CN101568698B - 容积式机械结构 - Google Patents

Abstract

在第一变形中，装置包括定子与偏心地安装于定子中的转子。行星轮系包括大齿轮与小齿轮。行星轮系的大齿轮固定地布置于小齿轮的外侧，并且以这种方式与之啮合，在这种方式中，小齿轮能够围绕大齿轮运转。定子与大齿轮连接，并且转子与小齿轮连接。还公开了描述定子与转子轮廓的等式。在第二变形中，装置包括定子与转子。小齿轮固定地布置，同时，大齿轮能够围绕行星轮系的小齿轮运转。定子与小齿轮连接，并且转子与大齿轮连接。本发明还公开了描述定子与转子轮廓的等式。

Description

容积式机械结构

技术领域

本发明涉及容积式类型的活塞回转机械，并且可以用于泵、压缩机、发动机。

背景技术

已知一种动力单元，其包括：具有偏心部分的轴，安装于轴偏心部分之上、并且具有由端面与凸起的侧面形成的外表面的转子活塞，具有用于布置转子活塞的内部空间的定子，所述空间由两个平面的平行端壁与封闭的侧壁形成，有三个与转子-活塞永久接触的工作部分，布置于定子侧壁的工作部分上的区段，连接至转子-活塞的齿轮形式的啮合接合，以及具有内齿的轮，所述轮固定地连接至定子，转子-活塞侧面的每个横截面为凸起的封闭的线，该线具有距离偏心部分轴的轴线最远、并且相对于轴线对称定位的两个点，以及定子侧壁的每个横截面，其正交于轴的轴线，具有带圆角和直的或平滑的凸起侧线的正三角形形式，并且定子内体积被对于定子的三个工作部分的转子-活塞凸起的侧面切线再分成三个可变体积的工作腔。该动力单元具有有外径d的套筒，其固定地连接至转子-活塞，圆形开口设置在定子端壁中，其与该轴同轴，且其直径大于E+0.5d，其中E为所述轴的轴线与所述偏心部分的轴线之间的距离；可旋转地圆盘布置于所述开口中，并且与该轴同轴；轴套超出定子内体积，并且穿过可旋转的圆盘中的开口；齿轮啮合装置的齿轮固定地连接至套筒，并且与套筒同轴；所述齿轮啮合装置被布置于超出其内体积的定子中；并且密封环被安装于定子与可旋转的圆盘之间(RU，2056712)。

还已知一种容积式机械，其包括：具有内圆柱形表面的中空定子，其导向装置具有限定出规则M角形的线的形式；转子偏心地布置于定子腔中，并且相对于腔的轴线具有行星运动的可能性，并且形成(同时运动)可变体积的M个工作腔，由于在其侧面与其M角部分中的定子内圆柱形表面部分之间接触，可变体积的M个工作腔彼此隔离；前端盖，在其上将可移动的轴同轴地安装至定子腔的轴线；后端盖刚性地并且密封地连接至定子；以及阀分配机构；其中，转子横截面为具有M-1个相似的凸起的侧面的平面图，该侧面平滑地在它们之间共轭，并且具有M-1级的对称轴线，其与转子旋转轴线重合。容积式机械的前盖被固定地并且密封地连接至被制成整体的定子，定子被连接至前和后端盖，形成第一与第二圆形腔，该第一与第二圆形腔与该轴同轴，并且沿它们的内周长与定子腔相连通，阀分配机构包括与转子同轴的入口与出口圆盘阀，圆盘阀分别被制成为转子的第一与第二端法兰，并且分别布置于第一与第二圆形腔中，具有确保转子的自由运动的可能性，由于它们与各个圆形腔的侧壁之间的最小保证间隙，在它们端部处不接触地密封可变体积工作腔，并且确保，它们同时运动，M-入口通道的规则盖设置在后端盖中，并且规则连接的M-出口通道设置在对于收集入口腔 的定子圆柱形表面的每个角度的部分中的定子中，其中M为等于或大于3的整数(RU，2199668)。

而且，该容积式机械的轴用位于定子腔中的、并且为转子轴线的偏心部分制成，其设有行星驱动内轮，该行星驱动内轮具有与固定的外轮的内齿圈相啮合的外齿圈，该外轮设置在后端盖上。

然而，以上技术方案不能解决为了构造具有高性能与效率的容积式机械而优化转子外表面与定子内表面的轮廓的任务。

为与那些在上述两个技术方案中描述的动力单元相似的动力单元，限定出转子外表面与定子内表面的形状的数学等式的尝试在RU2003105201(2003年2月25日公开)的发明申请中作出。该动力单元包括具有偏心部分的轴，具有侧面与平坦端壁的转子-活塞，用于转子-活塞的驱动机构，用于工作体的分配设备，具有内侧面、端壁以及内体积的工作汽缸，安装于轴的偏心部分上、并且布置于工作汽缸的内体积中的转子-活塞；工作汽缸的内侧面的每个横截面轮廓具有N角形的形状，其正交于轴的轴线，其中N等于或大于3，转子-活塞侧面的每个横截面轮廓：当N＝3时，其具有牡蛎形状，并且，当N大于3时，其具有正则曲线(M-1)角形的形状，该横截面轮廓正交于轴的轴线；工作汽缸具有N个位于其内侧面上的工作部分，这些部分与转子-活塞侧面相接触；工作汽缸内体积由转子-活塞侧面与工作汽缸侧面的工作部分之间的接触线再分为N个可变体积的工作腔；入口-出口开口设置在工作汽缸的每个N角形部分中；工作体分配设备包括可旋转的阀设备、用于可旋转的阀设备的驱动机构以及用于工作体的N条主线，用于工 作体的N条主线连接至各自的N个入口-出口开口；阀设备旋转轴线与动力单元轴的轴线重合；可旋转的阀设备的驱动机构连接至轴。可旋转的阀设备被制成一个平面分配盘的形式，该平面分配盘包括(N-1)个贯通的入口开口以及(N-1)个贯通的出口开口，用于工作体在工作汽缸的所有N个工作腔中通过工作体的N条主线以及N个入口-出口开口的同时分配。

以上类似的方案的转子定子结构的主要识别特征为平坦的矩形平面的可用性，其包括在定子工作腔的侧面内，总体包括多个径向接触点。在其它外部特征之外，以下的可以被提及：转子与工作腔两者的轮廓曲线均为包络线，即涉及判别式的种类，由此，这些活塞转子机械可以被称为判别式的。

对于这种机械，在传统技术方案中的转子-活塞侧面的所述横截面轮廓可以在x与y矩形坐标系中通过以下等式而描述：

x＝(z-1)·e·(cosα)/2-(z+1)·e·(cosβ)/2+a·cos[π/(z+1)]·cosγ；

y＝(z-1)·e·(sinα)/2+(z+1)·e·(sinβ)/2+a·cos[π/(z+1)]·sinγ；

其中：e为偏心距(在主轴部分与偏心轴部分的轴之间的距离)；

z＝N-1，其中N为在具有曲线角部分的正N角形中的角数量，其形成于工作汽缸横截面中，N＞3；

a是围绕正N角形的外接圆的半径；

α＝(z+1)·Φ；

β＝(z-1)·Φ-2π/(z+1)；

γ＝Φ+π/(z+1)；

Φ-角度参数；

0≤Φ≤2π，

并且工作汽缸内侧面的所述横截面轮廓为正N角形，并且具有该正N角形的角中的曲线角部分，其中对于曲线角部分的工作汽缸横截面的轮廓的形状可以在x与y矩形坐标系中通过以下等式来描述：

x＝(z+3)·e·[cos(zχ)]/2(z-1)·e·cos[z(z+3)χ/(z-1)]/2+

+a·cos[π/(z+1)]·cos[2zχ/(z-1)]；

y＝-(z+3)·e·[sin(zχ)]/2-(z-1)·e·sin[z(z+3)χ/(z-1)]/2+

+a·cos[π/(z+1)]·sin[2zχ/(z-1)]；

并且工作汽缸内侧面的横截面中的直线部分的轮廓可以通过以下等式来描述：

x＝(z+1)·e·sin[zχ+(2k+1)π/(z+1)]·sin[(2k+1)π/(z+1)]+

+a·cos[π/(z+1)]·cos[(2k+1)π/(z+1)]；

y＝(z+1)·e·sin[zχ+(2k+1)π/(z+1)]·cos[(2k+1)π/(z+1)]+

+a·cos[π/(z+1)]·sin[(2k+1)π/(z+1)]；

其中：e为偏心距(主轴部分和偏心轴部分的轴之间的距离)；

z＝N-1，其中N为在正N角形中的角数量，其形成于工作汽缸的横 截面中，N＞3；

x是围绕偏心轴部分的轴线的转子-活塞旋转的角度，0≤χ≤2π；

a是围绕正N角形的外接圆的半径；

k是工作汽缸内表面上的工作部分的数量。

(参见，2003年2月25日公开的RU2003105201的发明的申请)。

如上所述的，并且在以上的等式中表述的，判别式类型的活塞旋转机械的“转子-定子”结构，其特征在于彻底地降低了其实际重要等级的特定特征的数量。

在其安装过程中，转子与定子的相互定位中仅一个变形被固定于该结构中。也就是说，转子相对于穿过其几何中心的轴线的位置以及行星轮系的小和大齿轮(这些齿轮为用于驱动轴及转子的同步运动的机构的主要结构元件)之间的初始接触点能够以单一的方式确定；定子工作腔轮廓相对于所述轴线的位置也能够仅以一种方式来确定-其形式上意味着传统技术方案中的转子-定子结构通过仅仅三个值来确定，即：转子顶点(z)的数量，偏心距(e)以及形式参数(a^*＝a/e)。该情况给生产与装配转子-定子对的工艺过程引入了严重问题。

另一种传统方案实现了小齿轮连接至转子，大齿轮连接至定子的情况，而不需要实现相反的变形，在该变形中小齿轮连接至定子，大齿轮连接至转子。因此，转子-定子结构不能为传统等式下的相反情况来确定，其明显限制了旋转机械的应用。

传统等式不设定非尺寸参数＝a/e的值的下限，不符合其会导致在转子轮廓顶点中出现“循环”，并且结果是，丧失了在实践中实现该相似 的方案的可能性。

在传统等式中，不存在定子工作腔轮廓的曲线与直线部分之间的共轭点的识别，这样不能准确地实现转子与定子的形状。

仅有一个共轭曲线在类似的方案中被用于共轭定子轮廓直线与曲线部分，但被引导用于建议的技术方案的等式分析示出了两条曲线，该两条曲线对于在第一实施例的z参数的奇数值处或在第二实施例的z参数的偶数值处的准确共轭是必要的。因此，最接近的类似的方案在啮合参数z的规定值处不起作用。

最终，最接近的类似的方案对其大量的应用不起作用，并且在具体的实现情况中，例如，在发动机、压缩机或泵中，如果它们以低精度制造，它们将具有较低的比容量、动力、效率以及降低的使用寿命。

发明内容

本发明的目标在于产生容积式机械的变形，其能够通过优化转子定子工作表面结构与它们的制造精度而提升效率、比容量以及动力，并且，因此，以提高判别式(discriminant)活塞旋转机械的性能，并且拓展它们的应用领域。

为了实现这个目标，建议了本发明的两个实施例。

在第一实施例下，在容积式机械的传统布置中，其包括定子，偏心地安装于定子中的转子，包括大齿轮与小齿轮的行星轮系，其中大齿轮被固定地安装成啮合在小齿轮的外侧上，小齿轮被制造成有围绕行星轮系的大齿轮运转的可能性，定子被连接至大齿轮，并且转子被连接至行 星轮系的小齿轮，根据本发明，转子在其横截面中的外表面轮廓为直线族的包络线(envelope)，并且生成该族的线y_z被固定地连接至大齿轮，且由以下等式在O₁X₁Y₁坐标系中建立，该坐标系起始于大齿轮的中心：

$y_z=\mathrm{tgA}\·x_1+\frac{\sin (B-A)}{\cos A}\·a,$

其中：A为直线y_z对于轴线O₁X₁的倾斜角度，(0≤A≤π)；

x₁为沿O₁X₁的直线y_z的当前点的坐标；

B为将O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至直线y_z的部分(section)的倾斜角度，并且其由轴线O₁X₁计算得到(0≤B≤π，并且B≠A)；

a为将O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至直线y_z的部分的长度；

并且转子轮廓根据以下参数等式制造：

$x=e[\frac{z-1}{2}\cos \mathrm{\α}+\frac{z+1}{2}\cos \mathrm{\β}-a*\sin (B-A)\sin \mathrm{\γ})],$

$y=e[\frac{z-1}{2}\sin \mathrm{\α}-\frac{z+1}{2}\sin \mathrm{\β}+a*\sin (B-A)\cos \mathrm{\γ}],$

其中：x，y为沿OXY笛卡尔坐标系的轴X，Y的轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于小齿轮的中心；

e为偏心距值；

z为啮合参数，z＝2，3...；

α＝(z+1)Ψ，

Ψ为大齿轮相对于小齿轮的旋转角度，其由OXY坐标系中的X轴线计算作为参数，该坐标系起始于小齿轮的中心，0≤Ψ≤2π，

β＝(z-1)ψ-2A，

γ＝ψ+A，

a^*为限定为a^*＝a/e的形式参数，并且满足以下条件：

$a^{*}\≥\frac{z^2-1}{\left|\sin (B-A)\right|},$

并且定子在其横截面中的内表面轮廓由z+1个直线部分构成，它们中的每一个均对应于以下参数等式来制造：

x_k＝e[(z+1)cosδcosη-a*sin(B-A)sinξ]，

y_k＝e[(z+1)sinδcosη+a*sin(B-A)cosξ]，

其中：x_k，y_k为沿O₁X₁Y₁笛卡尔坐标系的轴X₁，Y₁的定子轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于大齿轮的中心；

k＝0，1，...z为直线部分的数量，

$\mathrm{\δ}=A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

π＝3,14，

$\mathrm{\η}=\mathrm{z\χ}+A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

χ为小齿轮相对于大齿轮的旋转角度，其由O₁X₁Y₁坐标系中的轴线X₁计算作为参数，该坐标系起始于大齿轮的中心，其中：

$\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤2\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果 $0\≤A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≤\mathrm{\π},$

$2\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤3\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果B-A＜0并且

$\mathrm{\π}\≤A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≤2\mathrm{\π},$ 或者如果B-A＞0并且 $A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≥\mathrm{\π},$

$3\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤4\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果B-A＜0并且 $A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≥2\mathrm{\π},$

$\mathrm{\ξ}=A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

其中，定子轮廓的相邻的直线部分在它们之间通过z+1个曲线部分共轭，后者的每一个均被制造成对应于以下任一参数等式的拱形(arch)：

$x^{\′}=e[\frac{z+3}{2}\cos \mathrm{\θ}+\frac{z-1}{2}\cos \mathrm{\τ}-a*\sin (B-A)\sin \mathrm{\μ}],$

$y^{\′}=e[-\frac{z+3}{2}\sin \mathrm{\θ}+\frac{z-1}{2}\sin \mathrm{\τ}+a*\sin (B-A)\cos \mathrm{\μ}],$

其中，x’，y’为沿O₁X₁，O₁Y₁轴的共轭的拱形的当前坐标；

θ为在该部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}(k+1)\mathrm{\π}-A,$

如果k为偶数，并且B-A＜0，或如果k为奇数，并且B-A＞0。

或θ为在该部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k+z+1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}(k+z+2)\mathrm{\π}-A,$

如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＜0，或如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＞0，

$\mathrm{\τ}=\frac{(z+3)}{z-1}\mathrm{\θ}+2\frac{z+1}{z-1}A,$

$\mathrm{\μ}=\frac{2}{z-1}\mathrm{\θ}+\frac{z+1}{z-1}A,$

或者对于以下参数等式：

$x^{\′}=e[\frac{z+3}{2}\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+\frac{z-1}{2}\cos (\mathrm{\τ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})-a*\sin (B-A)\sin (\mathrm{\μ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})],$

$y^{\′}=e[-\frac{z+3}{2}\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+\frac{z-1}{2}\sin (\mathrm{\τ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+a*\sin (B-A)\cos (\mathrm{\μ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})],$

其中：θ为在该部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k+1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A,$

如果z为奇数，k为奇数，并且B-A＜0

或者θ为在该部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k-1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A,$

如果z为奇数，k为偶数，并且B-A＞0。

在第二实施例下，在容积式机械的传统布置中，其包括定子，偏心地安装于定子中的转子，包括大齿轮与小齿轮的行星轮系，其中小齿轮被安装成啮合在大齿轮的内侧上，根据本发明，小齿轮被固定地安装，并且大齿轮被制造成有围绕行星轮系的小齿轮运转的可能性，定子被连接至小齿轮，并且转子被连接至行星轮系的大齿轮，转子在其横截面中的外表面轮廓为直线族的包络线，并且生成该族的线y_z被固定地连接至小齿轮，且由以下等式在O₁X₁Y₁坐标系中建立，该坐标系起始于小齿轮的中心：

$y_z=\mathrm{tgA}\·x_1+\frac{\sin (B-A)}{\cos A}\·a,$

其中：A为直线y_z相对于轴线O₁X₁的倾斜角度，(0≤A≤π)；

x₁为沿O₁X₁的直线y_z的当前点的坐标；

B为将O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至直线y_z的部分的倾斜角 度，并且其由轴线O₁X₁计算得到(0≤B≤π，并且B≠A)；

a为将O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至直线y_z的部分的长度；

并且转子外表面轮廓根据以下参数等式制造：

$x=e[\frac{z+2}{2}\cos {\mathrm{\α}}_1+\frac{z}{2}\cos {\mathrm{\β}}_1-a*\sin (B-A)\sin {\mathrm{\γ}}_1)],$

$y=e[-\frac{z+2}{2}\sin {\mathrm{\α}}_1-\frac{z}{2}\sin {\mathrm{\β}}_1+a*\sin (B-A)\cos {\mathrm{\γ}}_1],$

其中：x，y为沿OXY笛卡尔坐标系的轴X，Y的轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于大齿轮的中心；

e为偏心距值；

z为啮合参数，z＝2，3...；

a^*为限定为a^*＝a/e的形式参数，并且满足以下条件：

$a^{*}\≥\frac{z(z+2)}{\left|\sin (B-A)\right|},$

α₁＝zt

t为小齿轮相对于大齿轮的旋转角度，其由OXY坐标系中的X轴线计算作为参数，该坐标系起始于大齿轮的中心，其中0≤t≤2π；

β₁＝(z+2)t+2A，

γ₁＝t+A，

并且定子在其横截面中的内表面轮廓由z个直线部分构成，它们中 的每个均对应于以下参数等式制造：

x_n＝e[zcosδ₁cosη₁-a*sin(B-A)sinξ₁]，

y_n＝e[zsinδ₁cosη₁+a*sin(B-A)cosξ₁]，

其中：x_n，y_n为沿O₁X₁Y₁笛卡尔坐标系的轴X₁，Y₁的定子轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于小齿轮的中心；

n＝0，1，...(z-1)为直线部分的数量，

${\mathrm{\δ}}_1=A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z},$

π＝3,14，

${\mathrm{\η}}_1=(z+1)\mathrm{\ρ}-(A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z}),$

ρ为大齿轮相对于小齿轮的旋转角度，其由O₁X₁Y₁坐标系中的X₁轴线计算作为参数，该坐标系起始于小齿轮的中心，其中：

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤\mathrm{\π}+(A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}),$ 如果 $0\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤\mathrm{\π},$

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-\mathrm{\π}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z},$ 如果B-A＜0，并且

$\mathrm{\π}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤2\mathrm{\π},$ 或者如果B-A＞0并且 $A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≥\mathrm{\π},$

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-2\mathrm{\π}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-\mathrm{\π},$ 如果B-A＜0并且 $A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≥2\mathrm{\π},$

${\mathrm{\ξ}}_1=A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z},$

其中，定子轮廓的相邻的直线部分在它们之间通过z个曲线部分共轭，后者中的每个均被制造成对应于以下任一参数等式的拱形：

$x^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\cos \mathrm{\θ}+\frac{z+2}{2}\cos {\mathrm{\τ}}_1-a*\sin (B-A)\sin {\mathrm{\μ}}_1],$

$y^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\sin \mathrm{\θ}-\frac{z+2}{2}\sin {\mathrm{\τ}}_1+a*\sin (B-A)\cos {\mathrm{\μ}}_1],$

其中，x’，y’为沿O₁X₁，O₁Y₁轴的共轭的拱形的当前坐标；

θ为在该部分上限定的参数

$\frac{z+2}{z}\mathrm{k\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}(k+1)\mathrm{\π}+A,$

如果k为偶数，并且B-A＜0，或如果k为奇数，并且B-A＞0，

或θ为在该部分上限定的参数

$\frac{z+2}{z}(k+z)\mathrm{\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}(k+z+1)\mathrm{\π}+A,$

如果z为奇数，k为奇数，并且B-A＜0，或如果z为奇数，k为偶数，并且B-A＞0

${\mathrm{\τ}}_1=\frac{z-2}{z+2}\mathrm{\θ}-\frac{2z}{z+2}A,$

${\mathrm{\μ}}_1=\frac{2}{z+2}\mathrm{\θ}+\frac{z}{z+2}A,$

或者对于以下参数等式：

$x^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\cos (\mathrm{\θ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z})+\frac{z+2}{2}\cos ({\mathrm{\τ}}_1-\frac{2\mathrm{\π}}{z})-a*\sin (B-A)\sin ({\mathrm{\μ}}_1+\frac{2\mathrm{\π}}{z})],$

$y^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z})-\frac{z+2}{2}\sin ({\mathrm{\τ}}_1^{\′}-\frac{2\mathrm{\π}}{z})+a*\sin (B-A)\cos ({\mathrm{\μ}}_1+\frac{2\mathrm{\π}}{z})],$

其中，θ为在该部分上限定的参数

$\frac{z+2}{z}(k-1)\mathrm{\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}\mathrm{k\π}+A,$

如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＜0，或者如果z为偶数，k为偶数，并且B-A＞0。

对于本发明的第一与第二实施例，θ为表示在第一种情况中连接至小齿轮，或在第二种情况中连接至大齿轮的驱动轴的旋转角度的参数。

本发明提及的优点以及特定特征将进一步参照附图对其可能的实施例进行说明。

附图说明

图1示出了容积式机械的第一实施例的运动图，其中，小齿轮连接至转子，并且大齿轮连接至定子。

图2，与图1相同，示例的装配图。

图3示出了当构建转子外表面轮廓时，本发明的第一实施例的行星轮系大小齿轮的初始位置。

图4，与图3相同，用于大小齿轮的中间位置。

图5示出了当构建定子内表面轮廓时，本发明的第一实施例的行 星轮系大小齿轮的初始位置。

图6，与图5相同，用于大小齿轮的中间位置。

图7，根据第一实施例，对于z＝2的示范性转子定子结构。

图8，与图7相同，z＝3。

图9，与图7相同，z＝4。

图10示出了容积式机械的实施例的运动图，其中，小齿轮连接至定子，并且大齿轮连接至转子。

图11，与图10相同，示例的装配图。

图12示出了当构建转子外表面轮廓时，本发明的第二实施例的行星轮系大小齿轮的初始位置。

图13与图12相同，对于大小齿轮的中间位置。

图14示出了当构建定子内表面轮廓时，本发明的第二实施例的行星轮系大小齿轮的初始位置。

图15，与图14相同，对于大小齿轮的中间位置。

图16，根据本发明第二实施例，对于z＝2的示范性转子定子结构。

图17，与图16相同，z＝3。

图18，与图16相同，z＝4。

具体实施方式

根据第一实施例(图1，2)，容积式机械包括定子1与偏心地布置于定子1中的转子2。行星轮系包括大齿轮3与小齿轮4。大齿轮3被固定地安装成啮合在小齿轮4的外侧，小齿轮4被制造成有围绕行 星轮系的大齿轮3运转的可能性，定子1被连接至大齿轮3，并且转子被连接至行星轮系的小齿轮4，转子2在其横截面中的外表面轮廓为直线族的包络线，并且生成该族的直线y_z被固定地连接至大齿轮3，并且位于O₁X₁Y₁坐标系中(图3-5)，该坐标系起始于大齿轮3的中心。偏心距e为定子1与转子2的中心之间的距离，其对应于大齿轮3与小齿轮4的中心之间的距离(图3)。

根据第二实施例(图10，11)，容积式机械包括定子1与偏心地布置于定子1中的转子2。行星轮系包括大齿轮3与小齿轮4。小齿轮4被安装成啮合在大齿轮3的内侧。小齿轮被固定地安装，并且大齿轮3被制造成有围绕行星轮系的小齿轮4运转的可能性。定子1被连接至小齿轮4，并且转子被连接至行星轮系的大齿轮3。

转子2的轮廓为直线的L_Z族的包络线，并且生成它们的直线y_z或者被连接至大齿轮3(对于图3的第一实施例)或者被连接至小齿轮4(对于图12的第二实施例)，并且由以下等式设定：

$y_z=\mathrm{tgA}x+\frac{\sin (B-A)}{\cos A}a,---\left(1\right)$

其中：A为初始确定直线y_z相对于固定的轴线X的定向的角度(轴线X在其初始位置穿过接触点K₀，并且穿过第一实施例的小齿轮4的中心O(图2，3)或穿过第二实施例的大齿轮3的中心O(图10，11))；

B为确定部分O₁D₁的定向的角度，该部分O₁D₁固定直线与第一实施例的大齿轮3的连接(图2)或固定直线与第二实施例的小齿轮4的连接(图10)。

定子1的轮廓的形成涉及发现包络线，但在这种情况中，曲线的K_Z族的包络线，其中它们中的每个均为转子1的轮廓曲线。

大齿轮3的半径R与小齿轮4的半径r通过以下关系耦合：

$\frac{r}{R}=\frac{z}{z+1},---\left(2\right)$

其中：z为本发明的两个实施例的具有从2开始的偶数值的啮合参数。

第一实施例的转子2的轮廓的结构(图3，4)与确定直线y_z的L_Z族的包络线相关连。

在固定的z处的直线的L_Z族以内接合方式形成于大齿轮3以外啮合方式围绕小齿轮4运转的过程中。在这个过程中，OO₁部分(其长度等于偏心距值e)的各个旋转角度θ与大齿轮3的旋转角度Ψ对应于每个时刻(图4)。在围绕运转的过程中，直线y_z不改变其在OX₁Y₁坐标系中的位置，该OX₁Y₁坐标系可移动，并且与大齿轮连接，但直线y_z在OXY坐标系中的位置连续改变，该OXY坐标系被固定，并且与小齿轮3连接。

L_Z族的包络线的参数等式，或，如上所述的，在OXY坐标系中的转子2的轮廓的L_Z族的包络线的参数等式具有以下形式：

$x=e[\frac{z-1}{2}\cos \mathrm{\α}+\frac{z+1}{2}\cos \mathrm{\β}-a*\sin (B-A)\sin \mathrm{\γ})],$ (3)

$y=e[\frac{z-1}{2}\sin \mathrm{\α}-\frac{z+1}{2}\sin \mathrm{\β}+a*\sin (B-A)\cos \mathrm{\γ}],$

其中：x，y为沿OXY笛卡尔坐标系中的X，Y轴的轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于小齿轮的中心；

e为偏心距值；

z为啮合参数，z＝2，3...；

α＝(z+1)Ψ；

Ψ为大齿轮相对于小齿轮的旋转角度，其由OXY坐标系中的X轴线计算作为参数，该坐标系起始于小齿轮的中心，其中0≤Ψ≤2π，

β＝(z-1)ψ-2A，

γ＝ψ+A，

a^*为限定为a^*＝a/e的形式参数，并且满足以下条件：

$a^{*}\≥\frac{z^2-1}{\left|\sin (B-A)\right|},$

由该等式描述的转子轮廓具有z条相似分支与z个顶点(z≥2)(图7-9)。

在本发明的第一实施例中的定子1的轮廓结构(图5，6)也与确定包络线相关连，但现在对于在小齿轮4围绕大齿轮3运转的过程中形成的曲线的K_Z族(图5，6)，并且更准确地在围绕连接至大齿轮的转子2运转的过程中，其中其轮廓曲线的明确位置对应于每个旋转角度。这样的曲线的全体将形成曲线的K_Z族。在该点处，改变坐标系的指数：现在，O₁X₁Y₁是关于小齿轮4的可移动坐标系，并且OXY是关于大齿 轮的固定坐标系。这些坐标系的起始点位于小齿轮4与大齿轮3的各自中心处。

定子1的轮廓，即，曲线的K_Z族的包络线包括z+1个直线部分，并且它们的每个的参数等式均具有以下形式：

x_k＝e[(z+1)cosδcosη-a*sin(B-A)sinξ]，(4)

y_k＝e[(z+1)sinδcosη+a*sin(B-A)cosξ]，

其中，x_k，y_k为沿O₁X₁Y₁笛卡尔坐标系的轴X₁，Y₁的定子轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于大齿轮的中心；

k＝0，1，...z为直线部分的数量；

$\mathrm{\δ}=A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

π＝3,14，

$\mathrm{\η}=\mathrm{z\χ}+A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

χ为小齿轮相对于大齿轮的旋转角度，其由O₁X₁Y₁坐标系中的X₁轴线计算作为参数，该坐标系起始于大齿轮的中心，其中：

$\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤2\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果 $0\≤A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≤\mathrm{\π},$

$2\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤3\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果B-A＜0并且

$\mathrm{\π}\≤A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≤2\mathrm{\π},$ 或者如果B-A＞0并且 $A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≥\mathrm{\π},$

$3\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤4\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果B-A＜0并且 $A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≥2\mathrm{\π},$

$\mathrm{\ξ}=A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

并且定子轮廓的相邻的直线部分在它们之间通过z+1个曲线部分共轭，后者中的每个均为对应于以下任一参数等式的拱形：

$x^{\′}=e[\frac{z+3}{2}\cos \mathrm{\θ}+\frac{z-1}{2}\cos \mathrm{\τ}-a*\sin (B-A)\sin \mathrm{\μ}],$ (5)

$y^{\′}=e[-\frac{z+3}{2}\sin \mathrm{\θ}+\frac{z-1}{2}\sin \mathrm{\τ}+a*\sin (B-A)\cos \mathrm{\μ}],$

其中，x’，y’为沿O₁X₁，O₁Y₁轴的共轭的拱形点的当前坐标；

θ为表示连接至小齿轮4的驱动轴的旋转角度，并且由以下部分确定的参数(图4，6)：

$\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}(k+1)\mathrm{\π}-A,$

如果k为偶数，并且B-A＜0，或如果k为奇数，并且B-A＞0，

或θ为由以下部分确定的参数：

$\frac{z-1}{z+1}(k+z+1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}(k+z+2)\mathrm{\π}-A,$

如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＜0，或如果z为偶数，k为偶数，并且B-A＞0，

$\mathrm{\τ}=\frac{(z+3)}{z-1}\mathrm{\θ}+2\frac{z+1}{z-1}A,$

$\mathrm{\μ}=\frac{2}{z-1}\mathrm{\θ}+\frac{z+1}{z-1}A,$

或者对于以下参数等式：

$x^{\′}=e[\frac{z+3}{2}\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+\frac{z-1}{2}\cos (\mathrm{\τ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})-a*\sin (B-A)\sin (\mathrm{\μ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})],$ (6)

$y^{\′}=e[-\frac{z+3}{2}\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+\frac{z-1}{2}\sin (\mathrm{\τ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+a*\sin (B-A)\cos (\mathrm{\μ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})],$

其中，θ为由以下部分确定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k+1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A,$

如果z为奇数，k为奇数，并且B-A＜0，

或者θ为由以下部分确定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k-1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A,$

如果z为奇数，k为偶数，并且B-A＞0。

在本发明的第二实施例中的转子2的轮廓结构(图12，13)为直线y_z的L_Z族的包络线的确定。

如果z被固定，L_Z族以外接合方式形成于小齿轮4以内啮合方式围绕固定的大齿轮3运转的过程中。在这个过程中，OO₁部分(其长度等于偏心距值e)的各个旋转角度θ与小齿轮4的旋转角度对应于每个时 刻。在围绕运转的过程中，直线y_z不改变其在OX₁Y₁坐标系中的位置，该OX₁Y₁坐标系可移动，并且与大齿轮连接，但其在OXY坐标系中的位置连续改变，该OXY坐标系固定并且与小齿轮3连接。

L_Z族的包络线的参数等式，即，如上所述的，对于在OXY坐标系中的转子2的轮廓的L_Z族的包络线的参数等式，具有以下形式：

$x=e[\frac{z+2}{2}\cos {\mathrm{\α}}_1+\frac{z}{2}\cos {\mathrm{\β}}_1-a*\sin (B-A)\sin {\mathrm{\γ}}_1)],$ (7)

$y=e[-\frac{z+2}{2}\sin {\mathrm{\α}}_1-\frac{z}{2}\sin {\mathrm{\β}}_1+a*\sin (B-A)\cos {\mathrm{\γ}}_1],$

其中：x，y为沿OXY笛卡尔坐标系中的X，Y轴的转子2的轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于大齿轮3的中心；

e为偏心距值；

z为啮合参数，z＝2，3...；

a^*为限定为a^*＝a/e的形式参数，并且满足以下条件：

$a^{*}\≥\frac{z(z+2)}{\left|\sin (B-A)\right|},$

α₁＝zt，

t为小齿轮4相对于大齿轮3的旋转角度，其由OXY坐标系中的X轴线计算作为参数，该坐标系起始于大齿轮3的中心，其中0≤t≤2π；

β₁＝(z+2)t+2A，

γ₁＝t+A，

在本发明的第二实施例中的定子1的轮廓结构(图13，14)也与确定包络线相关连，但现在用于在大齿轮3围绕小齿轮4运转的过程中形成的曲线的K_Z族，并且更准确地在围绕连接至小齿轮的转子2运转的过程中，其中其轮廓曲线的明确位置对应于每个旋转角度。这样的曲线的全体将形成曲线的K_Z族。在该点处，改变坐标系的指数：现在，O₁X₁Y₁是关于大齿轮3的可移动的坐标系，并且OXY是关于小齿轮4的固定坐标系。并且这些坐标系的起始点位于大齿轮3与小齿轮4的各自中心处。

K_Z族的包络线，即，定子1的轮廓，包括z个直线部分，并且它们的每个参数等式均具有以下形式：

x_n＝e[zcosδ₁cosη₁-a*sin(B-A)sinξ₁]，(8)

y_n＝e[zsinδ₁cosη₁+a*sin(B-A)cosξ₁]，

其中：x_n，y_n为沿O₁X₁Y₁笛卡尔坐标系的X₁，Y₁轴的定子轮廓点的当前坐标，该坐标系起始于小齿轮4的中心；

n＝0，1，...，(z-1)为直线部分的数量；

${\mathrm{\δ}}_1=A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z},$

π＝3,14，

${\mathrm{\η}}_1=(z+1)\mathrm{\ρ}-(A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z}),$

ρ为大齿轮3相对于小齿轮4的旋转角度，其由O₁X₁Y₁坐标系中的X₁轴线计算作为参数，该坐标系起始于小齿轮4的中心，其中：

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤\mathrm{\π}+(A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}),$ 如果 $0\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤\mathrm{\π},$

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-\mathrm{\π}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z},$ 如果B-A＜0，并且

$\mathrm{\π}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤2\mathrm{\π},$ 或者如果B-A＞0并且 $A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≥\mathrm{\π},$

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-2\mathrm{\π}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-\mathrm{\π},$ 如果B-A＜0并且 $A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≥2\mathrm{\π},$

${\mathrm{\ξ}}_1=A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z},$

并且定子1的轮廓的相邻的直线部分在它们之间通过z个曲线部分共轭，后者的每个均为对应于以下任一参数等式的拱形：

$x^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\cos \mathrm{\θ}+\frac{z+2}{2}\cos {\mathrm{\τ}}_1-a*\sin (B-A)\sin {\mathrm{\μ}}_1],$ (9)

$y^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\sin \mathrm{\θ}-\frac{z+2}{2}\sin {\mathrm{\τ}}_1+a*\sin (B-A)\cos {\mathrm{\μ}}_1],$

其中，x’，y’为沿O₁X₁，O₁Y₁轴的共轭的拱形的当前坐标；

θ为由以下部分确定的参数：

$\frac{z+2}{z}\mathrm{k\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}(k+1)\mathrm{\π}+A,$

如果k为偶数，并且B-A＜0，或如果k为奇数，并且B-A＞0；

或θ为由以下部分确定的参数：

$\frac{z+2}{z}(k+z)\mathrm{\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}(k+z+1)\mathrm{\π}+A,$

如果z为奇数，k为奇数，并且B-A＜0，或如果z为奇数，k为偶数，并且B-A＞0；

${\mathrm{\τ}}_1=\frac{z-2}{z+2}\mathrm{\θ}-\frac{2z}{z+2}A,$

${\mathrm{\μ}}_1=\frac{2}{z+2}\mathrm{\θ}+\frac{z}{z+2}A,$

或者对于以下参数等式：

$x^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\cos (\mathrm{\θ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z})+\frac{z+2}{2}\cos ({\mathrm{\τ}}_1-\frac{2\mathrm{\π}}{z})-a*\sin (B-A)\sin ({\mathrm{\μ}}_1+\frac{2\mathrm{\π}}{z})],$ (10)

$y^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z})-\frac{z+2}{2}\sin ({\mathrm{\τ}}_1^{\′}-\frac{2\mathrm{\π}}{z})+a*\sin (B-A)\cos ({\mathrm{\μ}}_1+\frac{2\mathrm{\π}}{z})],$

其中，θ为由以下部分确定的参数

$\frac{z+2}{z}(k-1)\mathrm{\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}\mathrm{k\π}+A,$

如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＜0，或者如果z为偶数，k为偶数，并且B-A＞0。

对于本发明的第一推荐的实施例，在压缩机与泵中使用具有双顶点转子的结构(图7)，其特征在于高比容量(大于1)，并且在该系数 处，在z＝2的情况中，判别式压缩机与泵在旋转和通用工程中不具有类似的方案；它们可以在主要需求是实现最小的尺寸-重量特征的领域应用。由于高压缩比(其可以高达120)，在内燃机中这种结构的应用是有问题的。对于具有三个顶点的转子(z＝3)以及四个顶点的转子(z＝4)的结构，其分别在图8与9中示出，与z＝2的情况相比，比系数明显更低(例如，判别式压缩机的最大比容量在z＝3处为0.45，在z＝4处为0.25)。因此，这种结构可以被推荐用于在这样情况中的压缩机与泵，该情况是，除了关于尺寸-重量特征的需求外，还存在对于压力脉动等级与输出轴旋转角度均匀度的特定需求，同时，这种结构的典型的最大压缩机比(z＝3处为45，z＝4处为29)，使得能通过选择与形式参数a^*相对应的值而在旋转发动机中使用这种结构。

本发明的第二实施例的结构(图16-18)的区别特征在于通过它们在z＝2-4处的比系数，这些结构比那些第一实施例中的差得多，但这种劣势随着z参数的增加而降低，并且在z＞10处，其实际上消失。这种结构比第一实施例的那些的优势在于由于密封周边的更小的长度，使得在使用它们的地方，密封工作腔的问题在很大程度上得以解决。因此关于这方面，在z＞10处，本发明的第二实施例是优选的。使用具有更高z参数值的结构的必要性在需要动力单元存在的情况下出现，其调整了压力脉动的低阈值以及运转的最大可能平稳性(例如，在医学领域中)。

实际上排除了在旋转发动机中使用根据本发明的第二实施例结构的任何可能性，因为压缩比不能高于6。具有三个顶点的转子的结构(图14)希望用于家用泵，其可以通过简化它们的加工而被调节。

为压缩机与泵选择的形式参数a^*的值应是最小的，因为在这种情况中，可以达到最大的比容量，并且发动机的这个值可以明显大于最小值，从而确保工作腔中必须的压缩比。角度参数A与B的值可以基于技术因素与装配条件而选择。

当选择z参数的值时，应该记住的是，该值越高，压缩机与泵的比容量以及发动机的比功率越低，但，与此同时，其增加将导致更低水平的压缩机与泵的输出的脉动等级以及对于所有类型的活塞旋转机械(包括发动机)的输出轴旋转角度的不均匀性。

推荐的容积式机械的实施例包含结构前提，该结构前提由转子-定子判别式结构的几何与运动学特征来调节，并且能解决以高技术与经济效率来分配工作体并密封工作腔的任务。在长时间运行中，其将使用寿命、可靠性以及比速度的因素升高至比现在存在于不仅旋转、而且通用的工程中的显著更高的等级。

除了推荐的活塞旋转机械的实施例的其他特征之外，还可以提及以下内容：

-当使用如旋转发动机的推荐的设备时，燃烧室的形状是最佳的(半球状)，其相当于产生对于工作过程有利的条件的实际可能性。因此，工作混合物的燃烧效率与热力学效率至少不低于传统内燃机中，或者，此外，如今正最广泛使用的余摆线型旋转发动机(汪克尔发动机)中的燃烧效率与热力学效率；因此，确保了高效率(首要的，燃料效率)以及对环境标准的适应性。

-热因子与余摆线型和传统动力单元中的相比不明显得多。原因在 于，判别式结构的“深度”对称(相对于纵轴线)。对判别式机械对称的特定特征的评价将通过这方面进行解释，即其不仅特征化了这种机械的非常适当的几何形状与其中的工作腔的布置，而且包括温度、运动学以及动力因素领域为中心的事实。后者的事实，尤其通过为转子与定子选择必要的材料，能够明显降低转子-定子结构中的热负荷的不平衡与热变形。按顺序，这实际上完全程度地排除了在转子-定子对中寄生动力接触的出现，即，在长时间运行中，其极大地降低了磨损以及由热条件调节的干扰的危险。

-高的比因子(例如判别式压缩机的比容量为余摆线型压缩机的两倍)，不允许失去新的活塞旋转动力单元的优势，其由它们的比速度调节。如计算所示的，在给定的相似的输出特性处，无论何种应用，判别式机械的尺寸与重量均比往复式动力单元的尺寸与重量低3至4倍，并且比余摆线型单元的尺寸与重量低1.5至2倍。

工业实用性

推荐的容积式机械的实施例可以完全成功地应用于内燃机，泵或压缩机。

Claims (2)

1.一种容积式机械结构，其包括定子，偏心地安装于所述定子中的转子，包括大齿轮与小齿轮的行星轮系，其中，所述大齿轮被固定地布置于所述小齿轮的外侧并且与之啮合，所述小齿轮被制造成能够围绕所述行星轮系的所述大齿轮运转，所述定子被连接至所述大齿轮，并且所述转子被连接至所述行星轮系的所述小齿轮，所述转子在其横截面中的外表面轮廓为直线族的包络线，并且直线族y_z被固定地连接至所述大齿轮，且由以下等式在O₁X₁Y₁坐标系中设立，所述坐标系起始于所述大齿轮的中心：

$y_z=\mathrm{tgA}\·x_1+\frac{\sin (B-A)}{\cos A}\·a,$

其中：A为所述直线y_z对于轴线O₁X₁的倾斜角度，(0≤A≤π)；

x₁为沿O₁X₁的所述直线y_z的当前点的坐标；

B为将所述O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至所述直线y_z的部分的倾斜角度，并且其由所述轴线O₁X₁计算得到(0≤B≤π，并且B≠A)；

a为将所述O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至所述直线y_z的部分的长度；

并且所述轮廓根据以下参数等式制造：

$x=e[\frac{z-1}{2}\cos \mathrm{\α}+\frac{z+1}{2}\cos \mathrm{\β}-a*\sin (B-A)\sin \mathrm{\γ})],$

$y=e[\frac{z-1}{2}\sin \mathrm{\α}-\frac{z+1}{2}\sin \mathrm{\β}+a*\sin (B-A)\cos \mathrm{\γ}],$

其中：x，y为沿OXY笛卡尔坐标系的轴X，Y的轮廓点的当前坐标，所述坐标系起始于所述小齿轮的中心；

e为偏心距(主轴部分和偏心轴部分的轴之间的距离)；

z为啮合参数，z＝2，3...；

α＝(z+1)Ψ，

Ψ为所述大齿轮相对于所述小齿轮的旋转角度，其由所述OXY坐标系中的所述X轴线计算作为参数，所述坐标系起始于所述小齿轮的中心，0≤Ψ≤2π，

β＝(z-1)ψ-2A，

γ＝ψ+A，

a*为限定为a*＝a/e的形式参数，并且满足以下条件：

$a*\≥\frac{z^2-1}{\left|\sin (B-A)\right|},$

并且所述定子在其横截面中的内表面轮廓由z+1个直线部分构成，它们中的每个均对应于以下参数等式制造：

$x_k=e[(z+1)\cos \mathrm{\δ}\cos \mathrm{\η}-a*\sin (B-A)\sin \mathrm{\ξ}],$

$y_k=e[(z+1)\sin \mathrm{\δ}\cos \mathrm{\η}+a*\sin (B-A)\cos \mathrm{\ξ}],$

其中：x_k，y_k为沿所述O₁X₁Y₁笛卡尔坐标系的所述轴X₁，Y₁的所述定子轮廓点的当前坐标，所述坐标系起始于所述大齿轮的中心；

k＝0，1，...z为直线部分的数量，

$\mathrm{\δ}=A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

π＝3，14，

$\mathrm{\η}=\mathrm{z\χ}+A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

x为所述小齿轮相对于所述大齿轮的旋转角度，其由所述O₁X₁Y₁坐标系中的所述轴线X₁计算作为参数，所述坐标系起始于所述大齿轮的中心，其中：

$\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤2\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果 $0\≤A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≤\mathrm{\π},$

$2\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤3\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果B-A＜0并且

$\mathrm{\π}\≤A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≤2\mathrm{\π},$ 或者如果B-A＞0并且 $A=\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≥\mathrm{\π},$

$3\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1})\≤\mathrm{z\χ}\≤4\mathrm{\π}-(A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}),$ 如果B-A＜0并且 $A+\frac{2\mathrm{k\π}}{z+1}\≥2\mathrm{\π},$

$\mathrm{\ξ}=A+2k\frac{\mathrm{\π}}{z+1},$

其中，所述定子轮廓的相邻直线部分在它们之间通过z+1个曲线部分共轭，后者的每个均被制造成对应于以下任一参数等式的拱形：

$x^{\′}=e[\frac{z+3}{2}\cos \mathrm{\θ}+\frac{z-1}{2}\cos \mathrm{\τ}-a*\sin (B-A)\sin \mathrm{\μ}],$

$y^{\′}=e[-\frac{z+3}{2}\sin \mathrm{\θ}+\frac{z-1}{2}\sin \mathrm{\τ}+a*\sin (B-A)\cos \mathrm{\μ}],$

其中，x’，y’为沿所述轴O₁X₁，O₁Y₁的共轭的拱形的当前坐标；

θ为在所述部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}(k+1)\mathrm{\π}-A,$

如果k为偶数，并且B-A＜0，或如果k为奇数，并且B-A＞0。

或θ为在所述部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k+z+1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}(k+z+2)\mathrm{\π}-A,$

如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＜0，或如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＞0，

$\mathrm{\τ}=\frac{(z+3)}{z-1}\mathrm{\θ}+2\frac{z+1}{z-1}A,$

$\mathrm{\μ}=\frac{2}{z-1}\mathrm{\θ}+\frac{z+1}{z-1}A,$

或者对于以下参数等式：

$x^{\′}=e[\frac{z+3}{2}\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+\frac{z-1}{2}\cos (\mathrm{\τ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})-a*\sin (B-A)\sin (\mathrm{\μ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})],$

$y^{\′}=e[-\frac{z+3}{2}\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+\frac{z-1}{2}\sin (\mathrm{\τ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})+a*\sin (B-A)\cos (\mathrm{\μ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z+1})],$

其中，θ为在所述部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k+1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A,$

如果z为奇数，k为奇数，并且B-A＜0；

或者θ为在所述部分上限定的参数

$\frac{z-1}{z+1}(k-1)\mathrm{\π}-A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z-1}{z+1}\mathrm{k\π}-A,$

如果z为奇数，k为偶数，并且B-A＞0。

2.一种容积式机械结构，其包括定子，偏心地安装于所述定子中的转子，包括大齿轮与小齿轮的行星轮系，其中，所述小齿轮被布置于所述大齿轮的内侧上并且与之啮合，所述小齿轮被固定地安装，并且所述大齿轮被制造成能够围绕所述行星轮系的所述小齿轮运转，所述定子被连接至所述小齿轮，并且所述转子被连接至所述行星轮系的所述大齿轮，所述转子在其横截面中的外表面轮廓为直线族的包络线，并且直线族y_z被固定地连接至所述小齿轮，且由以下等式在O₁X₁Y₁坐标系中设立，所述坐标系起始于所述大齿轮的中心：

$y_z=\mathrm{tgA}\·x_1+\frac{\sin (B-A)}{\cos A}\·a,$

其中：A为所述直线y_z对于轴线O₁X₁的倾斜角度，(0≤A≤π)；

x₁为沿O₁X₁的所述直线y_z的当前点的坐标；

B为将所述O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至所述直线y_z的部分的倾斜角度，并且其由所述轴线O₁X₁计算得到(0≤B≤π，并且B≠A)；

a为将所述O₁X₁Y₁坐标系的起始点O₁连接至所述直线y_z的部分的长度；

并且所述转子的外表面轮廓根据以下参数等式制造：

$x=e[\frac{z+2}{2}\cos {\mathrm{\α}}_1+\frac{z}{2}\cos {\mathrm{\β}}_1-a*\sin (B-A)\sin {\mathrm{\γ}}_1)],$

$y=e[-\frac{z+2}{2}\sin {\mathrm{\α}}_1-\frac{z}{2}\sin {\mathrm{\β}}_1+a*\sin (B-A)\cos {\mathrm{\γ}}_1)],$

其中：x，y为沿OXY笛卡尔坐标系的轴X，Y的轮廓点的当前坐标，所述坐标系起始于所述大齿轮的中心；

e为偏心距(主轴部分和偏心轴部分的轴之间的距离)；

z为啮合参数，z＝2，3...；

a*为限定为a*＝a/e的形式参数，并且满足以下条件：

$a*\≥\frac{z(z+2)}{\left|\sin (B-A)\right|},$

α₁＝zt

t为所述小齿轮相对于所述大齿轮的旋转角度，其由所述OXY坐标系中的所述轴线X计算作为参数，所述坐标系起始于所述大齿轮的中心，其中0≤t≤2π；

β₁＝(z+2)t+2A，

γ₁＝t+A，

并且所述定子在其横截面中的所述内表面轮廓由z个直线部分构成，它们中的每个均对应于以下参数等式制造：

$x_n=e[z\cos {\mathrm{\δ}}_1\cos {\mathrm{\η}}_1-a*\sin (B-A)\sin {\mathrm{\ξ}}_1],$

$y_n=e[z\sin {\mathrm{\δ}}_1\cos {\mathrm{\η}}_1+a*\sin (B-A)\cos {\mathrm{\ξ}}_1],$

其中：x_n，y_n为沿所述O₁X₁Y₁笛卡尔坐标系的所述轴X₁，Y₁的所述定子轮廓点的当前坐标，所述坐标系起始于所述小齿轮的中心；

n＝0，1，...(z-1)为直线部分的数量，

${\mathrm{\δ}}_1=A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z},$

π＝3，14，

${\mathrm{\η}}_1=(z+1)\mathrm{\ρ}-(A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z}),$

ρ为所述大齿轮相对于所述小齿轮的旋转角度，其由所述O₁X₁Y₁坐标系中的所述轴线X₁计算作为参数，所述坐标系起始于所述小齿轮的中心，其中：

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤\mathrm{\π}+(A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}),$ 如果 $0\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤\mathrm{\π},$

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-\mathrm{\π}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z},$ 如果B-A＜0，并且

$\mathrm{\π}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≤2\mathrm{\π},$ 或者如果B-A＞0并且 $A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≥\mathrm{\π},$

$A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-2\mathrm{\π}\≤(z+1)\mathrm{\ρ}\≤A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}-\mathrm{\π},$ 如果B-A＜0并且 $A+\frac{2\mathrm{n\π}}{z}\≥2\mathrm{\π},$

${\mathrm{\ξ}}_1=A+2n\frac{\mathrm{\π}}{z},$

其中，所述定子轮廓的相邻直线部分在它们之间通过z个曲线部分共轭，后者的每个均被制造成对应于以下任一参数等式的拱形：

$x^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\cos \mathrm{\θ}+\frac{z+2}{2}\cos {\mathrm{\τ}}_1-a*\sin (B-A)\sin {\mathrm{\μ}}_1],$

$y^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\sin \mathrm{\θ}-\frac{z+2}{2}\sin {\mathrm{\τ}}_1+a*\sin (B-A)\cos {\mathrm{\μ}}_1],$

其中，x’，y’为沿所述轴O₁X₁，O₁Y₁的共轭的拱形的当前坐标；

θ为在所述部分上限定的参数

$\frac{z+2}{z}\mathrm{k\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}(k+1)\mathrm{\π}+A,$

如果k为偶数，并且B-A＜0，或如果k为奇数，并且B-A＞0，

或θ为在所述部分上限定的参数

$\frac{z+2}{z}(k+z)\mathrm{\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}(k+z+1)\mathrm{\π}+A,$

如果z为奇数，k为奇数，并且B-A＜0，或如果z为奇数，k为偶数，并且B-A＞0

${\mathrm{\τ}}_1=\frac{z-2}{z+2}\mathrm{\θ}-\frac{2z}{z+2}A,$

${\mathrm{\μ}}_1=\frac{2}{z+2}\mathrm{\θ}+\frac{z}{z+2}A,$

或者对于以下参数等式：

$x^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\cos (\mathrm{\θ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z})+\frac{z+2}{2}\cos ({\mathrm{\τ}}_1-\frac{2\mathrm{\π}}{z})-a*\sin (B-A)\sin ({\mathrm{\μ}}_1+\frac{2\mathrm{\π}}{z})],$

$y^{\′}=e[\frac{z-2}{2}\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2\mathrm{\π}}{z})-\frac{z+2}{2}\sin ({\mathrm{\τ}}_1^{\′}-\frac{2\mathrm{\π}}{z})+a*\sin (B-A)\cos ({\mathrm{\μ}}_1+\frac{2\mathrm{\π}}{z})],$

其中，θ为在所述部分上限定的参数

$\frac{z+2}{z}(k-1)\mathrm{\π}+A\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{z+2}{z}\mathrm{k\π}+A,$

如果z为偶数，k为奇数，并且B-A＜0，或者如果z为偶数，k为偶数，并且B-A＞0。

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