圈6、弹簧7、轴承8、齿环9、励磁转子组件10、线圈组件11、导磁体12、轴承座13、隔磁轴承架14、永磁式传感器组件15、电连接器16、永磁转子组件17、大套筒18、隔磁垫环19、半圆销20、小轴承21、小套筒22。

如图2所示，壳体1是本实施例的载体。壳体1为中空回转体，内孔为阶梯状；

壳体1内孔的最大孔径与齿环9、导磁体12、轴承座13、隔磁轴承架14、隔磁垫环19和永磁式传感器组件15的最大外径相同。该壳体1的内孔的小孔径与轴承8的外径相同。壳体1与轴承8相邻的端面为该壳体1与机轮轴连接的法兰盘。

在所述壳体内安装永磁式传感器组件15一端的内表面有与壳体轴线平行的出线槽。永磁式传感器组件15位于壳体内，并处于壳体有电连接器16一端，该永磁式传感器组件15的转轴。

齿环9安装在壳体1大内径孔的孔底。防尘圈6、弹簧7、轴承8位于壳体1小内径孔内，轴承8安装的壳体1小内径孔一端。轴承8的外圆表面的外圆表面和壳体1的小内径内圆表面与之间均过盈配合；轴承8一个端面压在齿环9的端面上，轴承8的另一个端面压在弹簧7上。弹性卡圈5卡在壳体1小内径孔一端的槽中，对防尘圈6和弹簧7进行轴向定位。励磁转子组件10位于壳体内。并且该励磁转子组件10的齿盘24安装在齿环9的内孔中；位于所述齿盘24一端端面励磁转子组件轴23装入轴承8内孔中，位于所述齿盘24另一端的轴装入线圈组件11的内孔中，与永磁转子组件17上的轴相连。导磁体12的轴承座13、隔磁轴承架14、隔磁垫环19和永磁式传感器组件15依次安装在壳体的内孔中，上述各零件的外圆表面和壳体1的大内径内圆表面之间均为间隙配合。导磁体12一端端面与齿环9的一个端面相接触；导磁体12另一端位于小轴承21的轴承座13处。线圈组件11装入导磁体12的内孔中。轴承座13的一个端面与导磁体12的一个端面接触；轴承座13的另一个端面与隔磁垫环19的一个端面接触。所述隔磁垫环19安装在大套筒18内。隔磁轴承架14的一个端面与隔磁垫环19的另一个端面接触；隔磁轴承架14的另一个端面与永磁式传感器组件15的端面接触。大套筒18安装在隔磁垫环19和隔磁轴承架14的内孔中。电连接器16通过螺钉固定在永磁式传感器组件15的外端面上。拨叉2通过键4固定在轴23的端头，小套筒22装在轴23的端头，用半圆销20止动并用螺母3锁死。

拨叉2为“U”形板件。在拨叉2的一端有轴23的过孔和安装螺母3的槽。所述拨叉2的“U”形槽的宽度与机轮上的拨轴的直径相适应。

所述励磁转子组件10包括轴23和齿盘24。齿盘24为“T”形结构，由盘轴和盘面组成。所述齿盘24的盘面外圆周上均布有若干个齿，齿间距为1.5mm，齿宽为2mm，齿高为0.5mm；所述齿的数量根据系统测试要求确定，本实施例中，齿的数量为50。齿盘24外圆周上的齿和齿环内圆表面上的齿相配合，通过齿顶齿底错位时产生磁阻变化。所述盘轴位于一个盘面的中心并与盘面相互垂直；该盘轴的轴端头与永磁转子组件17的轴相连。在齿盘24盘面的另一个盘面的中心有连接轴23的盲孔；所述轴23的轴端装入该盲孔内并固接。

在轴23与齿盘24固接端的圆周上有径向贯通孔，在轴23与齿盘24固接端的端中心有轴向延伸的盲孔，并且该盲孔与齿盘24圆周上的径向贯通孔连通，构成了十字形的焊料出口。在轴23另一端的圆周表面为螺纹面，并在该螺纹面上开有与键4的安装槽。

导磁体12为一中空回转体。该导磁体12的中心孔的内径与励磁转子组件10上盘轴的外径相同。在所述导磁体12的壳体上开有环形槽，用于安装线圈组件11。

齿环9为圆环状。在在齿环9内圆表面均布有若干个齿，该齿的数量与励磁转子组件中齿盘24的齿数相同，本实施例中，齿的数量为50。所述齿的间距为1.5mm，齿宽为2mm，齿高为0.5mm。当齿环9与齿盘24相互配合时，所述齿环9的齿顶表面与齿盘24的齿顶表面之间有0.1mm的间隙，并且在齿环9与齿盘24相互配合的初始位置时，齿环9的齿顶与齿盘24的齿顶相对。当齿盘24转动时，随着齿环9与齿盘24相对位置的变化，在齿环9与齿盘24之间的磁隙形成凸凹相错的变化。

线圈组件11包括励磁线圈骨架25、漆包线26、绝缘薄膜27和氟塑料导线28。将漆包线26始端预留约150mm后通过绕线机绕在骨架25上。每绕一层漆包线中间加一层绝缘薄膜27，绕线完毕，将氟塑料导线28剥除3～4mm，并按原绞合状态进行绞合。将漆包线始端和末端用细砂纸去掉绝缘漆层，按螺旋方向分别缠绕在氟塑料导线28端，用焊料HLSnPbSb-0.8焊接。

隔磁轴承架14为一中空回转体，内孔为阶梯状。内孔的最大孔径与大套筒18的最大外径相同，小孔径端为永磁转子组件17过孔，外圆上对称开有槽，用于穿线。

装配时先将励磁转子组件10的轴23依次穿过轴承8、弹簧7防尘圈6弹性卡圈5和壳体1，并通过键4对轴承8、和壳体1轴向定位，然后再将其他零件依次装入。

双节式四余度机轮速度传感器工作过程为，当和拨叉2连接的传动机构转动时，带动拨叉2一起转动，和拨叉2连接的励磁转子组件10也随之转动，同时也带动永磁转子组件17转动，一方面使励磁转子组件10上的齿盘24与齿环9上的矩形齿对准、偏离交替地发生，引起闭合磁路中的磁阻周期性变化，磁路中的磁通量亦随之同步变化，于是在线圈上产生一个与磁阻变化频率相同的近似正弦变化的感应电压，得到与机轮转速成正比具有一定电压的频率信号，同时随永磁转子组件17的转动，也得到另外一组永磁式传感器组件15产生的频率信号。

Claims (7)

1.一种双节式四余度机轮速度传感器，其特征在于，包括壳体、拨叉、防尘圈、弹簧、轴承、齿环、励磁转子组件、线圈组件、导磁体、轴承座、隔磁轴承架、永磁式传感器组件、电连接器、永磁转子组件、大套筒、隔磁垫环、小轴承、小套筒；永磁式传感器组件位于壳体内，并处于壳体有电连接器一端，齿环安装在壳体大内径孔的孔底；防尘圈、弹簧、轴承位于壳体小内径孔内，轴承安装的壳体小内径孔一端；轴承的外圆表面与壳体的小内径内圆表面之间均过盈配合；轴承一个端面压在齿环的端面上，轴承的另一个端面压在弹簧上；弹性卡圈卡在壳体小内径孔一端的槽中；励磁转子组件位于壳体内；并且该励磁转子组件的齿盘安装在齿环的内孔中；位于所述齿盘一端端面励磁转子组件轴装入轴承内孔中，位于所述齿盘另一端的轴装入线圈组件的内孔中，与和永磁转子组件上的轴相连；导磁体的轴承座、隔磁轴承架、隔磁垫环和永磁式传感器组件依次安装在壳体的内孔中，上述各零件的外圆表面和壳体的大内径内圆表面之间均为间隙配合；导磁体一端端面与齿环的一个端面相接触；导磁体另一端位于小轴承的轴承座处；线圈组件装入导磁体的内孔中；轴承座的一个端面与导磁体的一个端面接触；轴承座的另一个端面与隔磁垫环的一个端面接触；所述隔磁垫环安装在大套筒内；隔磁轴承架的一个端面与隔磁垫环的另一个端面接触；隔磁轴承架的另一个端面与永磁式传感器组件的端面接触；大套筒安装在隔磁垫环和隔磁轴承架的内孔中；电连接器固定在永磁式传感器组件的外端面上；拨叉固定在轴的端头，小套筒固定在轴的端头。 

2.如权利要求1所述一种双节式四余度机轮速度传感器，其特征在于，所述励磁转子组件包括轴和齿盘；所述齿盘的盘面外圆周上均布有若干个与齿环内圆表面上的齿相配合齿；在齿盘盘面的另一个盘面的中心连接有轴。 

3.如权利要求1所述一种双节式四余度机轮速度传感器，其特征在于，导磁体的中心孔的内径与励磁转子组件上盘轴的外径相同；在所述导磁体的壳体上开有安装线圈组件的环形槽。 

4.如权利要求1所述一种双节式四余度机轮速度传感器，其特征在于，在齿环内圆表面均布有若干个齿；所述齿环的齿顶表面与齿盘的齿顶表面之间有间隙，并且在齿环与齿盘相互配合的初始位置时，齿环的齿顶与齿盘的齿顶相对。 

5.如权利要求1所述一种双节式四余度机轮速度传感器，其特征在于，隔磁轴承架内 孔的最大孔径与大套筒的最大外径相同，小孔径端为永磁转子组件过孔，外圆上对称开有穿线槽。 

6.如权利要求1所述一种双节式四余度机轮速度传感器，其特征在于，壳体内孔的最大孔径与齿环、导磁体、轴承座、隔磁轴承架、隔磁垫环和永磁式传感器组件的最大外径相同；该壳体的内孔的小孔径与轴承的外径相同；壳体与轴承相邻的端面为该壳体与机轮轴连接的法兰盘；在所述壳体内安装永磁式传感器组件一端的内表面有与壳体轴线平行的出线槽。

7.如权利要求2所述一种双节式四余度机轮速度传感器，其特征在于，在轴与齿盘固接端有十字形的焊料出口；轴另一端的圆周表面为螺纹面，并在该螺纹面上开有键槽。 

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