高效率齿型的转子组技术领域
本发明涉及一种转子组，尤其涉及该转子组中的公转子与母转子
的啮接关系。
背景技术
一般而言，螺旋压缩机之转子组包括有公转子和母转子，公转子
和母转子相互啮接旋转，以控制进、出口的流体介质，由于此螺旋转
子并非对称，故有较复杂的齿型曲线。为了改进此种压缩机之工作续
效和生产技术，而有不同的问题产生，例如：为了改进转子的工作效
率，转子、壳体的尺寸及间隙公差、气封线的长度及回吹口的面积皆
需列入考虑。
现有技术之螺旋压缩机是以减少回吹口面积来增进工作效率，然
而提高工作效率与生产技术并未考虑周全；首先，气封线的长度亦会
影响工作效率，气封线是指转子间的接触线，当气封线过长时，间隙
增加，即会降低工作效率；而回吹口之面积过大时，流体亦会从高压
室泄漏至低压室，工作效率亦会随之降低。
再者，转子组是以公转子为主动转子，当作为从动转子之母转子
具有较大的反向力矩時，則母转子於运转过程中会产生追撞公转子之
情形，使转子组于运转过程中会产生异音及不正常振动，进而使压缩
机的耗功增加。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种高效率齿型的转子组
，旨在解决上述的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的高效率齿型的转子组，其应用于一气体压缩装置，该转
子组包含：一母转子，其具有复数个第一齿牙单元，各该第一齿牙单
元之齿型由复数个母齿线段所形成；以及一公转子，其连接于该气体
压缩装置之一驱动模块，并啮合于该母转子，该公转子具有复数个第
二齿牙单元，各该第二齿牙单元之齿型由复数个公齿线段所形成，在
该公转子受该驱动模组驱使而转动时，该公转子则带动该母转子转
动；其中，该复数个母齿线段中之部分该母齿线段是对应于该复数个
公齿线段之部分该公齿线段所衍生，且该复数个公齿线段之另一部分
该公齿线段是对应于该复数个母齿线段中之部分该母齿线段所衍生。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)此高效率齿型之转
子组可由母转子之第一齿牙单元之齿型之各母齿线段，与公转子之第
二齿牙单元之齿型之各公齿线段的组成所相互对应衍生，使得转子组
之曲线的相对曲率较小，让母转子与公转子具有较佳的接触形状，可
缩短转子组的接触作用线，而形成较短的气封线，进而提升密封效果
进而增加压缩效率。(2)此高效率齿型之转子组可由母转子之第一齿
牙单元之齿型与公转子之第二齿牙单元之齿型曲线具有较佳的齿型
比例角度，使得两者接触点的气动力矩总和相对较小，以降低公转子
的力矩，且母转子力矩为正向，可避免母转子于运转过程中会产生追
撞公转子之情形，进而使转子组于运转过程中较为稳定以减少不必要
的运转震动及异音产生，而减少运转磨耗的产生机率以延长转子组的
使用期限，并降低压缩机的耗功。(3)此高效率齿型之转子组可由母
转子之第一齿牙单元之齿型之各母齿线段，与公转子之第二齿牙单元
之齿型之各公齿线段相互对应衍生，而提高转子组运转时之面积利用
系数，而达到较高的运转风量，及降低气体压缩机在同排量的制造成
本。(4)此高效率齿型之转子组可由母转子与公转子之啮合点位于两
者节圆之交点，以达到降低运转时的噪音音量之功效。
附图说明
图1为本发明第一实施例之第一示意图。
图2为本发明之高效率齿型之转子组之第一实施例之第二示意
图。
图3为本发明之高效率齿型之转子组之第二实施例之示意图。
图4为本发明之高效率齿型之转子组之第三实施例之示意图。
图5为现有转子组之力矩曲线图。
图6为本发明之高效率齿型之转子组力矩曲线图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
根据本发明之一目的，提出一种高效率齿型之转子组，其应用于
气体压缩装置，转子组包含母转子及公转子。母转子具有复数个第一
齿牙单元，各第一齿牙单元之齿型由复数个母齿线段所形成。公转子
连接于气体压缩装置之驱动模组，并啮合于母转子，公转子具有复数
个第二齿牙单元，各第二齿牙单元之齿型由复数个公齿线段所形成，
在公转子受驱动模组驱使而转动时，公转子则带动母转子转动。其中，
复数个母齿线段中之部分母齿线段对应于复数个公齿线段之部分公
齿线段所衍生，且复数个公齿线段之另一部分公齿线段对应于复数个
母齿线段中之部分母齿线段所衍生。
较佳地，复数个母齿线段可包含第一母齿线段、第二母齿线段、
第三母齿线段、第四母齿线段、第五母齿线段及第六母齿线段，各第
一齿牙单元之齿型由第一母齿线段、第二母齿线段、第三母齿线段、
第四母齿线段、第五母齿线段及第六母齿线段依序连接所形成，且复
数个公齿线段可包含第一公齿线段、第二公齿线段、第三公齿线段、
第四公齿线段、第五公齿线段及第六公齿线段，各第二齿牙单元之齿
型由第一公齿线段、第二公齿线段、第三公齿线段、第四公齿线段、
第五公齿线段及第六公齿线段依序连接所形成。
较佳地，第一公齿线段可对应于第一母齿线段所衍生，第二母齿
线段可对应于第二公齿线段所衍生，第三母齿线段可对应于第三公齿
线段所衍生，第四母齿线段可对应于第四公齿线段所衍生，第五母齿
线段可对应于第五公齿线段所衍生，第六公齿线段可对应于第六母齿
线段所衍生。
较佳地，第一母齿线段位于母转子之母齿顶圆上，第二母齿线段
相切于第一母齿线段，第三母齿线段与第二母齿线段相切，第四母齿
线段与第三母齿线段相切，第五母齿线段与第四母齿线段相切，第六
母齿线段与第五母齿线段相切，且第二公齿线段相切于第一公齿线
段，第三公齿线段与第二公齿线段相切，第四公齿线段与第三公齿线
段相切，第五公齿线段与第四公齿线段相切，第六公齿线段与第五公
齿线段相切，第四公齿线段连接于公转子之公齿顶圆上。
较佳地，公齿顶圆之外径可介于母转子与公转子之中心距之
1.24～1.35倍。
较佳地，母齿顶圆之外径可介于母转子与公转子之中心距之
1.03～1.11倍。
较佳地，公转子及母转子之齿牙单元数比可为5对6。
较佳地，公转子与母转子之啮合点位于公转子之节圆与母转子之
节圆之交点。
以下将参照相关图式，说明依本发明之高效率齿型之转子组之实
施例，为使便于理解，下述实施例中之相同元件是以相同之符号标示
来说明。
请参阅第1图及第2图，其分别为本发明之高效率齿型之转子组
之第一实施例之第一示意图及第二示意图。如图所示，本发明之高效
率齿型之转子组1可应用于气体压缩装置2，转子组1包含母转子10
及公转子11。母转子10具有复数个第一齿牙单元100，各第一齿牙
单元100之齿型由复数个母齿线段101所形成。公转子11连接于气
体压缩装置2之驱动模组20，并啮合于母转子10，公转子11具有复
数个第二齿牙单元110，各第二齿牙单元110之齿型由复数个公齿线
段111所形成，在公转子11受驱动模组20驱使而转动时，公转子11
则带动母转子10转动。其中，复数个母齿线段101中之部分母齿线
段101对应于复数个公齿线段111之部分公齿线段111所衍生，且复
数个公齿线段111之另一部分公齿线段111对应于复数个母齿线段
101中之部分母齿线段101所衍生。
具体而言，本发明之高效率齿型之转子组1可应用于气体压缩装
置2，如空调机或冷冻机等的冷冻空调循环的螺旋气体压缩机。之高
效率齿型之转子组1可由母转子10之第一齿牙单元100之齿型之各
母齿线段101，与公转子11之第二齿牙单元110之齿型之各公齿线
段111相互对应衍生，使得转子组1之曲线的相对曲率较小，让母转
子10与公转子11的组成更加合理，可缩短转子组1的接触作用线，
而形成较短的气封线，进而提升密封效果进而增加压缩效率。因此，
本发明之高效率齿型之转子组1设置了母转子10及公转子11。母转
子10本体上具有复数个第一齿牙单元100，各第一齿牙单元100之
齿型由复数个母齿线段101所形成，而公转子11本体上亦具有复数
个第二齿牙单元110，各第二齿牙单元110之齿型由复数个公齿线段
111所形成，复数个母齿线段101中之部分母齿线段101可对应于复
数个公齿线段111之部分公齿线段111所衍生，且复数个公齿线段111
之另一部分公齿线段111亦可对应于复数个母齿线段101中之部分母
齿线段101所衍生。
在公转子11受气体压缩装置2之驱动模块20驱使而转动时，公
转子11则可带动母转子10转动，以控制气体的进流量与出流量。同
时，利用母转子10与公转子11不对称的齿型设计，以提升密封效果、
利于润滑膜形成并减少磨损。
请参阅第3图，其为本发明之高效率齿型之转子组之第二实施例
之示意图。并请一并参阅第1图及第2图。如图所示，本实施例中之
高效率齿型之转子组与上述第一实施例之高效率齿型之转子组所述
的相同元件的作动方式相似，故不在此赘述。然而，值得一提的是，
在本实施例中，复数个母齿线段101可包含第一母齿线段101a、第
二母齿线段101b、第三母齿线段101c、第四母齿线段101d、第五母
齿线段101e及第六母齿线段101f，各第一齿牙单元100之齿型由第
一母齿线段101a、第二母齿线段101b、第三母齿线段101c、第四母
齿线段101d、第五母齿线段101e及第六母齿线段101f依序连接所形
成，且复数个公齿线段111可包含第一公齿线段111a、第二公齿线段
111b、第三公齿线段111c、第四公齿线段111d、第五公齿线段111e
及第六公齿线段111f，各第二齿牙单元110之齿型由第一公齿线段
111a、第二公齿线段111b、第三公齿线段111c、第四公齿线段111d、
第五公齿线段111e及第六公齿线段111f依序连接所形成。
进一步而言，第一公齿线段111a可对应于第一母齿线段101a所
衍生，第二母齿线段101b可对应于第二公齿线段111b所衍生，第三
母齿线段101c可对应于第三公齿线段111c所衍生，第四母齿线段
101d可对应于第四公齿线段111d所衍生，第五母齿线段101e可对应
于第五公齿线段111e所衍生，第六公齿线段111f可对应于第六母齿
线段101f所衍生。
举例而言，本发明之第一齿牙单元100之齿型由复数个母齿线段
101依序连接所形成，复数个母齿线段101依序包含了第一母齿线段
101a、第二母齿线段101b、第三母齿线段101c、第四母齿线段101d、
第五母齿线段101e及第六母齿线段101f；而各第二齿牙单元110之
齿型由复数个公齿线段111依序连接所形成，复数个公齿线段111依
序包含了第一公齿线段111a、第二公齿线段111b、第三公齿线段111c、
第四公齿线段111d、第五公齿线段111e及第六公齿线段111f，各第
二齿牙单元110之齿型由第一公齿线段111a、第二公齿线段111b、
第三公齿线段111c、第四公齿线段111d、第五公齿线段111e及第六
公齿线段111f。
较佳地，公转子11之第一公齿线段111a可对应于母转子10之
第一母齿线段101a所衍生，母转子10之第二母齿线段101b可对应
于公转子11之第二公齿线段111b所衍生，母转子10之第三母齿线
段101c可对应于公转子11之第三公齿线段111c所衍生，母转子10
之第四母齿线段101d可对应于公转子11之第四公齿线段111d所衍
生，母转子10之第五母齿线段101e可对应于公转子11之第五公齿
线段111e所衍生，公转子11之第六公齿线段111f可对应于母转子
10之第六母齿线段101f所衍生。
由此，利用母转子10之第一齿牙单元100之齿型与公转子11之
第二齿牙单元110之齿型曲线具有较佳的齿型比例角度，使得两者接
触点的气动力矩总和相对较小，以降低公转子11的力矩，且母转子
10力矩为正向，可避免母转子10于运转过程中会产生追撞公转子11
之情形，进而使转子组1于运转过程中较为稳定以减少不必要的运转
震动及异音产生，而减少运转磨耗的产生机率以延长转子组1的使用
期限，并降低压缩机耗功。
此外，第一母齿线段101a可位于母转子10之母齿顶圆102上，
第二母齿线段101b可相切于第一母齿线段101a，第三母齿线段101c
可与第二母齿线段101b相切，第四母齿线段101d可与第三母齿线段
101c相切，第五母齿线段101e可与第四母齿线段101d相切，第六母
齿线段101f可与第五母齿线段101e相切，且第二公齿线段111b可
相切于第一公齿线段111a，第三公齿线段111c可与第二公齿线段111b
相切，第四公齿线段111d可与第三公齿线段111c相切，第五公齿线
段111e可与第四公齿线段111d相切，第六公齿线段111f可与第五公
齿线段111e相切，第四公齿线段111d可连接于公转子11之公齿顶
圆112上。
也就是说，由于母转子10与公转子11的齿型曲线在设计时须依
循啮合定律，即任何经过接触点与公转子10、母转子20建立的公法
线必须经过节点，且依其效率需求选择不同的弧线依序连接，更于两
相邻的母齿线段101，及两相邻的公齿线段111的相连处设定为最少
为相切连续的限制条件，以使齿型曲线于避免转子组1运转时产生干
涉。
请参阅第4图至第6图，其分别为本发明之高效率齿型之转子组
之第三实施例之示意图，及习知转子组之力矩曲线图与本发明之高效
率齿型之转子组力矩曲线图。并请一并参阅第1图至第3图。如图所
示，本实施例中之高效率齿型之转子组与上述各实施例之高效率齿型
之转子组所述的相同元件的作动方式相似，故不在此赘述。然而，值
得一提的是，在本实施例中，公齿顶圆112之外径可介于母转子10
与公转子11之中心距A之1.24～1.35倍。
再者，母齿顶圆102之外径可介于母转子10与公转子11之中心
距A之1.03～1.11倍。
具体而言，本发明可由将公齿顶圆112之外径设计为介于两转子
之中心距A之1.24～1.35倍，母转子10之母齿顶圆102之外径设计
为介于两转子之中心距A之的1.03～1.11倍，以获得提升密封效果，
并可增加压缩效率。
进一步而言，公转子11与母转子10之啮合点B可位于公转子
11之节圆11a与母转子10之节圆10a之交点。由此，可使得转子组
1运转时所产生之噪音音量较小。
进一步而言，本发明之高效率齿型之转子组1由上述结构设计，
同样在125±5mm的中心距及接近风量下，在水冷工况下，面积利用
率从0.3833提升到0.4343。并且，本发明之高效率齿型之转子组1
利用理论包封线长度从158mm缩小到118mm，使得理论等墒效率从
91.47提升到92.76。再者，现有之转子组之母转子力矩所受的力(牛
顿-米)的百分比会有零以下的状态(如第5图所示，A1表示母转子，
A2表示公转子)，而本发明之高效率齿型之转子组1的母转子力矩受
力的百分比则都处于正数(如第6图所示，B1表示母转子，B2表示
公转子)。
上述各实施例中，公转子11及母转子10之齿牙单元数比较佳可
为5对6。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精
神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之权利要
求范围中。