技术摘要：
本发明涉及一种轻量化悬浮传感器及其制备方法，属于交通运输技术领域。本发明的轻量化悬浮传感器包括基座和探头，基座包括壳体、采集电路板，采集电路板安装在壳体的一端，采集电路板安装有信号传输组件Ⅱ；探头包括探头线圈、用于安装探头线圈的线圈骨架和用于填充探  全部
背景技术：
高速列车在高速运行时，除消耗电能之外，还必须克服包括机械摩擦力、空气摩擦 力等在内的巨大阻力，并且会对轨道产生强大的冲击力。另外，在制动停车时，高速列车的 巨大动能也需要在短时间内消散。减轻高速列车自重，对于减少线路损害、减少动力消耗、 减少制动系统负担、节约能源，具有重要意义。因此，用于高速列车的电子电气产品，都具有 轻量化的设计需求。 由于高速磁浮列车对所使用的传感器存在接口、尺寸等方面的限制，故常用的轻 量化设计主要集中于结构优化，例如，减少金属结构的厚度、在金属壳体上采用镂空设计、 减少环氧树脂灌封层厚度等，然而这些方法在减重的同时带来了新的风险。金属厚度的减 少、过多的镂空，会导致结构强度下降，容易断裂。特别是对于大平板结构，尺寸过薄，在机 加工过程中就会产生挠曲变形，影响后续装配。 现有悬浮传感器常用环氧树脂进行内外全灌封，环氧树脂灌封层具有绝缘和防护 的作用，如将灌封层厚度减少，会导致传感器的绝缘性能下降，内部电磁组件易露出，产品 防护效果减弱。过薄的环氧树脂灌封层，也会增加胶层开裂的风险。另外，作为表面胶的环 氧树脂，需要具有很好的强度，以起到防护作用。而这种高强度的环氧树脂，往往填料较多， 密度较高，导致产品整体重量提高。这与高速磁浮列车的轻量化需求相悖。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了应用于高速磁浮列车的轻 量化悬浮传感器。 本发明的目的可通过下列技术方案来实现： 一种轻量化悬浮传感器，所述轻量化悬浮传感器包括， 基座，包括壳体、采集电路板，所述采集电路板安装在壳体的一端，所述采集电路板上 安装有信号传输组件Ⅱ； 探头，包括探头线圈、用于安装探头线圈的线圈骨架和用于填充探头外壳内部空腔的 填充结构件，所述探头线圈上安装有信号传输组件Ⅰ，所述信号传输组件Ⅰ与信号传输组件 Ⅱ组装后形成完整的信号传输部件，所述线圈骨架和填充结构件均采用轻质介电材料制 成，所述探头线圈、线圈骨架和填充结构件安装在壳体的另一端。 本发明的悬浮传感器安装于高速磁浮列车悬浮电磁铁上的两个高能磁芯之间以 及末端磁极与相邻的高能磁芯之间的每个间隙中，主要针对与轨道长定子之间的空气间隙 距离进行测量，为高速磁浮列车悬浮控制系统提供悬浮间隙信号、加速度信号和速度信号， 用于控制整车的悬浮运行，对测量的响应性要求较高。本发明采用轻质介电材料既作为电 磁组件的线圈骨架，又起到填充壳体内部空腔的作用，既能保持对产品内部组件的绝缘、固 3 CN 111739709 A 说　明　书 2/6 页 定和防护，也可同步实现产品减重。 作为优选，所述线圈骨架和填充结构件为一个整体结构件，其整体形状与壳体的 另一端的内腔相匹配。 作为优选，所述线圈骨架具有U型内腔或为中空内腔，所述填充结构件位于线圈骨 架的U型内腔或中空内腔并与其相匹配，所述线圈骨架的外部形状与壳体的另一端的内腔 相匹配。 所述线圈骨架具有U型内腔时，所述线圈骨架具有底面和设置在底面之上的相对 的两个侧面，所述线圈骨架具有中空内腔时，所述线圈骨架具有底面和设置在底面之上的 首尾相连的侧面，所述首尾相连的侧面根据与要填充的壳体的内腔的形状相匹配。 作为优选，所述线圈骨架为薄板状骨架，所述填充结构件位于线圈骨架上方并与 壳体的另一端的内腔相匹配。 本发明的线圈骨架和填充结构件的制备方法可采用上述三种方法，其中线圈骨架 和填充结构件采用同一种轻质介电材料一次性制成一个整体的结构件，制备工艺更加简 便，轻量化效果更佳，并且结构更加紧凑。 作为优选，所述基座还包括电连接器，所述电连接器安装在壳体的一端。 本发明中电连接器用于连接外部电缆给采集电路板供电。 作为优选，所述基座还包括密封盖板，所述密封盖板紧固安装在壳体的尾部。 作为优选，所述密封盖板和壳体之间设有密封圈。 作为优选，所述线圈骨架采用PMI或PPS制成，所述填充结构件采用PMI或聚氨酯硬 质泡沫制成。 本发明采用PMI或PPS制成线圈骨架，采用PMI或聚氨酯硬质泡沫制成填充结构件。 聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）是一种用于闭孔刚性发泡材料，是通过加热甲基丙烯酸/甲基丙烯 腈共聚物板料共同发泡而成的；PMI  泡沫具有低密度、高比强度、高比模量、高耐热、介电性 好、抗压缩、抗疲劳、耐腐蚀、防火和燃烧时不释放有害物质等性能，与环氧树脂有良好的共 固化相容性。聚苯硫醚（PPS）是一种综合性能优异的热塑性结晶树脂，PPS的耐热性能和抗 腐蚀性能优异，力学性能好，其刚性极强，具有优异的耐蠕变、耐疲劳性和耐磨性，电性能优 良，即使在高温、高湿、高频条件下变化也不大，适用于制作电气组件。本发明所述的聚氨酯 硬质泡沫是一种使用芳烃聚酯多元醇而制备的聚氨酯，其强度、耐热、阻燃等性能优良，韧 性和尺寸稳定性好，常用作填充支撑材料。 作为优选，所述探头的外表面还包覆有绝缘防护层，所述绝缘防护层为环氧树脂 胶层。进一步优选，所述环氧树脂胶层为玻璃网格布增强型环氧树脂胶层。 本发明的悬浮传感器嵌套安装在电磁铁上，裸露在车辆外部，易受到雨水、杂质等 的干扰，也对环境可靠性有一定要求。本发明在灌封绝缘防护层时预先在探头表面包覆一 层玻璃纤维网格布，能够有效对绝缘防护层进行增韧补强，防止绝缘防护层开裂。 本发明的另一目的在于提供一种轻量化悬浮传感器的制备方法，所述制备方法包 括如下步骤： S1、采用轻质介电材料制备线圈骨架和填充结构件； S2、将探头线圈连接在线圈骨架上，与填充结构件一起整体装入壳体的另一端； S3、在壳体Ⅰ的外层覆盖玻璃纤维网格布，在玻璃纤维网格布的外表面灌封环氧树脂 4 CN 111739709 A 说　明　书 3/6 页 胶，使环氧树脂胶包覆探头表面，形成绝缘防护层。 作为优选，步骤S1所述线圈骨架和填充结构件的制备方法为：采用同一种轻质介 电材料一次性成型制成一个整体结构体；或者先采用轻质介电材料Ⅰ制成具有U型内腔的线 圈骨架，再将轻质介电材料Ⅱ在U型内腔内成型制成填充结构件，或者先采用轻质介电材料 Ⅰ制成具有中空内腔的线圈骨架，再将轻质介电材料Ⅱ在中空内腔内成型制成填充结构件； 或者先采用轻质介电材料Ⅰ制成薄板状线圈骨架，再将轻质介电材料Ⅱ在薄板状线圈骨架 上成型制成填充结构件。 作为优选，所述轻质介电材料Ⅰ为PMI或PPS，所述轻质介电材料Ⅱ为PMI或聚氨酯 硬质泡沫。 作为优选，所述线圈骨架和填充结构件采用CNC加工工艺制成。 作为优选，当采用PMI制备线圈骨架和填充结构件时，还需要将制得的线圈骨架和 填充结构件在120~130℃烘干处理4~5个小时。 由于PMI容易吸湿，因此需要进行烘干处理以消除吸湿可能带来的影响。 作为优选，步骤S2所述探头线圈通过胶粘的方式连接到线圈骨架上。 作为优选，所述制备方法还包括将信号传输组件Ⅰ与探头线圈组装在一起，将信号 传输组件Ⅱ与采集电路板组装在一起，然后将采集电路板安装在壳体的一端，在探头整体 装入壳体的另一端的同时，将信号传输组件Ⅰ与信号传输组件Ⅱ组装在一起形成完整的信 号传输部件。 作为优选，所述基座还包括电连接器，所述制备方法还包括将电连接器安装在壳 体的一端。 作为优选，所述基座还包括密封盖板，所述制备方法还包括将密封盖板紧固安装 在基座外壳的尾部。 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： （1）本发明采用轻质介电材料作为悬浮传感器探头线圈的骨架材料和传感器壳体的填 充材料，大大降低了悬浮传感器的重量； （2）本发明优选PMI或PPS作为线圈骨架的材料，既具有高强度，又能满足线圈所需的低 介电要求； （3）本发明优选PMI或聚氨酯硬质泡沫作为悬浮传感器壳体填充结构件的材料，既能满 足轻量化的需求，又能与壳体表面所覆盖的环氧树脂胶层粘接相容匹配，使传感器整体具 有较好的密封性能和对内部器件较好的保护性； （4）本发明改变传统一次性灌封环氧树脂胶作为传感器壳体填充材料和表面覆盖胶层 的制备方法，采用轻质介电材料制备悬浮传感器探头线圈的线圈骨架与填充结构件，在外 层仍然覆盖环氧树脂胶层，既达到了轻量化的目的，又保证了传感器的密封性、绝缘性和对 内部器件较好的防护性； （5）本发明制得的悬浮传感器在满足高速磁浮列车用悬浮传感器的性能需求的同时， 较原有全环氧树脂灌封方案的传感器整体重量减少30%~70%。 附图说明 图1为本发明实施例的悬浮传感器的爆炸分解图。 5 CN 111739709 A 说　明　书 4/6 页 图2为本发明实施例悬浮传感器探头的组装示意图。 图3为本发明实施例完成基座和探头组装后的悬浮传感器。 图4为本发明实施例完成环氧树脂灌封后的悬浮传感器。