本发明公开了一种具有2K‑H型少极差磁性齿轮的减速器，其双联套筒(7)通过深沟球轴承与输入轴(1)连接，B端盖(5)通过深沟球轴承与输出轴(2)连接，固定圈(6)固定在输出轴轴盘端部，壳体(3)与端盖(4、5)通过螺纹杆(11A～11D)和销钉(12A、12B)固定。双联套筒(7)的A段套筒(7A)上粘接有一级内层磁块组(9C)，双联套筒(7)的B段套筒(7B)上粘接有二级内层磁块组(9D)。固定圈(6)的内壁上粘接有二级外层磁块组(9B)。A端盖(4)的中心通孔中安装有一级外层磁块组(9A)。该减速器通过在双联套筒(7)的圆周上设计双层磁极，实现无机械接触齿轮传动的两级减速、且传动力矩与传动比都较大。
1.一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：所述减速器包括有输入轴(1)、输出轴(2)、壳体(3)、端盖(4、5)、固定圈(6)、双联套筒(7)、轴套(8A、8B)、磁极组件(9)、深沟球轴承(10A～10F)、螺纹杆(11A～11D)和销钉(12A、12B)；
输入轴(1)上设有接头段(1A)、AA轴承段(1B)、AB轴承段(1C)和AC轴承段(1D)；
AA轴承段(1B)上先套接A轴套(8A)，然后套接上A深沟球轴承(10A)；
AB轴承段(1C)的一端套接有B深沟球轴承(10B)，AB轴承段(1C)的另一端套接有C深沟球轴承(10C)；
AC轴承段(1D)上先套接B轴套(8B)，然后套接上D深沟球轴承(10D)；
输出轴(2)的一端是输出轴轴段(2A)，输出轴(2)的另一端是输出轴轴盘(2B)；
输出轴轴段(2A)上设有键槽(2A3)、BA轴承段(2A1)、BB轴承段(2A2)和轴肩段(2A4)，BA轴承段(2A1)与BB轴承段(2A2)之间是轴肩段(2A4)；所述BB轴承段(2A2)上套接有F深沟球轴承(10F)，所述BA轴承段(2A1)上套接有E深沟球轴承(10E)；
输出轴轴盘(2B)的一端设有外凸圆盘(2B4)、A通孔(2B3)，A通孔(2B3)用于螺钉(2C)穿过后螺纹连接在固定圈(6)的螺纹盲孔(6A)中；输出轴轴盘(2B)的另一端设有A沉头腔(2B1)、B沉头腔(2B2)，所述A沉头腔(2B1)用于安装固定圈(6)的一端，即固定圈(6)的端面设有螺纹盲孔的一端，通过螺钉(2C)穿过输出轴轴盘(2B)上的A通孔(2B3)后，螺纹连接在固定圈(6)的螺纹盲孔(6A)中，来实现输出轴(2)的另一端与固定圈(6)的一端的固定安装；
所述B沉头腔(2B2)用于安装D深沟球轴承(10D)；
壳体(3)的本体上设有CA通孔(3A)、CB通孔(3B)、CC通孔(3C)、CD通孔(3D)、CE通孔(3E)、CF通孔(3F)，CA通孔(3A)用于A螺纹杆(11A)穿过，CB通孔(3B)用于B螺纹杆(11B)穿过，CC通孔(3C)用于C螺纹杆(11C)穿过，CD通孔(3D)用于D螺纹杆(11D)穿过，CE通孔(3E)用于A销钉(12A)穿过，CF通孔(3F)用于B销钉(12B)穿过；壳体(3)的中心设有中心通孔(3G)；
A端盖(4)的本体上设有DA通孔(4A)、DB通孔(4B)、DC通孔(4C)、DD通孔(4D)、DE通孔(4E)、DF通孔(4F)，DA通孔(4A)用于A螺纹杆(11A)穿过，DB通孔(4B)用于B螺纹杆(11B)穿过，DC通孔(4C)用于C螺纹杆(11C)穿过，DD通孔(4D)用于D螺纹杆(11D)穿过，DE通孔(4E)用于A销钉(12A)穿过，DF通孔(4F)用于B销钉(12B)穿过；A端盖(4)的中部设有DA中心通孔(4G)和DB中心通孔(4H)；所述DB中心通孔(4H)用于安装A深沟球轴承(10A)；所述DA中心通孔(4G)的圆周均布有多个DA凹槽(4G1)，相邻DA凹槽(4G1)之间是DA凸起(4G2)；所述多个DA凹槽(4G1)内粘接有按照圆周均布的一级外层磁块组(9A)；所述一级外层磁块组(9A)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
B端盖(5)的本体上设有EA通孔(5A)、EB通孔(5B)、EC通孔(5C)、ED通孔(5D)、EE通孔(5E)、EF通孔(5F)，EA通孔(5A)用于A螺纹杆(11A)穿过，EB通孔(5B)用于B螺纹杆(11B)穿过，EC通孔(5C)用于C螺纹杆(11C)穿过，ED通孔(5D)用于D螺纹杆(11D)穿过，EE通孔(5E)用于A销钉(12A)穿过，EF通孔(5F)用于B销钉(12B)穿过；B端盖(5)的中部设有EA中心通孔(5G)，所述EA中心通孔(5G)中设有EA沉头通孔(5G1)和EB沉头通孔(5G2)；EA沉头通孔(5G1)用于安装E深沟球轴承(10E)，EB沉头通孔(5G2)用于安装F深沟球轴承(10F)；
固定圈(6)的一端面板上设有四个螺纹盲孔(6A)，该螺纹盲孔(6A)用于安装螺钉(2C)，通过螺钉实现固定圈(6)与输出轴(2)的固定；固定圈(6)的内环面上设有按照圆周均布的多个凹槽(6B)，相邻所述凹槽(6B)之间是凸起(6C)；所述多个凹槽(6B)内粘接有按照圆周均布的二级外层磁块组(9B)；所述二级外层磁块组(9B)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
双联套筒(7)上设有A段套筒(7A)和B段套筒(7B)；双联套筒(7)的A段套筒(7A)的端部设有用于安装B深沟球轴承(10B)的A内环腔(7C)，双联套筒(7)的B段套筒(7B)的端部设有用于安装C深沟球轴承(10C)的B内环腔(7D)；在输入轴(1)转动的情况下，通过B深沟球轴承(10B)、C深沟球轴承(10C)实现了双联套筒(7)的随动；
双联套筒(7)的A段套筒(7A)的外筒体上设有按照圆周均布的多个A外棱面板(7A1)，所述多个A外棱面板(7A1)上粘接有一级内层磁块组(9C)；所述一级内层磁块组(9C)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
双联套筒(7)的B段套筒(7B)的外筒体上设有按照圆周均布的多个B外棱面板(7B1)，所述多个B外棱面板(7B1)上粘接有二级内层磁块组(9D)；所述二级内层磁块组(9D)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
磁极组件(9)包括有一级外层磁块组(9A)、二级外层磁块组(9B)、一级内层磁块组(9C)和二级内层磁块组(9D)；一级内层磁块组(9C)和二级内层磁块组(9D)构成一级磁组，二级外层磁块组(9B)与二级内层磁块组(9D)构成二级磁组；
其中，一级外层磁块组(9A)、二级外层磁块组(9B)、一级内层磁块组(9C)和二级内层磁块组(9D)中每个磁块的充磁方向为双联套筒(7)的半径方向；一级外层磁块组(9A)与一级内层磁块组(9C)之间的磁块磁极差为2；二级外层磁块组(9B)与二级内层磁块组(9D)之间的磁块磁极差为2；两级之间不存在磁块块数约束。
2.根据权利要求1所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：A端盖(4)相对于双联套筒(7)是静止的。
3.根据权利要求1所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：固定圈(6)相对于双联套筒(7)是运动的。
4.根据权利要求1所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：初装配状态时一级磁组中的CA磁块(9C1)的充磁方向为A气隙(9E)侧为S极，同样的二级磁组中的DA磁块(9D1)的充磁方向为B气隙(9F)侧为S极，采用的是磁块异极相吸分布；即：(A)一级外层磁块组(9A)中的AA磁块(9A1)、AB磁块(9A2)和AC磁块(9A3)互为一级外层的相邻磁块；当AA磁块(9A1)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；AB磁块(9A2)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；AC磁块(9A3)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；
(B)一级内层磁块组(9C)中的CA磁块(9C1)、CB磁块(9C2)和CC磁块(9C3)互为一级内层的相邻磁块；当CA磁块(9C1)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；CB磁块(9C2)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；CC磁块(9C3)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；
(C)二级外层磁块组(9B)中的BA磁块(9B1)、BB磁块(9B2)和BC磁块(9B3)互为二级外层的相邻磁块；当BA磁块(9B1)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；BB磁块(9B2)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；BC磁块(9B3)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；
(D)二级内层磁块组(9D)中的DA磁块(9D1)、DB磁块(9D2)和DC磁块(9D3)互为二级内层的相邻磁块；当DA磁块(9D1)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；DB磁块(9D2)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；DC磁块(9D3)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极。
5.根据权利要求1所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：初装配状态时一级磁组中的CA磁块(9C1)的充磁方向为A气隙(9E)侧为S极，而二级磁组中的DA磁块(9D1)的充磁方向为B气隙(9F)侧为N极，采用的是磁块异极相吸分布；即：(A)一级外层磁块组(9A)中的AA磁块(9A1)、AB磁块(9A2)和AC磁块(9A3)互为一级外层的相邻磁块；当AA磁块(9A1)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；AB磁块(9A2)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；AC磁块(9A3)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；
(B)一级内层磁块组(9C)中的CA磁块(9C1)、CB磁块(9C2)和CC磁块(9C3)互为一级内层的相邻磁块；当CA磁块(9C1)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；CB磁块(9C2)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；CC磁块(9C3)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；
(C)二级外层磁块组(9B)中的BA磁块(9B1)、BB磁块(9B2)和BC磁块(9B3)互为二级外层的相邻磁块；当BA磁块(9B1)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；BB磁块(9B2)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；BC磁块(9B3)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；
(D)二级内层磁块组(9D)中的DA磁块(9D1)、DB磁块(9D2)和DC磁块(9D3)互为二级内层的相邻磁块；当DA磁块(9D1)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；DB磁块(9D2)的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；DC磁块(9D3)的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极。
6.根据权利要求1所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：A端盖(4)、固定圈(6)和双联套筒(7)采用导磁材料加工。
7.根据权利要求6所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：A端盖(4)、固定圈(6)和双联套筒(7)采用铸铁或低碳钢材料加工。
8.根据权利要求1所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：输入轴(1)、输出轴(2)、壳体(3)和B端盖(5)采用金属材料加工。
9.根据权利要求8所述的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其特征在于：输入轴(1)、输出轴(2)、壳体(3)和B端盖(5)采用铝合金或不锈钢材料加工。
一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种减速器，更特别地说，是指一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器。
背景技术
[0002] 近年来，随着工业机器人、风力发电、电动汽车等应用领域的快速发展，磁性齿轮传动技术的高效节能、低噪声、无污染、高可靠性、无磨损、大传动比的显著优势日益受到重视，国内外开始在新型磁性传动技术上实现对机械齿轮传动的技术突破。
[0003] 减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮－蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。而减速器的传动部分的设计步骤较为繁琐，例如强度校核，疲劳强度计算，齿轮变位计算等，因此设计周期过长，设计成本高。
[0004] 在设计齿轮减速器时，如何正确地把总传动比分配于各级传动，对于减速器的结构有相当大的影响。
发明内容
[0005] 为了改善齿轮减速器的传动比与结构冲突，以及振动、过载和密封润滑的缺陷，本发明设计了一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器。该减速器通过在双联套筒的圆周上设计双层磁极，实现无机械接触齿轮传动的两级减速、且传动力矩与传动比都较大，是一种基于少齿差行星齿轮传动原理，设计出磁场耦合式少极差2K-H型齿轮传动减速器。利用磁体异极相吸，同极相斥实现无机械接触和摩擦的少极差磁性齿轮的大减速比传动。本发明设计的减速器从整体来说，减速大，传动力矩大，成本低。
[0006] 本发明是一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，所述减速器包括有输入轴(1)、输出轴(2)、壳体(3)、端盖(4、5)、固定圈(6)、双联套筒(7)、轴套(8A、8B)、磁极组件(9)、深沟球轴承(10A～10F)、螺纹杆(11A～11D)和销钉(12A、12B)；
[0007] 输入轴(1)上设有接头段(1A)、AA轴承段(1B)、AB轴承段(1C)和AC轴承段(1D)；
[0008] AA轴承段(1B)上先套接A轴套(8A)，然后套接上A深沟球轴承(10A)；
[0009] AB轴承段(1C)的一端套接有B深沟球轴承(10B)，AB轴承段(1C)的另一端套接有C深沟球轴承(10C)；
[0010] AC轴承段(1D)上先套接B轴套(8B)，然后套接上D深沟球轴承(10D)；
[0011] 输出轴(2)的一端是输出轴轴段(2A)，输出轴(2)的另一端是输出轴轴盘(2B)；
[0012] 输出轴轴段(2A)上设有键槽(2A3)、BA轴承段(2A1)、BB轴承段(2A2)和轴肩段(2A4)，BA轴承段(2A1)与BB轴承段(2A2)之间是轴肩段(2A4)；所述BB轴承段(2A2)上套接有F深沟球轴承(10F)，所述BA轴承段(2A1)上套接有E深沟球轴承(10E)；
[0013] 输出轴轴盘(2B)的一端设有外凸圆盘(2B4)、A通孔(2B3)，A通孔(2B3)用于螺钉(2C)穿过后螺纹连接在固定圈(6)的螺纹盲孔(6A)中；输出轴轴盘(2B)的另一端设有A沉头腔(2B1)、B沉头腔(2B2)，所述A沉头腔(2B1)用于安装固定圈(6)的一端，即固定圈(6)的端面设有螺纹盲孔的一端，通过螺钉(2C)穿过输出轴轴盘(2B)上的A通孔(2B3)后，螺纹连接在固定圈(6)的螺纹盲孔(6A)中，来实现输出轴(2)的另一端与固定圈(6)的一端的固定安装；所述B沉头腔(2B2)用于安装D深沟球轴承(10D)；
[0014] 壳体(3)的本体上设有CA通孔(3A)、CB通孔(3B)、CC通孔(3C)、CD通孔(3D)、CE通孔(3E)、CF通孔(3F)，CA通孔(3A)用于A螺纹杆(11A)穿过，CB通孔(3B)用于B螺纹杆(11B)穿过，CC通孔(3C)用于C螺纹杆(11C)穿过，CD通孔(3D)用于D螺纹杆(11D)穿过，CE通孔(3E)用于A销钉(12A)穿过，CF通孔(3F)用于B销钉(12B)穿过；壳体(3)的中心设有中心通孔(3G)；
[0015] A端盖(4)的本体上设有DA通孔(4A)、DB通孔(4B)、DC通孔(4C)、DD通孔(4D)、DE通孔(4E)、DF通孔(4F)，DA通孔(4A)用于A螺纹杆(11A)穿过，DB通孔(4B)用于B螺纹杆(11B)穿过，DC通孔(4C)用于C螺纹杆(11C)穿过，DD通孔(4D)用于D螺纹杆(11D)穿过，DE通孔(4E)用于A销钉(12A)穿过，DF通孔(4F)用于B销钉(12B)穿过；A端盖(4)的中部设有DA中心通孔(4G)和DB中心通孔(4H)；所述DB中心通孔(4H)用于安装A深沟球轴承(10A)；所述DA中心通孔(4G)的圆周均布有多个DA凹槽(4G1)，相邻DA凹槽(4G1)之间是DA凸起(4G2)；所述多个DA凹槽(4G1)内粘接有按照圆周均布的一级外层磁块组(9A)；所述一级外层磁块组(9A)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
[0016] B端盖(5)的本体上设有EA通孔(5A)、EB通孔(5B)、EC通孔(5C)、ED通孔(5D)、EE通孔(5E)、EF通孔(5F)，EA通孔(5A)用于A螺纹杆(11A)穿过，EB通孔(5B)用于B螺纹杆(11B)穿过，EC通孔(5C)用于C螺纹杆(11C)穿过，ED通孔(5D)用于D螺纹杆(11D)穿过，EE通孔(5E)用于A销钉(12A)穿过，EF通孔(5F)用于B销钉(12B)穿过；B端盖(5)的中部设有EA中心通孔(5G)，所述EA中心通孔(5G)中设有EA沉头通孔(5G1)和EB沉头通孔(5G2)；EA沉头通孔(5G1)用于安装E深沟球轴承(10E)，EB沉头通孔(5G2)用于安装F深沟球轴承(10F)；
[0017] 固定圈(6)的一端面板上设有四个螺纹盲孔(6A)，该螺纹盲孔(6A)用于安装螺钉(2C)，通过螺钉实现固定圈(6)与输出轴(2)的固定；固定圈(6)的内环面上设有按照圆周均布的多个凹槽(6B)，相邻所述凹槽(6B)之间是凸起(6C)；所述多个凹槽(6B)内粘接有按照圆周均布的二级外层磁块组(9B)；所述二级外层磁块组(9B)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
[0018] 双联套筒(7)上设有A段套筒(7A)和B段套筒(7B)；双联套筒(7)的A段套筒(7A)的端部设有用于安装B深沟球轴承(10B)的A内环腔(7C)，双联套筒(7)的B段套筒(7B)的端部设有用于安装C深沟球轴承(10C)的B内环腔(7D)；在输入轴(1)转动的情况下，通过B深沟球轴承(10B)、C深沟球轴承(10C)实现了双联套筒(7)的随动；
[0019] 双联套筒(7)的A段套筒(7A)的外筒体上设有按照圆周均布的多个A外棱面板(7A1)，所述多个A外棱面板(7A1)上粘接有一级内层磁块组(9C)；所述一级内层磁块组(9C)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
[0020] 双联套筒(7)的B段套筒(7B)的外筒体上设有按照圆周均布的多个B外棱面板(7B1)，所述多个B外棱面板(7B1)上粘接有二级内层磁块组(9D)；所述二级内层磁块组(9D)由多个磁块按照圆周方向均布构成；
[0021] 磁极组件(9)包括有一级外层磁块组(9A)、二级外层磁块组(9B)、一级内层磁块组(9C)和二级内层磁块组(9D)；一级内层磁块组(9C)与一级外层磁块组(9A)构成一级磁组，二级内层磁块组(9D)与二级外层磁块组(9B)构成二级磁组；
[0022] 其中，一级外层磁块组(9A)、二级外层磁块组(9B)、一级内层磁块组(9C)和二级内层磁块组(9D)中每个磁块的充磁方向为双联套筒7的半径方向；一级外层磁块组(9A)与一级内层磁块组(9C)之间的磁块磁极差为2；二级外层磁块组(9B)与二级内层磁块组(9D)之间的磁块磁极差为2；两级之间不存在磁块块数约束。
[0023] 本发明具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器的优点在于：
[0024] ①采用磁性齿轮传动方式，无机械接触，克服了机械齿轮传动方式所固有的机械疲劳，摩擦损耗，和振动噪声等缺点；减速器在运行过程中无需润滑，清洁，无油垢，过载时可及时隔断传动关系，具有自我保护功能。
[0025] ②采用两级减速(一级内层磁块组(9C)与一级外层磁块组(9A)构成一级磁组，二级内层磁块组(9D)与二级外层磁块组(9B)构成二级磁组)，具有较大的传动力矩，其传动比也较大，同时能够输出较大的输出转矩来驱动负载。
[0026] ③本发明减速器简化了复杂的减速箱结构，使得减速传动的可靠性、稳定性和可控性大大提高，同时还能达到节能和环保的效果。
[0027] ④本发明减速器结构紧凑简单，加工精度要求低，能够有效的降低成本。
附图说明
[0028] 图1是本发明具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器的外部结构图。
[0029] 图1A是本发明具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器的另一视角外部结构图。
[0030] 图1B是本发明具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器的剖示图。
[0031] 图1C是本发明具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器的分解图。
[0032] 图2是本发明输入轴与套接轴承的装配结构图。
[0033] 图2A是本发明输入轴与套接轴承的分解图。
[0034] 图2B是本发明输入轴与套接轴承、双联套筒的装配结构图。
[0035] 图2C是本发明输入轴与套接轴承、双联套筒、内层磁块组的装配结构图。
[0036] 图3是本发明双联套筒的剖示图。
[0037] 图4是本发明固定圈的结构图。
[0038] 图4A是本发明输出轴与固定圈的装配结构图。
[0039] 图5是本发明输出轴的结构图。
[0040] 图5A是本发明输出轴的另一视角结构图。
[0041] 图5B是本发明输出轴的分解图。
[0042] 图6是本发明A端盖的结构图。
[0043] 图7是本发明B端盖的结构图。
[0044] 图8是本发明磁极组件的二极磁组的正视图。
[0045] 图8A是本发明磁极组件的结构图。
[0046] 图8B是本发明磁极组件的磁极分布示意图。
[0047] 图8C是本发明磁极组件的另一磁极分布示意图。
[0048]1.输入轴 1A.接头段 1B.AA轴承段 1C.AB轴承段
1D.AC轴承段 2.输出轴 2A.输出轴轴段 2A1.BA轴承段
2A2.BB轴承段 2A3.键槽 2A4.轴肩 2B.输出轴轴盘
2B1.A沉头腔 2B2.B沉头腔 2B3.A通孔 2B4.外凸圆盘
2C.螺钉 3.壳体 3A.CA通孔 3B.CB通孔
3C.CC通孔 3D.CD通孔 3E.CE通孔 3F.CF通孔
3G.中心通孔 4.A端盖 4A.DA通孔 4B.DB通孔
4C.DC通孔 4D.DD通孔 4E.DE通孔 4F.DF通孔
4G.DA中心通孔 4H.DB中心通孔 5.B端盖 5A.EA通孔
5B.EB通孔 5C.EC通孔 5D.ED通孔 5E.EE通孔
5F.EF通孔 5G.EA中心通孔 6.固定圈 6A.螺纹盲孔
6B.凹槽 6C.凸起 7.双联套筒 7A.A段套筒
7A1.A外棱面板 7B.B段套筒 7B1.B外棱面板 7C.A内环腔
7D.B内环腔 8A.A轴套 8B.B轴套 9.磁极组件
9A.一级外层磁块组 9B.二级外层磁块组 9C.一级内层磁块组 9D.二级内层磁块组
9E.A气隙 9F.B气隙 10A.A深沟球轴承 10B.B深沟球轴承
10C.C深沟球轴承 10D.D深沟球轴承 10E.E深沟球轴承 10F.F深沟球轴承
11A.A螺纹杆 11B.B螺纹杆 11C.C螺纹杆 11D.D螺纹杆
12A.A销钉 12B.B销钉
具体实施方式
[0049] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0050] 参见图1、图1A、图1B、图1C所示，本发明设计的一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，其包括有输入轴1、输出轴2、壳体3、端盖(4、5)、固定圈6、双联套筒7、轴套(8A、8B)、磁极组件9、深沟球轴承(10A～10F)、螺纹杆(11A～11D)和销钉(12A、12B)。在本发明中，输入轴1、输出轴2、固定圈6、双联套筒7、轴套(8A、8B)、磁极组件9和深沟球轴承(10A～10F)组成减速运动单元。输入轴1、输出轴2、壳体3和B端盖5采用金属材料加工，如铝合金、不锈钢。A端盖4、固定圈6和双联套筒7采用导磁材料加工，如铸铁、低碳钢。
[0051] 在本发明中，双联套筒7通过深沟球轴承与输入轴1连接，B端盖5通过深沟球轴承与输出轴2连接，固定圈6固定在输出轴轴盘端部，壳体3与端盖4、5通过螺纹杆(11A～11D)和销钉(12A、12B)固定。双联套筒7的A段套筒7A上粘接有一级内层磁块组9C，双联套筒7的B段套筒7B上粘接有二级内层磁块组9D。固定圈6的内壁上粘接有二级外层磁块组9B。A端盖4的中心通孔中安装有一级外层磁块组9A。该减速器通过在双联套筒7的圆周上设计双层磁极，实现无机械接触齿轮传动的两级减速、且传动力矩与传动比都较大。
[0052] 输入轴1
[0053] 参见图1、图1A、图1B、图1C、图2、图2A所示，输入轴1为一体成型件。输入轴1上设有接头段1A、AA轴承段1B、AB轴承段1C和AC轴承段1D。接头段1A用于与外部的驱动设备连接，用于实现将动力引入本发明设计的减速器。
[0054] AA轴承段1B上先套接A轴套8A，然后套接上A深沟球轴承10A。
[0055] AB轴承段1C的一端套接有B深沟球轴承10B，AB轴承段1C的另一端套接有C深沟球轴承10C。
[0056] AC轴承段1D上先套接B轴套8B，然后套接上D深沟球轴承10D。
[0057] 在本发明中，A深沟球轴承10A与B深沟球轴承10B之间是A轴套8A，所述A轴套8A能够阻止A深沟球轴承10A与B深沟球轴承10B之间的运动干涉。C深沟球轴承10C与D深沟球轴承10D之间是B轴套8B，所述B轴套8B能够阻止C深沟球轴承10C与D深沟球轴承10D之间的运动干涉。
[0058] 输出轴2
[0059] 参见图1、图1A、图1B、图1C、图5、图5A、图5B所示，输出轴2的一端是输出轴轴段2A，输出轴2的另一端是输出轴轴盘2B。输出轴轴段2A上设有键槽2A3、BA轴承段2A1、BB轴承段2A2和轴肩段2A4，BA轴承段2A1与BB轴承段2A2之间是轴肩段2A4，所述轴肩段2A4能够阻止F深沟球轴承10F与E深沟球轴承10E之间的运动干涉。通过在键槽2A3中放置键，实现将本发明设计的减速器与外部设备的固定连接。所述BB轴承段2A2上套接有F深沟球轴承10F，所述BA轴承段2A1上套接有E深沟球轴承10E。
[0060] 输出轴轴盘2B的一端设有外凸圆盘2B4、A通孔2B3，A通孔2B3用于螺钉2C穿过后螺纹连接在固定圈6的螺纹盲孔6A中；输出轴轴盘2B的另一端设有A沉头腔2B1、B沉头腔2B2，所述A沉头腔2B1用于安装固定圈6的一端，即固定圈6的端面设有螺纹盲孔的一端，通过螺钉2C穿过输出轴轴盘2B上的A通孔2B3后，螺纹连接在固定圈6的螺纹盲孔6A中，来实现输出轴2的另一端与固定圈6的一端的固定安装。所述B沉头腔2B2用于安装D深沟球轴承10D。
[0061] 在本发明中，如图1B所示，B端盖5与壳体3在装配时，在存在外凸圆盘2B4的结构时，能够阻止运动干涉。
[0062] 在本发明中，输出轴2上设计外凸圆盘2B4，用外凸圆盘2B4与固定圈6安装，减小了输出轴1轴段的直径，有利于低成本加工。
[0063] 壳体3
[0064] 参见图1C所示，壳体3的中心设有用于放置减速运动单元的中心通孔3G；壳体3的本体上设有CA通孔3A、CB通孔3B、CC通孔3C、CD通孔3D、CE通孔3E、CF通孔3F，CA通孔3A用于A螺纹杆11A穿过，CB通孔3B用于B螺纹杆11B穿过，CC通孔3C用于C螺纹杆11C穿过，CD通孔3D用于D螺纹杆11D穿过，CE通孔3E用于A销钉12A穿过，CF通孔3F用于B销钉12B穿过。
[0065] A端盖4
[0066] 参见图1、图1A、图1B、图1C、图6所示，A端盖4的本体上设有DA通孔4A、DB通孔4B、DC通孔4C、DD通孔4D、DE通孔4E、DF通孔4F，DA通孔4A用于A螺纹杆11A穿过，DB通孔4B用于B螺纹杆11B穿过，DC通孔4C用于C螺纹杆11C穿过，DD通孔4D用于D螺纹杆11D穿过，DE通孔4E用于A销钉12A穿过，DF通孔4F用于B销钉12B穿过。
[0067] A端盖4的中部设有DA中心通孔4G和DB中心通孔4H。所述DB中心通孔4H用于安装A深沟球轴承10A。所述DA中心通孔4G的圆周均布有多个DA凹槽4G1，相邻DA凹槽4G1之间是DA凸起4G2。所述多个DA凹槽4G1内粘接有按照圆周均布的一级外层磁块组9A。所述一级外层磁块组9A由多个磁块按照圆周方向均布构成。
[0068] 在本发明中，A端盖4的DA中心通孔4G圆周上设计DA凹槽4G1，并在DA凹槽4G1中安装磁块，且A端盖4相对于双联套筒7是静止的，这种磁块、A端盖4和双联套筒7的结构实现少极差齿轮传动。优点在于实现相同传动比的情况下，结构紧凑，质量轻。
[0069] B端盖5
[0070] 参见图1、图1A、图1B、图1C、图7所示，B端盖5的本体上设有EA通孔5A、EB通孔5B、EC通孔5C、ED通孔5D、EE通孔5E、EF通孔5F，EA通孔5A用于A螺纹杆11A穿过，EB通孔5B用于B螺纹杆11B穿过，EC通孔5C用于C螺纹杆11C穿过，ED通孔5D用于D螺纹杆11D穿过，EE通孔5E用于A销钉12A穿过，EF通孔5F用于B销钉12B穿过。
[0071] B端盖5的中部设有EA中心通孔5G，所述EA中心通孔5G中设有EA沉头通孔5G1和EB沉头通孔5G2。EA沉头通孔5G1用于安装E深沟球轴承10E，EB沉头通孔5G2用于安装F深沟球轴承10F。
[0072] 固定圈6
[0073] 参见图1B、图1C、图4、图4A所示，固定圈6的一端面板上设有四个螺纹盲孔6A，该螺纹盲孔6A用于安装螺钉2C，通过螺钉实现固定圈6与输出轴2的固定。固定圈6的内环面上设有按照圆周均布的多个凹槽6B，相邻所述凹槽6B之间是凸起6C。所述多个凹槽6B内粘接有按照圆周均布的二级外层磁块组9B。所述二级外层磁块组9B由多个磁块按照圆周方向均布构成。
[0074] 在本发明中，固定圈6与输出轴2固定安装，且固定圈6上安装磁块，固定圈6相对于双联套筒7是运动的，分离设计能够减少加工用料。同时输出轴和固定圈可采用不同材料，有利于提高减速器性能降低成本。
[0075] 双联套筒7
[0076] 参见图1、图1A、图1B、图1C、图2B、图2C、图3所示，双联套筒7为一体成型的大小两段套筒结构，即A段套筒7A和B段套筒7B。双联套筒7的A段套筒7A的端部设有用于安装B深沟球轴承10B的A内环腔7C，双联套筒7的B段套筒7B的端部设有用于安装C深沟球轴承10C的B内环腔7D。因此，在输入轴1转动的情况下，通过B深沟球轴承10B、C深沟球轴承10C实现了双联套筒7绕输入轴1的跟随运动。
[0077] 双联套筒7的A段套筒7A的外筒体上设有按照圆周均布的多个A外棱面板7A1，所述多个A外棱面板7A1上粘接有一级内层磁块组9C。所述一级内层磁块组9C由多个磁块按照圆周方向均布构成。
[0078] 双联套筒7的B段套筒7B的外筒体上设有按照圆周均布的多个B外棱面板7B1，所述多个B外棱面板7B1上粘接有二级内层磁块组9D。所述二级内层磁块组9D由多个磁块按照圆周方向均布构成。
[0079] 在本发明中，双联套筒7设计成大小段结构，并在两段圆柱上分别安装磁块，隔离两级减速磁场的相互影响，并且偏于采用粘连安装的方式固定磁块。
[0080] 磁极组件9
[0081] 参见图1C、图8、图8A所示，磁极组件9包括有一级外层磁块组9A、二级外层磁块组9B、一级内层磁块组9C和二级内层磁块组9D。一级内层磁块组9C与一级外层磁块组9A构成一级磁组，二级内层磁块组9D与二级外层磁块组9B构成二级磁组。在图8中，一级内层磁块组9C与一级外层磁块组9A之间在圆周上存在有空气间隙，所述空气间隙称为A气隙9E。二级内层磁块组9D与二级外层磁块组9B之间在圆周上存在有空气间隙，所述空气间隙称为B气隙9F。在本发明中，每磁块组中每个磁块的充磁方向为径向方向，即双联套筒7的半径方向。
[0082] 在本发明中，对于各个磁块的磁极排布方式之一如图8B所示，在初装配状态时，各层磁极的分布为：
[0083] (A)一级外层磁块组9A中的AA磁块9A1、AB磁块9A2和AC磁块9A3互为一级外层的相邻磁块。当AA磁块9A1的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；AB磁块9A2的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；AC磁块9A3的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极。
[0084] (B)一级内层磁块组9C中的CA磁块9C1、CB磁块9C2和CC磁块9C3互为一级内层的相邻磁块。当CA磁块9C1的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；CB磁块9C2的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；CC磁块9C3的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极。
[0085] (C)二级外层磁块组9B中的BA磁块9B1、BB磁块9B2和BC磁块9B3互为二级外层的相邻磁块。当BA磁块9B1的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；BB磁块9B2的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；BC磁块9B3的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极。
[0086] (D)二级内层磁块组9D中的DA磁块9D1、DB磁块9D2和DC磁块9D3互为二级内层的相邻磁块。当DA磁块9D1的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；DB磁块9D2的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；DC磁块9D3的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极。
[0087] 在图8B所示的各层磁极分布中，初装配状态时一级磁组中的CA磁块9C1的充磁方向为A气隙9E侧为S极，同样的二级磁组中的DA磁块9D1的充磁方向为B气隙9F侧为S极(即外层的N极对内层的S极)，采用的是磁块异极相吸分布；由于磁块的充磁方向为双联套筒7的半径方向，因此一级磁组与二级磁组在双联套筒7的轴向方向上不受磁极影响。
[0088] 在本发明中，对于各个磁块的磁极排布方式之二如图8C所示，在初装配状态时，各层磁极的分布为：
[0089] (A)一级外层磁块组9A中的AA磁块9A1、AB磁块9A2和AC磁块9A3互为一级外层的相邻磁块。当AA磁块9A1的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；AB磁块9A2的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；AC磁块9A3的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极。
[0090] (B)一级内层磁块组9C中的CA磁块9C1、CB磁块9C2和CC磁块9C3互为一级内层的相邻磁块。当CA磁块9C1的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；CB磁块9C2的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；CC磁块9C3的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极。
[0091] (C)二级外层磁块组9B中的BA磁块9B1、BB磁块9B2和BC磁块9B3互为二级外层的相邻磁块。当BA磁块9B1的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；BB磁块9B2的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；BC磁块9B3的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极。
[0092] (D)二级内层磁块组9D中的DA磁块9D1、DB磁块9D2和DC磁块9D3互为二级内层的相邻磁块。当DA磁块9D1的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极；DB磁块9D2的充磁方向靠外为S极时，则向里为N极；DC磁块9D3的充磁方向靠外为N极时，则向里为S极。
[0093] 在图8C所示的各层磁极分布中，初装配状态时一级磁组中的CA磁块9C1的充磁方向为A气隙9E侧为S极，而二级磁组中的DA磁块9D1的充磁方向为B气隙9F侧为N极(即一级磁组中外层的N极对内层的S极或二级磁组中外层的S极对内层的N极)，采用的同样是磁块异极相吸分布；由于磁块的充磁方向为双联套筒7的半径方向，因此一级磁组与二级磁组在双联套筒7的轴向方向上不受磁极影响。
[0094] 通过对图8B和图8C的磁极分布分析，每组磁极N极、S极交替排列；相对应的内外层两组磁极在减速器初始装配位子，气隙最小处，极性不相同。通过不同磁极相互吸引，相同磁极相互排斥来实现运动的传递。
[0095] 在根据少齿差行星齿轮传动比的原理，内齿轮和行星轮齿差小于5时，容易产生各种干涉，常采用变位齿轮避免干涉。而本发明的减速器由于无机械零部件接触，选择4组磁块组，且磁块组的磁极数获得较大的减速比。可根据所需要设计的传动比，任意选择磁极差。如图8B和图8C所示，内层与外层之间的磁块磁极差为2。即一级内层磁块组9C选用18块磁块，与之相对的一级外层磁块组9A选用20块磁块。二级内层磁块组9D选用20块磁块，与之相对的二级外层磁块组9B选用22块磁块。一级与二级之间不存在磁块块数约束。
[0096] 运动关系
[0097] 在本发明中，当输入轴1与外部电机连接后，在电机的驱动下，输入轴1作圆周旋转运动，此时输入轴1为小转矩、高速旋转运动；在深沟球轴承下使双联套筒7作偏心旋转运动，粘接在双联套筒7上的一级内层磁块组9C和二级内层磁块组9D随动，在磁力作用下，安装有二级外层磁块组9B的固定圈6转动，而安装有一级外层磁块组9A的A端盖4是固定不动的，由于固定圈6与输出轴2固定安装，则输出轴2输出大转矩、低速旋转运动。
[0098] 本发明设计了一种具有2K-H型少极差磁性齿轮的减速器，所要解决的是如何改善齿轮减速器的振动、过载和密封润滑的技术问题，本发明通过在双联套筒的圆周上设计双层磁极，实现无机械接触齿轮传动的两级减速、且传动力矩与传动比都较大的技术手段，从而达到大减速比的磁力减速器的技术效果。
