CN210509375U - 流体能量转换装置及转子发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体能量转换装置及转子发动机。包括定子和位于定子内腔中的转子，定子与转子之间形成密闭的工作腔，转子周向上均匀设置有四只行星辊，工作腔横截面的外轮廓线是由第一、第二、第三、第四圆弧线、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八曲线连接而成的闭合线，工作腔横截面的内轮廓线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，行星辊横截面的轮廓线是由第五、第六线、第七、第八圆弧线、第九、第十、第十一、第十二曲线连接而成的闭合线。本实用新型能够同时满足流体容积可变、流体可靠密封和转子相对于定子内腔同轴线旋转的要求，以提升流体能量转换装置和转子发动机的性能。

Description

流体能量转换装置及转子发动机

技术领域

本实用新型涉及一种流体能量转换装置及转子发动机，可通过流体容积变化，将流体压力势能转换为驱动扭矩，或将输入扭矩转换为流体动能或势能，主要应用于内燃机、汽轮机、水轮机、压缩机、气动马达、液压马达、流体泵、真空泵等领域。

背景技术

目前，许多流体能量转换装置是通过流体的容积变化来实现能量的转换或流体的输送，而流体容积的变化大多是通过定子与转子之间的相对旋转运动来实现，如转子发动机、汽轮机、水轮机、压缩机、气动马达、液压马达、液压泵、真空泵等。这些装置设备的机械结构形式种类较多，有叶片式、叶轮式、涡轮式、涡旋式、转轮式、旋片式、旋摆式、滑片式、齿轮式、螺杆式、罗茨式、爪式等，但这些结构形式均无法同时满足流体容积可变、流体可靠密封和转子相对于定子内腔同轴线旋转的要求，从而导致一些缺陷的存在。

一、叶片式：如汽轮机转子上的叶片，大量叶片在转子上按一定方式排列、组合，主要是动能的转换，压力势能转换较少。

缺陷：密封性差，转换效率低，结构复杂。

二、转轮式：如水轮机转子上的转轮，通过转子上的多个转轮实现对水流势能、动能的转换。

缺陷：密封性差，转换效率低，震动大。

三、旋片式：缸体内偏心配置的转子旋转时，迫使转子纵向凹槽内的滑片紧贴缸壁沿径向自由滑动，促使流体循环进出，主要应用于液体马达、气动马达、压缩机、真空泵等。

缺陷：旋片与转子和泵腔之间存在滑动摩擦，旋片不仅作直线往复运动、还作偏心旋转，密封性不高，转速不高，磨损、能耗、震动较大。

四、旋摆式：转子在缸体内绕偏心轴转动，通过滑片或滑阀分隔流体，使相隔容积发生周期性变化, 促使流体进出。主要应用于真空泵等。

缺陷：密封性差，动平衡性能较差，磨损较大，振动噪音大，转速低，能效低。

五、螺杆式：通过缸内一对互相啮合的螺旋形阴阳转子（螺杆）的反向转动，促使流体进出（或压缩），主要应用于液体泵、压缩机、真空泵、鼓风机等。

缺陷：加工及装配难度均较大，螺杆外形及动态啮合方式决定其密封效果难以提高，间隙泄漏较大，成本高，体积大、排量较小，某些情况下震动较大。

六、罗茨式：通过缸内两个相互啮合的罗茨转子（8字形、三叶形、四叶形）的同步、反向旋转，促使流体循环进出，主要应用于压缩机、真空泵、鼓风机等。

缺陷：转子外形及啮合方式导致其密封效果难以提高，间隙泄漏较大，能效不高，加工难度大。

七、涡旋式：由两个双函数方程型线的动、静涡盘相互啮合而成，动盘在偏心轴驱动下，绕静盘基圆中心做很小半径的平移偏心转动（不自转），流体在动、静涡盘啮合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心的轴向孔连续排出，主要应用于压缩机等。

缺陷：密封性差，间隙泄漏较大、压缩比低，动盘的偏心运动限制了转速提高、且带有震动，容积流量较低。

八、叶轮式：如燃气轮机和喷气发动机，其叶轮一般由轮盘、轮盖和叶片等部件组成。流体在叶轮叶片的作用下，随叶轮作高速旋转，流体受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使它通过叶轮后的压力得到提高。

缺陷：较低压缩比影响燃料燃烧效率，噪音大。

九、涡轮式：如燃气轮机和喷气发动机，其涡轮是利用具有能量的流体冲击其旋浆式叶片，推动与涡轮连接的主轴旋转，将流体的动能转换成机械能。

缺陷：涡轮对燃气动能的转换利用率较低、容易给喷气造成紊流。

十、转子发动机：将燃气膨胀的压力势能转化为输出轴的驱动扭矩，转换效率高，但目前只有马自达转子发动机（汪克尔）的技术相对成熟。

缺陷：其三角转子三个顶部与定子壁之间一直处于位置不断变化的滑动摩擦中，磨损较大，影响流体的密封效果，油耗高、排放高；压缩比低，燃料的燃烧效率低、排放高；狭长的燃烧室形状也影响火焰传播速度，进一步影响燃料的燃烧效率。转子在定子内相对于定子作偏心旋转，转子在绕输出轴中心公转的同时还绕输出轴上的凸轴中心自转，故难以给转子提供良好润滑冷却，震动及能量损耗较大。发动机的压缩比较低，使得燃烧不能够充分，燃烧效率低，排放难达标，狭长的燃烧室形状也影响火焰传播速度，进一步影响燃料的燃烧效率，并且低压缩比导致只能采取点燃方式而不能采用压燃方式，即只能使用汽油作为燃料而不能使用柴油。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种流体能量转换装置，使其能够同时满足流体容积可变、流体可靠密封和转子相对于定子内腔同轴线旋转的要求，以提升流体能量转换装置的性能。

本实用新型的另一目的是提供一种转子发动机，使其能够同时满足流体容积可变、流体可靠密封和转子相对于定子内腔同轴线旋转的要求，以提升转子发动机的性能。

本实用新型所述流体能量转换装置，包括定子和位于定子内腔中的转子，转子通过转子轴可旋转地支撑在定子的两端，所述转子为圆柱体形，其在定子内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子转动配合的定子的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽，使定子与转子之间形成密闭工作腔，该工作腔横截面的内轮廓线为以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，该工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线、第二圆弧线、第三圆弧线、第四圆弧线、第一曲线、第二曲线、第三曲线、第四曲线、第五曲线、第六曲线、第七曲线和第八曲线连接而成的闭合线；在转子圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽，四个腔槽在转子周向上均匀布置，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与所述凹槽的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊，行星辊通过辊轴可旋转地支撑在转子的两端，且行星辊与腔槽同轴线，行星辊横截面的轮廓线是由第五圆弧线、第六圆弧线、第七圆弧线、第八圆弧线、第九曲线、第十曲线、第十一曲线和第十二曲线连接而成的闭合线，是关于行星辊横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第九曲线与第十一曲线相对于横坐标轴对称，第九曲线的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b。

第五圆弧线与第六圆弧线、以及第七圆弧线与第八圆弧线分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁。

所述工作腔横截面的外轮廓线中，第一圆弧线连接在第一曲线与第八曲线之间，第二圆弧线连接在第二曲线与第三曲线之间，第三圆弧线连接在第四曲线与第五曲线之间，第四圆弧线连接在第六曲线与第七曲线之间，第一曲线与第二曲线连接，第三曲线与第四曲线连接，第五曲线与第六曲线连接，第七曲线与第八曲线连接，第一、第二、第三、第四圆弧线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的的圆弧线，工作腔横截面的外轮廓线是关于转子横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第一圆弧线与第二圆弧线、第一曲线与第二曲线分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

第二曲线的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)。

其中R₁为行星辊轴线与转子轴线之间的距离，R₂为转子的半径，R₃为工作腔横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线的半径。

所述行星辊在腔槽内与腔槽转动配合，行星辊的两端面与腔槽的两端面及所述凹槽的两侧面贴合。

在转子端面侧设置有行星辊同步控制机构，当转子旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊相对于定子只作没有自转的圆周平移运动。

在定子上开设有与所述工作腔相通的四个流体进口和四个流体出口，四个流体进口在定子内壁上的贯通口分别位于第一曲线与第二曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第一曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第三曲线与第四曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第三曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第五曲线与第六曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第五曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线与第八曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第七曲线所对应的定子内壁曲面一侧；四个流体出口在定子内壁上的贯通口分别位于第一曲线与第二曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第二曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第三曲线与第四曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第四曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第五曲线与第六曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第六曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线与第八曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第八曲线所对应的定子内壁曲面一侧。

所述流体进口在定子内壁上的贯通口位于第一曲线、第三曲线、第五曲线、第七曲线所对应的定子内壁曲面上；所述流体出口在定子内壁上的贯通口位于第二曲线、第四曲线、第六曲线、第八曲线所对应的定子内壁曲面上。

位于第一曲线和第二曲线所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口，以及位于第三曲线和第四曲线所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口，以及位于第五曲线和第六曲线所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口，以及位于第七曲线和第八曲线所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口能够同时分别被第九曲线、第十曲线、第十一曲线、第十二曲线所对应的行星辊曲面遮盖。

作为另一种选择，所述流体进口、流体出口在定子内壁上的贯通口还可位于定子端部内壁上。

当转子旋转至所述的定子内壁棱线与第九曲线、第十曲线、第十一曲线、第十二曲线所对应的行星辊曲面接触时，四个流体进口和四个流体出口能够同时分别与该行星辊曲面与定子内壁之间所形成的八个密闭空间接通。

本实用新型所述转子发动机，包括定子和位于定子内腔中的转子，转子通过转子轴可旋转地支撑在定子的两端，所述转子为圆柱体形，其在定子内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子转动配合的定子的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽，使定子与转子之间形成密闭工作腔，该工作腔横截面的内轮廓线为以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，该工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线、第二圆弧线、第三圆弧线、第四圆弧线、第一曲线、第二曲线、第三曲线、第四曲线、第五曲线、第六曲线、第七曲线和第八曲线连接而成的闭合线；在转子圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽，四个腔槽在转子周向上均匀布置，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与所述凹槽的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊，行星辊通过辊轴可旋转地支撑在转子的两端，且行星辊与腔槽同轴线，行星辊横截面的轮廓线是由第五圆弧线、第六圆弧线、第七圆弧线、第八圆弧线、第九曲线、第十曲线、第十一曲线和第十二曲线连接而成的闭合线，是关于行星辊横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第九曲线与第十一曲线相对于横坐标轴对称，第九曲线的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b。

第五圆弧线与第六圆弧线、以及第七圆弧线与第八圆弧线分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁。

所述工作腔横截面的外轮廓线中，第一圆弧线连接在第一曲线与第八曲线之间，第二圆弧线连接在第二曲线与第三曲线之间，第三圆弧线连接在第四曲线与第五曲线之间，第四圆弧线连接在第六曲线与第七曲线之间，第一曲线与第二曲线连接，第三曲线与第四曲线连接，第五曲线与第六曲线连接，第七曲线与第八曲线连接，第一、第二、第三、第四圆弧线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的的圆弧线，工作腔横截面的外轮廓线是关于转子横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第一圆弧线与第二圆弧线、第一曲线与第二曲线分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

第二曲线的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)。

其中R₁为行星辊轴线与转子轴线之间的距离，R₂为转子的半径，R₃为工作腔横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线的半径。

所述行星辊在腔槽内与腔槽转动配合，行星辊的两端面与腔槽的两端面及所述凹槽的两侧面贴合，在第九、第十一曲线所对应的行星辊曲面上沿横向开设有导气槽。

在转子端面侧设置有行星辊同步控制机构，当转子旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊相对于定子只作没有自转的圆周平移运动。

在定子上开设有与所述工作腔相通的二个流体进口和二个流体出口，二个流体进口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线与第四曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第三曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线与第八曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第七曲线所对应的定子内壁曲面一侧；二个流体出口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线与第四曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第四曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线与第八曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第八曲线所对应的定子内壁曲面一侧。

在定子上安装有喷油嘴，当两只行星辊位于以转子横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上时，第九曲线所对应的行星辊曲面与第一、第二曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间，以及第十一曲线所对应的行星辊曲面与第五、第六曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间与喷油嘴接通。

本实用新型所述转子发动机，包括定子和位于定子内腔中的转子，转子通过转子轴可旋转地支撑在定子的两端，所述转子为圆柱体形，其在定子内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子转动配合的定子的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽，使定子与转子之间形成密闭工作腔，该工作腔横截面的内轮廓线为以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，该工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线、第二圆弧线、第三圆弧线、第四圆弧线、第一曲线、第二曲线、第三曲线、第四曲线、第五曲线、第六曲线、第七曲线和第八曲线连接而成的闭合线；在转子圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽，四个腔槽在转子周向上均匀布置，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与所述凹槽的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊，行星辊通过辊轴可旋转地支撑在转子的两端，且行星辊与腔槽同轴线，行星辊横截面的轮廓线是由第五圆弧线、第六圆弧线、第七圆弧线、第八圆弧线、第九曲线、第十曲线、第十一曲线和第十二曲线连接而成的闭合线，是关于行星辊横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第九曲线与第十一曲线相对于横坐标轴对称，第九曲线的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b。

第五圆弧线与第六圆弧线、以及第七圆弧线与第八圆弧线分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁。

所述工作腔横截面的外轮廓线中，第一圆弧线连接在第一曲线与第八曲线之间，第二圆弧线连接在第二曲线与第三曲线之间，第三圆弧线连接在第四曲线与第五曲线之间，第四圆弧线连接在第六曲线与第七曲线之间，第一曲线与第二曲线连接，第三曲线与第四曲线连接，第五曲线与第六曲线连接，第七曲线与第八曲线连接，第一、第二、第三、第四圆弧线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的的圆弧线，工作腔横截面的外轮廓线是关于转子横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第一圆弧线与第二圆弧线、第一曲线与第二曲线分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

第二曲线的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)。

其中R₁为行星辊轴线与转子轴线之间的距离，R₂为转子的半径，R₃为工作腔横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线的半径。

所述行星辊在腔槽内与腔槽转动配合，行星辊的两端面与腔槽的两端面及所述凹槽的两侧面贴合，在第九、第十一曲线所对应的行星辊曲面上沿横向开设有导气槽。

在转子端面侧设置有行星辊同步控制机构，当转子旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊相对于定子只作没有自转的圆周平移运动。

在定子上开设有与所述工作腔相通的二个流体进口和二个流体出口，二个流体进口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线与第四曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第三曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线与第八曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第七曲线所对应的定子内壁曲面一侧；二个流体出口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线与第四曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第四曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线与第八曲线连接点所对应的定子内壁棱线附近的第八曲线所对应的定子内壁曲面一侧。

在定子上安装有喷油嘴和火花塞，当两只行星辊位于以转子横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上时，第九曲线所对应的行星辊曲面与第一、第二曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间，以及第十一曲线所对应的行星辊曲面与第五、第六曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间与喷油嘴和火花塞接通。

所述行星辊同步控制机构包括两只中心齿轮、四只同步齿轮和四只中间齿轮，两只中心齿轮分别固定在定子的两端，且与转子同轴线，同步齿轮分别固定在辊轴的一端，中间齿轮可旋转地安装在转子端面，其分别位于中心齿轮与同步齿轮之间，且每只中间齿轮同时与一只中心齿轮和一只同步齿轮啮合。

本实用新型所述的流体能量转换装置由于具有该种结构，能够顺利地实现如下方式的能量转换：

一、高压流体经流体进口和流体出口进出后，能够带动转子旋转，从而将流体的能量转换为输出动力（如汽轮机、水轮机、气动马达、液压马达）；二、机械动力通过转子轴驱动转子旋转过程中，工作腔容积产生变化，流体在负压作用下从流体进口进入工作腔内，并在行星辊推挤作用下从流体出口排出，从而将机械能转换为流体动能实现流体输送（如压缩机、液压泵、真空泵、鼓风机）。该流体能量转换装置通过流体容积的变化来实现能量转换，其结构简单，流体密封性好，能量转换效率高，转子相对于定子内腔同轴线旋转，震动和噪音小。

本实用新型所述转子发动机通过气体容积的变化来实现能量转换，其结构简单，气体密封性好，能量转换效率高。转子相对于定子内腔同轴线旋转，震动和噪音小，并且有利于润滑油道和冷却液道的开设，可以使转子和行星辊得到可靠的润滑冷却。转子旋转过程中，行星辊的八个顶角棱线仅分别与定子内壁的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八曲线所对应的曲面接触，故行星辊的磨损小。该转子发动机可轻松实现高压缩比，大幅提高燃烧效率，可开发出多种高性能转子发动机。

附图说明

图1为本实用新型沿转子轴的剖视示意图。

图2为图1中沿A-A线的剖视旋转45°示意图（流体能量转换装置）。

图3为图1中沿A-A线的剖视旋转45°示意图（压燃式转子发动机）。

图4为图1中沿A-A线的剖视旋转45°示意图（火花塞点火式转子发动机）。

图5为图1中沿C-C线的剖视示意图。

图6至图10为图2所示流体能量转换装置中转子在定子内沿顺时针旋转90°的过程示意图。

图11至图15为图3所示转子发动机中转子在定子内沿顺时针旋转90°的过程示意图。

图16至图20为图4所示转子发动机中转子在定子内沿顺时针旋转90°的过程示意图。

图21为本实用新型在行星辊位于纵坐标轴上时定子、转子和行星辊的横截面轮廓线示意图。

图22为流体能量转换装置中行星辊的横截面示意图。

图23为转子发动机中行星辊的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：

如图1和图2所示，该流体能量转换装置，包括定子1和位于定子1内腔中的转子6，转子6通过转子轴7可旋转地支撑在定子1的两端，所述转子6为圆柱体形，其在定子1内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子6转动配合的定子1的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽9，使定子1与转子6之间形成密闭工作腔12，该工作腔12横截面的内轮廓线为以转子6轴心为圆心、转子6半径为半径的圆，该工作腔12横截面的外轮廓线是由第一圆弧线27、第二圆弧线18、第三圆弧线21、第四圆弧线24、第一曲线16、第二曲线17、第三曲线19、第四曲线20、第五曲线22、第六曲线23、第七曲线25、第八曲线26连接而成的闭合线。

如图21所示，第一圆弧线27为圆弧线B₁B₈，第二圆弧线18为圆弧线B₂B₃，第三圆弧线21为圆弧线为B₄B₅，第四圆弧线24为圆弧线B₆B₇，第一曲线16为曲线M₁B₁，第二曲线17为曲线M₁B₂，第三曲线19为曲线M₂B₃，第四曲线20为曲线M₂B₄，第五曲线22为曲线M₃B₅，第六曲线23为曲线M₃B₆，第七曲线25为曲线M₄B₇，第八曲线26为曲线M₄B₈。

在转子6圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽13，四个腔槽13在转子4周向上均匀布置，腔槽13横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽13的两端面分别与所述凹槽9的两侧面齐平，腔槽13内设置有行星辊8，行星辊8通过辊轴2可旋转地支撑在转子6的两端，且行星辊8与腔槽13同轴线。

如图21和图22所示，行星辊8横截面的轮廓线是由第五圆弧线35、第六圆弧线29、第七圆弧线31、第八圆弧线33、第九曲线28、第十曲线30、第十一曲线32和第十二曲线34连接而成的闭合线，第五圆弧线35为圆弧线D₁D₈，第六圆弧线29为圆弧线D₂D₃，第七圆弧线31为圆弧线D₄D₅，第八圆弧线33为圆弧线D₆D₇，第九曲线28为曲线D₁D₂，第十曲线30为曲线D₃D₄，第十一曲线32为曲线D₅D₆，第十二曲线34为曲线D₇D₈，该轮廓线是关于行星辊8横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形。

在以星辊8横截面中心点为原点的平面直角坐标系中（图22中的水平点画线为横坐标轴，垂直点画线为纵坐标轴），第九曲线28与第十一曲线32相对于横坐标轴对称，第九曲线28的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b。

第五圆弧线35与第六圆弧线29、以及第七圆弧线31与第八圆弧线33分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线（35、29、31、33）的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁。

如图21所示，所述工作腔12横截面的外轮廓线中，第一圆弧线27连接在第一曲线16与第八曲线26之间，第一圆弧线27的两个端点为B₁点和B₈点；第二圆弧线18连接在第二曲线17与第三曲线19之间，第二圆弧线18的两个端点为B₂点和B₃点；第三圆弧线21连接在第四曲线20与第五曲线22之间，第三圆弧线21的两个端点为B₄点和B₅点；第四圆弧线24连接在第六曲线23与第七曲线25之间，第四圆弧线24的两个端点为B₆点和B₇点。

第一曲线16与第二曲线17连接于M₁点，第三曲线19与第四曲线20连接于M₂点，第五曲线22与第六曲线23连接于M₃点，第七曲线25与第八曲线26连接于M₄点，第一、第二、第三、第四圆弧线27、18、21、24是以转子6轴心为圆心的圆弧线，工作腔12横截面的外轮廓线是关于转子6横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形。

在以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系中（图21中的水平点画线为横坐标轴，垂直点画线为纵坐标轴），第一圆弧线27与第二圆弧线18、第一曲线16与第二曲线17分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线16的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

第二曲线21的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

也就是说M1点的横坐标为0，纵坐标为R₂；B1点的横坐标为a·R₃/（R₃- R₁），纵坐标为b·R₃/（R₃- R₁）；B2点的横坐标为- a·R₃/（R₃- R₁），纵坐标为b·R₃/（R₃- R₁）。

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)。

其中R₁为行星辊8轴线与转子6轴线之间的距离，R₂为转子6的半径，R₃为工作腔12横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线27、18、21、24的半径。

如图21、图22所示，实际上第九曲线28是第一曲线16与第二曲线17的连接点M₁在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十曲线30是第三曲线19与第四曲线20的连接点M₂在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十一曲线32是第五曲线22与第六曲线23的连接点M₃在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十二曲线34是第七曲线25与第八曲线26的连接点M₄在行星辊8横截面上划出的轨迹线。

第一曲线16是第九曲线28与第五圆弧线35的连接点D₁在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第二曲线17是第九曲线28与第六圆弧线29的连接点D₂在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第三曲线19是第十曲线30与第六圆弧线29的连接点D₃在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第四曲线20是第十曲线30与第七圆弧线31的连接点D₄在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第五曲线22是第十一曲线32与第七圆弧线31的连接点D₅在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第六曲线23是第十一曲线32与第八圆弧线33的连接点D₆在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第七曲线25是第十二曲线34与第八圆弧线33的连接点D₇在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第八曲线26是第十二曲线34与第五圆弧线35的连接点D₈在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线。

所述行星辊8在腔槽13内与腔槽转动配合，行星辊8的两端面与腔槽13的两端面及所述凹槽9的两侧面贴合。

如图1和图5所示，在转子6端面侧设置有行星辊同步控制机构，该行星辊同步控制机构包括两只中心齿轮3、四只同步齿轮5和四只中间齿轮4，两只中心齿轮分别固定在定子1的两端，且与转子6同轴线，同步齿轮分别固定在辊轴2的一端，中间齿轮可旋转地安装在转子端面，其分别位于中心齿轮与同步齿轮之间，且每只中间齿轮同时与一只中心齿轮和一只同步齿轮啮合。当转子6旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊8相对于定子1只作没有自转的圆周平移运动。或者说，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊8相对于转子6做转速相同、方向相反的旋转运动。

如图2所示，在定子1上开设有与所述工作腔12相通的四个流体进口11和四个流体出口10，四个流体进口11在定子内壁上的贯通口分别位于第一、第三、第五、第七曲线（16、19、22、25）所对应的定子内壁曲面上，四个流体出口10在定子内壁上的贯通口分别位于第二、第四、第六、第八曲线（17、20、23、26）所对应的定子内壁曲面上。

位于第一曲线16和第二曲线17所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口11和流体出口10，以及位于第三曲线19和第四曲线20所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口，以及位于第五曲线22和第六曲线23所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口，以及位于第七曲线25和第八曲线26所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口能够同时分别被第九曲线28、第十曲线30、第十一曲线32、第十二曲线34所对应的行星辊曲面遮盖，此时四个流体进口11与四个流体出口10之间均不能直接连通，能够避免因流体进口与流体出口直接连通而引起的流体泄漏（四个流体进口11和四个流体出口10在定子内壁上的贯通口亦可位于定子端部内壁上，当转子6旋转至所述的定子内壁棱线与第九曲线28、第十曲线30、第十一曲线32、第十二曲线34所对应的行星辊曲面接触时，即图6所示位置以及其附近位置，四个流体进口11和四个流体出口10能够同时分别与该行星辊曲面与定子内壁之间所形成的八个密闭空间接通）。

图6至图10表示了转子6在定子1内沿顺时针方向旋转90°过程中的状态，结合图21，转子6在定子1内旋转一周过程中，D₁点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第一曲线16所对应的定子1内壁曲面接触，D₂点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第二曲线17所对应的定子1内壁曲面接触，D₃点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第三曲线19所对应的定子1内壁曲面接触，D₄点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第四曲线20所对应的定子1内壁曲面接触，D₅点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第五曲线22所对应的定子1内壁曲面接触，D₆点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第六曲线23所对应的定子1内壁曲面接触，D₇点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第七曲线25所对应的定子1内壁曲面接触，D₈点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第八曲线26所对应的定子1内壁曲面接触。

第五圆弧线35所对应的行星辊8圆弧面仅与第一圆弧线27所对应的定子1内壁圆弧面接触，第六圆弧线29所对应的行星辊8圆弧面仅与第二圆弧线18所对应的定子1内壁圆弧面接触，第七圆弧线31所对应的行星辊8圆弧面仅与第三圆弧线21所对应的定子1内壁圆弧面接触，第八圆弧线33所对应的行星辊8圆弧面仅与第四圆弧线24所对应的定子1内壁圆弧面接触。

M₁点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第九曲线28所对应的行星辊8曲面接触，M₂点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十曲线30所对应的行星辊8曲面接触，M₃点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十一曲线32所对应的行星辊8曲面接触，M₄点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十二曲线34所对应的行星辊8曲面接触。

如图6所示，当其中两只行星辊8分别位于定子1内的最高和最低位置时，此时四组流体进口11和流体出口10同时分别被第九曲线28、第十曲线30、第十一曲线32、第十二曲线34所对应的行星辊曲面遮盖，四个流体进口11和四个流体出口10均不能与工作腔12连通。

当高压流体经四个流体进口11进入定子1内腔后，高压流体给予四只行星辊8压力，从而带动转子6旋转。如图6至图10所示，转子6旋转过程中，四只行星辊8又不断将工作腔12内的流体从四个流体出口10压出，从而将流体的能量转换为输出动力，如汽轮机、水轮机、气动马达、液压马达等。

机械动力通过转子轴7驱动转子6旋转过程中，工作腔12容积产生变化，如图6至图10所示，流体在负压作用下从四个流体进口11进入工作腔12内，并在行星辊8的推挤作用下从四个流体出口10排出，从而将机械能转换为流体动能实现流体输送，如压缩机、液压泵、真空泵、鼓风机等。

实施例2：

如图1和图3所示，该转子发动机（压燃式），包括定子1和位于定子1内腔中的转子6，转子6通过转子轴7可旋转地支撑在定子1的两端，所述转子6为圆柱体形，其在定子1内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子6转动配合的定子1的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽9，使定子1与转子6之间形成密闭工作腔12，该工作腔12横截面的内轮廓线为以转子6轴心为圆心、转子6半径为半径的圆，该工作腔12横截面的外轮廓线是由第一圆弧线27、第二圆弧线18、第三圆弧线21、第四圆弧线24、第一曲线16、第二曲线17、第三曲线19、第四曲线20、第五曲线22、第六曲线23、第七曲线25、第八曲线26连接而成的闭合线。

如图21所示，第一圆弧线27为圆弧线B₁B₈，第二圆弧线18为圆弧线B₂B₃，第三圆弧线21为圆弧线为B₄B₅，第四圆弧线24为圆弧线B₆B₇，第一曲线16为曲线M₁B₁，第二曲线17为曲线M₁B₂，第三曲线19为曲线M₂B₃，第四曲线20为曲线M₂B₄，第五曲线22为曲线M₃B₅，第六曲线23为曲线M₃B₆，第七曲线25为曲线M₄B₇，第八曲线26为曲线M₄B₈。

在转子6圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽13，四个腔槽13在转子4周向上均匀布置，腔槽13横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽13的两端面分别与所述凹槽9的两侧面齐平，腔槽13内设置有行星辊8，行星辊8通过辊轴2可旋转地支撑在转子6的两端，且行星辊8与腔槽13同轴线。

如图21和图23所示，行星辊8横截面的轮廓线是由第五圆弧线35、第六圆弧线29、第七圆弧线31、第八圆弧线33、第九曲线28、第十曲线30、第十一曲线32和第十二曲线34连接而成的闭合线，第五圆弧线35为圆弧线D₁D₈，第六圆弧线29为圆弧线D₂D₃，第七圆弧线31为圆弧线D₄D₅，第八圆弧线33为圆弧线D₆D₇，第九曲线28为曲线D₁D₂，第十曲线30为曲线D₃D₄，第十一曲线32为曲线D₅D₆，第十二曲线34为曲线D₇D₈，该轮廓线是关于行星辊8横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形。

在以行星辊8横截面中心点为原点的平面直角坐标系中（图23中的水平点画线为横坐标轴，垂直点画线为纵坐标轴），第九曲线28与第十一曲线32相对于横坐标轴对称，第九曲线28的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b。

第五圆弧线35与第六圆弧线29、以及第七圆弧线31与第八圆弧线33分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线（35、29、31、33）的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁。

如图21所示，所述工作腔12横截面的外轮廓线中，第一圆弧线27连接在第一曲线16与第八曲线26之间，第一圆弧线27的两个端点为B₁点和B₈点；第二圆弧线18连接在第二曲线17与第三曲线19之间，第二圆弧线18的两个端点为B₂点和B₃点；第三圆弧线21连接在第四曲线20与第五曲线22之间，第三圆弧线21的两个端点为B₄点和B₅点；第四圆弧线24连接在第六曲线23与第七曲线25之间，第四圆弧线24的两个端点为B₆点和B₇点。

第一曲线16与第二曲线17连接于M₁点，第三曲线19与第四曲线20连接于M₂点，第五曲线22与第六曲线23连接于M₃点，第七曲线25与第八曲线26连接于M₄点，第一、第二、第三、第四圆弧线27、18、21、24是以转子6轴心为圆心的圆弧线，工作腔12横截面的外轮廓线是关于转子6横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形。

在以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系中（图21中的水平点画线为横坐标轴，垂直点画线为纵坐标轴），第一圆弧线27与第二圆弧线18、第一曲线16与第二曲线17分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线16的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

第二曲线21的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

也就是说M1点的横坐标为0，纵坐标为R₂；B1点的横坐标为a·R₃/（R₃- R₁），纵坐标为b·R₃/（R₃- R₁）；B2点的横坐标为- a·R₃/（R₃- R₁），纵坐标为b·R₃/（R₃- R₁）。

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)。

其中R₁为行星辊8轴线与转子6轴线之间的距离，R₂为转子6的半径，R₃为工作腔12横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线27、18、21、24的半径。

如图21所示，实际上第九曲线28是第一曲线16与第二曲线17的连接点M₁在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十曲线30是第三曲线19与第四曲线20的连接点M₂在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十一曲线32是第五曲线22与第六曲线23的连接点M₃在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十二曲线34是第七曲线25与第八曲线26的连接点M₄在行星辊8横截面上划出的轨迹线。

第一曲线16是第九曲线28与第五圆弧线35的连接点D₁在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第二曲线17是第九曲线28与第六圆弧线29的连接点D₂在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第三曲线19是第十曲线30与第六圆弧线29的连接点D₃在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线；第四曲线20是第十曲线30与第七圆弧线31的连接点D₄在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第五曲线22是第十一曲线32与第七圆弧线31的连接点D₅在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第六曲线23是第十一曲线32与第八圆弧线33的连接点D₆在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第七曲线25是第十二曲线34与第八圆弧线33的连接点D₇在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第八曲线26是第十二曲线34与第五圆弧线35的连接点D₈在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线。

所述行星辊8在腔槽13内与腔槽转动配合，行星辊8的两端面与腔槽13的两端面及所述凹槽9的两侧面贴合，在第九曲线28、第十一曲线32所对应的行星辊8曲面上沿横向开设有导气槽36，当两只行星辊8位于以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上时（即图11所示的位置以及其附近位置），第九曲线28所对应的行星辊8曲面上的导气槽36能够将两个密闭空间连通，其中一个密闭空间是第九曲线28所对应的行星辊8曲面与第一曲线16所对应的定子1内壁曲面的定子1内壁之间形成的空间，另一个密闭空间是第九曲线28所对应的行星辊8曲面与第二曲线17所对应的定子1内壁曲面的定子1内壁之间形成的空间。第十一曲线32所对应的行星辊8曲面上的导气槽36能够将两个密闭空间连通，其中一个密闭空间是第十一曲线32所对应的行星辊8曲面与第五曲线22所对应的定子1内壁曲面的定子1内壁之间形成的空间，另一个密闭空间是第十一曲线32所对应的行星辊8曲面与第六曲线23所对应的定子1内壁曲面之间形成的空间。

如图1和图5所示，在转子6端面侧设置有行星辊同步控制机构，该行星辊同步控制机构包括两只中心齿轮3、四只同步齿轮5和四只中间齿轮4，两只中心齿轮分别固定在定子1的两端，且与转子6同轴线，同步齿轮分别固定在辊轴2的一端，中间齿轮可旋转地安装在转子端面，其分别位于中心齿轮与同步齿轮之间，且每只中间齿轮同时与一只中心齿轮和一只同步齿轮啮合。当转子6旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊8相对于定子1只作没有自转的圆周平移运动。或者说，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊8相对于转子6做转速相同、方向相反的旋转运动。

如图3所示，在定子1上开设有与所述工作腔12相通的二个流体进口11和二个流体出口10，二个流体进口11在定子1内壁上的贯通口分别位于第三、第七曲线（19、25）所对应的定子内壁曲面上，二个流体出口10在定子1内壁上的贯通口分别位于第四、第八曲线（20、26）所对应的定子内壁曲面上（流体进口11和流体出口10亦可开设在定子1端部，可参考实施例1）。本实施例中，流体进口11即为空气进口，流体出口10即为废气出口。

如图3所示，在定子1上安装有喷油嘴14，该喷油嘴14分别位于第二曲线17所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位（亦可位于第一曲线16所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，还可同时位于第一、第二曲线16、17所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，也可位于定子1的端部），以及第六曲线23所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位（亦可位于第五曲线22所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，还可同时位于第五、第六曲线22、23所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，也可位于定子1的端部）。

当两只行星辊8的轴心位于以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上（即图11所示的位置状态）时，第九曲线28所对应的行星辊8曲面与第一、第二曲线（16、17）所对应的定子1内壁曲面之间形成的空间以及第十一曲线32所对应的行星辊8曲面与第五、第六曲线（22、23）所对应的定子1内壁曲面之间形成的空间与该喷油嘴14接通（两只行星辊8的轴心也可以位于以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴的附近，即从图11至图12所示的位置之间的位置状态）。

图11至图15表示了转子6在定子1内沿顺时针方向旋转90°过程中的状态，结合图21，转子6在定子1内旋转一周过程中，D₁点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第一曲线16所对应的定子1内壁曲面接触，D₂点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第二曲线17所对应的定子1内壁曲面接触，D₃点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第三曲线19所对应的定子1内壁曲面接触，D₄点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第四曲线20所对应的定子1内壁曲面接触，D₅点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第五曲线22所对应的定子1内壁曲面接触，D₆点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第六曲线23所对应的定子1内壁曲面接触，D₇点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第七曲线25所对应的定子1内壁曲面接触，D₈点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第八曲线26所对应的定子1内壁曲面接触。

第五圆弧线35所对应的行星辊8圆弧面仅与第一圆弧线27所对应的定子1内壁圆弧面接触，第六圆弧线29所对应的行星辊8圆弧面仅与第二圆弧线18所对应的定子1内壁圆弧面接触，第七圆弧线31所对应的行星辊8圆弧面仅与第三圆弧线21所对应的定子1内壁圆弧面接触，第八圆弧线33所对应的行星辊8圆弧面仅与第四圆弧线24所对应的定子1内壁圆弧面接触。

M₁点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第九曲线28所对应的行星辊8曲面接触，M₂点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十曲线30所对应的行星辊8曲面接触，M₃点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十一曲线32所对应的行星辊8曲面接触，M₄点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十二曲线34所对应的行星辊8曲面接触。

如图11所示，当其中两只行星辊8分别位于定子1内的最高和位置时，此时空气分别在位于定子1内最高位置处的行星辊8与第一、第二曲线（16、17）所对应的定子1内壁曲面之间的密闭空间内，以及在位于定子1内最低位置处的行星辊8与第五、第六曲线（22、23）所对应的定子1内壁曲面之间的密闭空间内被压缩至极至，喷油嘴14喷出燃油后，油气混合气体被压燃，膨胀气体推动行星辊8，继而带动转子6在定子1内沿顺时针方向旋转。

如图11至图15所示，转子6旋转过程中，靠流体出口10一侧的工作腔12内的废气被行星辊8从流体出口10推挤出去，而靠流体进口一侧的工作腔12内的空气则被行星辊8压缩，与此同时，在负压作用下空气又进入靠流体进口11一侧的工作腔12内。转子6在定子1内每旋转一周，油气混合气体被四只行星辊分别压燃两次，该转子发动机为不用火花塞的压燃式转子发动机。

实施例3：

如图1和图4所示，该转子发动机（火花塞点火式），包括定子1和位于定子1内腔中的转子6，转子6通过转子轴7可旋转地支撑在定子1的两端，所述转子6为圆柱体形，其在定子1内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子6转动配合的定子1的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽9，使定子1与转子6之间形成密闭工作腔12，该工作腔12横截面的内轮廓线为以转子6轴心为圆心、转子6半径为半径的圆，该工作腔12横截面的外轮廓线是由第一圆弧线27、第二圆弧线18、第三圆弧线21、第四圆弧线24、第一曲线16、第二曲线17、第三曲线19、第四曲线20、第五曲线22、第六曲线23、第七曲线25、第八曲线26连接而成的闭合线。

如图21所示，第一圆弧线27为圆弧线B₁B₈，第二圆弧线18为圆弧线B₂B₃，第三圆弧线21为圆弧线为B₄B₅，第四圆弧线24为圆弧线B₆B₇，第一曲线16为曲线M₁B₁，第二曲线17为曲线M₁B₂，第三曲线19为曲线M₂B₃，第四曲线20为曲线M₂B₄，第五曲线22为曲线M₃B₅，第六曲线23为曲线M₃B₆，第七曲线25为曲线M₄B₇，第八曲线26为曲线M₄B₈。

在转子6圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽13，四个腔槽13在转子4周向上均匀布置，腔槽13横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽13的两端面分别与所述凹槽9的两侧面齐平，腔槽13内设置有行星辊8，行星辊8通过辊轴2可旋转地支撑在转子6的两端，且行星辊8与腔槽13同轴线。

如图21和图23所示，行星辊8横截面的轮廓线是由第五圆弧线35、第六圆弧线29、第七圆弧线31、第八圆弧线33、第九曲线28、第十曲线30、第十一曲线32和第十二曲线34连接而成的闭合线，第五圆弧线35为圆弧线D₁D₈，第六圆弧线29为圆弧线D₂D₃，第七圆弧线31为圆弧线D₄D₅，第八圆弧线33为圆弧线D₆D₇，第九曲线28为曲线D₁D₂，第十曲线30为曲线D₃D₄，第十一曲线32为曲线D₅D₆，第十二曲线34为曲线D₇D₈，该轮廓线是关于行星辊8横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形。

在以行星辊8横截面中心点为原点的平面直角坐标系中（图23中的水平点画线为横坐标轴，垂直点画线为纵坐标轴），第九曲线28与第十一曲线32相对于横坐标轴对称，第九曲线28的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b。

第五圆弧线35与第六圆弧线29、以及第七圆弧线31与第八圆弧线33分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线（35、29、31、33）的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁。

如图21所示，所述工作腔12横截面的外轮廓线中，第一圆弧线27连接在第一曲线16与第八曲线26之间，第一圆弧线27的两个端点为B₁点和B₈点；第二圆弧线18连接在第二曲线17与第三曲线19之间，第二圆弧线18的两个端点为B₂点和B₃点；第三圆弧线21连接在第四曲线20与第五曲线22之间，第三圆弧线21的两个端点为B₄点和B₅点；第四圆弧线24连接在第六曲线23与第七曲线25之间，第四圆弧线24的两个端点为B₆点和B₇点。

第一曲线16与第二曲线17连接于M₁点，第三曲线19与第四曲线20连接于M₂点，第五曲线22与第六曲线23连接于M₃点，第七曲线25与第八曲线26连接于M₄点，第一、第二、第三、第四圆弧线27、18、21、24是以转子6轴心为圆心的圆弧线，工作腔12横截面的外轮廓线是关于转子6横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形。

在以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系中（图21中的水平点画线为横坐标轴，垂直点画线为纵坐标轴），第一圆弧线27与第二圆弧线18、第一曲线16与第二曲线17分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线16的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

第二曲线21的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）。

也就是说M1点的横坐标为0，纵坐标为R₂；B1点的横坐标为a·R₃/（R₃- R₁），纵坐标为b·R₃/（R₃- R₁）；B2点的横坐标为- a·R₃/（R₃- R₁），纵坐标为b·R₃/（R₃- R₁）。

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)。

其中R₁为行星辊8轴线与转子6轴线之间的距离，R₂为转子6的半径，R₃为工作腔12横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线27、18、21、24的半径。

如图21所示，实际上第九曲线28是第一曲线16与第二曲线17的连接点M₁在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十曲线30是第三曲线19与第四曲线20的连接点M₂在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十一曲线32是第五曲线22与第六曲线23的连接点M₃在行星辊8横截面上划出的轨迹线，第十二曲线34是第七曲线25与第八曲线26的连接点M₄在行星辊8横截面上划出的轨迹线。

第一曲线16是第九曲线28与第五圆弧线35的连接点D₁在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第二曲线17是第九曲线28与第六圆弧线29的连接点D₂在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第三曲线19是第十曲线30与第六圆弧线29的连接点D₃在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第四曲线20是第十曲线30与第七圆弧线31的连接点D₄在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第五曲线22是第十一曲线32与第七圆弧线31的连接点D₅在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第六曲线23是第十一曲线32与第八圆弧线33的连接点D₆在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第七曲线25是第十二曲线34与第八圆弧线33的连接点D₇在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线，第八曲线26是第十二曲线34与第五圆弧线35的连接点D₈在定子1的所述凹槽9底面上划出的轨迹线。

所述行星辊8在腔槽13内与腔槽转动配合，行星辊8的两端面与腔槽13的两端面及所述凹槽9的两侧面贴合。分别在第九曲线28、第十一曲线32所对应的行星辊8曲面上沿横向开设有导气槽36，当两只行星辊8位于以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上时（即图16所示的位置以及其附近位置），第九曲线28所对应的行星辊8曲面上的导气槽36能够将两个密闭空间连通，其中一个密闭空间是第九曲线28所对应的行星辊8曲面与第一曲线16所对应的定子1内壁曲面的定子1内壁之间形成的空间，另一个密闭空间是第九曲线28所对应的行星辊8曲面与第二曲线17所对应的定子1内壁曲面的定子1内壁之间形成的空间。第十一曲线32所对应的行星辊8曲面上的导气槽36能够将两个密闭空间连通，其中一个密闭空间是第十一曲线32所对应的行星辊8曲面与第五曲线22所对应的定子1内壁曲面的定子1内壁之间形成的空间，另一个密闭空间是第十一曲线32所对应的行星辊8曲面与第六曲线23所对应的定子1内壁曲面之间形成的空间。

如图1和图5所示，在转子6端面侧设置有行星辊同步控制机构，该行星辊同步控制机构包括两只中心齿轮3、四只同步齿轮5和四只中间齿轮4，两只中心齿轮分别固定在定子1的两端，且与转子6同轴线，同步齿轮分别固定在辊轴2的一端，中间齿轮可旋转地安装在转子端面，其分别位于中心齿轮与同步齿轮之间，且每只中间齿轮同时与一只中心齿轮和一只同步齿轮啮合。当转子6旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊8相对于定子1只作没有自转的圆周平移运动。或者说，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊8相对于转子6做转速相同、方向相反的旋转运动。

如图4所示，在定子1上开设有与所述工作腔12相通的二个流体进口11和二个流体出口10，二个流体进口11在定子1内壁上的贯通口分别位于第三、第七曲线（19、25）所对应的定子内壁曲面上，二个流体出口10在定子1内壁上的贯通口分别位于第四、第八曲线（20、26）所对应的定子内壁曲面上（流体进口11和流体出口10亦可开设在定子1端部，可参考实施例1）。本实施例中，流体进口11即为空气进口，流体出口10即为废气出口。

如图4所示，在定子1上安装有喷油嘴14和火花塞15，该喷油嘴14分别位于第二曲线17所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位（亦可位于第一曲线16所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，还可同时位于第一、第二曲线16、17所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，也可位于定子1的端部），以及第六曲线23所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位（亦可位于第五曲线22所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，还可同时位于第一、第二曲线2、23所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，也可位于定子1的端部）。

该火花塞15分别位于第一曲线16所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位（亦可位于第二曲线17所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，还可同时位于第一、第二曲线16、17所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，也可位于定子1的端部），以及第五曲线22所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位（亦可位于第六曲线23所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，还可同时位于第一、第二曲线22、23所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，也可位于定子1的端部）。

当两只行星辊8的轴心位于以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上（即图16所示的位置状态）时，第九曲线28所对应的行星辊8曲面与第一、第二曲线（16、17）所对应的定子1内壁曲面之间形成的空间，以及第十一曲线32所对应的行星辊8曲面与第五、第六曲线（22、23）所对应的定子1内壁曲面之间形成的空间与该喷油嘴14和该火花塞15接通（两只行星辊8的轴心也可以位于以转子6横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴的附近，即图16至图17所示的位置之间的位置状态）。

图16至图20表示了转子6在定子1内沿顺时针方向旋转90°过程中的状态，结合图21，转子6在定子1内旋转一周过程中，D₁点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第一曲线16所对应的定子1内壁曲面接触，D₂点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第二曲线17所对应的定子1内壁曲面接触，D₃点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第三曲线19所对应的定子1内壁曲面接触，D₄点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第四曲线20所对应的定子1内壁曲面接触，D₅点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第五曲线22所对应的定子1内壁曲面接触，D₆点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第六曲线23所对应的定子1内壁曲面接触，D₇点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第七曲线25所对应的定子1内壁曲面接触，D₈点所对应的行星辊8的顶角棱线仅与第八曲线26所对应的定子1内壁曲面接触。

第五圆弧线35所对应的行星辊8圆弧面仅与第一圆弧线27所对应的定子1内壁圆弧面接触，第六圆弧线29所对应的行星辊8圆弧面仅与第二圆弧线18所对应的定子1内壁圆弧面接触，第七圆弧线31所对应的行星辊8圆弧面仅与第三圆弧线21所对应的定子1内壁圆弧面接触，第八圆弧线33所对应的行星辊8圆弧面仅与第四圆弧线24所对应的定子1内壁圆弧面接触。

M₁点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第九曲线28所对应的行星辊8曲面接触，M₂点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十曲线30所对应的行星辊8曲面接触，M₃点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十一曲线32所对应的行星辊8曲面接触，M₄点所对应的定子1的内壁棱线除与转子6圆柱面接触外，还与第十二曲线34所对应的行星辊8曲面接触。

如图16所示，当其中两只行星辊8分别位于定子1内的最高和最低位置时，此时空气分别在位于定子1内最高位置处的行星辊8与第一、第二曲线（16、17）所对应的定子1内壁曲面之间的密闭空间内，以及在位于定子1内最低位置处的行星辊8与第五、第六曲线（22、23）所对应的定子1内壁曲面之间的密闭空间内被压缩至极至，喷油嘴14喷出燃油，火花塞15点火，油气混合气体被点燃，膨胀气体推动行星辊8，继而带动转子6在定子1内沿顺时针方向旋转。

如图16至图20所示，转子6旋转过程中，靠流体出口10一侧的工作腔12内的废气被行星辊8从流体出口10推挤出去，而靠流体进口11一侧的工作腔12内的空气则被行星辊8压缩，与此同时，在负压作用下空气又进入靠流体进口11一侧的工作腔12内。转子6在定子1内每旋转一周，油气混合气体被四只行星辊分别压缩点火两次，该转子发动机为火花塞点火式转子发动机。

Claims (14)

1.一种流体能量转换装置，包括定子（1）和位于定子内腔中的转子（6），转子通过转子轴（7）可旋转地支撑在定子的两端，其特征在于：所述转子为圆柱体形，其在定子内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子转动配合的定子的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽（9），使定子与转子之间形成密闭工作腔（12），该工作腔横截面的内轮廓线为以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，该工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线（27）、第二圆弧线（18）、第三圆弧线（21）、第四圆弧线（24）、第一曲线（16）、第二曲线（17）、第三曲线（19）、第四曲线（20）、第五曲线（22）、第六曲线（23）、第七曲线（25）和第八曲线（26）连接而成的闭合线；在转子圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽（13），四个腔槽在转子周向上均匀布置，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与所述凹槽的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊（8），行星辊通过辊轴（2）可旋转地支撑在转子的两端，且行星辊与腔槽同轴线，行星辊横截面的轮廓线是由第五圆弧线（35）、第六圆弧线（29）、第七圆弧线（31）、第八圆弧线（33）、第九曲线（28）、第十曲线（30）、第十一曲线（32）和第十二曲线（34）连接而成的闭合线，是关于行星辊横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第九曲线与第十一曲线相对于横坐标轴对称，第九曲线的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b；

第五圆弧线与第六圆弧线、以及第七圆弧线与第八圆弧线分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁；

所述工作腔横截面的外轮廓线中，第一圆弧线连接在第一曲线与第八曲线之间，第二圆弧线连接在第二曲线与第三曲线之间，第三圆弧线连接在第四曲线与第五曲线之间，第四圆弧线连接在第六曲线与第七曲线之间，第一曲线与第二曲线连接，第三曲线与第四曲线连接，第五曲线与第六曲线连接，第七曲线与第八曲线连接，第一、第二、第三、第四圆弧线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆弧线，工作腔横截面的外轮廓线是关于转子横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第一圆弧线与第二圆弧线、第一曲线与第二曲线分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）；

第二曲线的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）；

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)；

其中R₁为行星辊轴线与转子轴线之间的距离，R₂为转子的半径，R₃为工作腔横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线的半径；

所述行星辊在腔槽内与腔槽转动配合，行星辊的两端面与腔槽的两端面及所述凹槽的两侧面贴合；

在转子（6）端面侧设置有行星辊同步控制机构，当转子旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊（8）相对于定子（1）只作没有自转的圆周平移运动；

在定子上开设有与所述工作腔相通的四个流体进口（11）和四个流体出口（10），四个流体进口在定子内壁上的贯通口分别位于第一曲线（16）与第二曲线（17）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第一曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第三曲线（19）与第四曲线（20）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第三曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第五曲线（22）与第六曲线（23）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第五曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线（25）与第八曲线（26）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第七曲线所对应的定子内壁曲面一侧；四个流体出口在定子内壁上的贯通口分别位于第一曲线（16）与第二曲线（17）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第二曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第三曲线（19）与第四曲线（20）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第四曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第五曲线（22）与第六曲线（23）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第六曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线（25）与第八曲线（26）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第八曲线所对应的定子内壁曲面一侧。

2.据权利要求1所述流体能量转换装置，其特征在于：所述流体进口（11）在定子（1）内壁上的贯通口位于第一曲线（16）、第三曲线（19）、第五曲线（22）、第七曲线（25）所对应的定子内壁曲面上；所述流体出口（10）在定子内壁上的贯通口位于第二曲线（17）、第四曲线（20）、第六曲线（23）、第八曲线（26）所对应的定子内壁曲面上。

3.据权利要求2所述流体能量转换装置，其特征在于：位于第一曲线（16）和第二曲线（17）所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口（11）和流体出口（10），以及位于第三曲线（19）和第四曲线（20）所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口，以及位于第五曲线（22）和第六曲线（23）所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口，以及位于第七曲线（25）和第八曲线（26）所对应的定子内壁曲面上的一组流体进口和流体出口能够同时分别被第九曲线（28）、第十曲线（30）、第十一曲线（32）、第十二曲线（34）所对应的行星辊曲面遮盖。

4.根据权利要求1所述流体能量转换装置，其特征在于：所述流体进口（11）、流体出口（10）在定子（1）内壁上的贯通口位于定子端部内壁上。

5.根据权利要求4所述流体能量转换装置，其特征在于：当转子（6）旋转至所述的定子内壁棱线与第九曲线（28）、第十曲线（30）、第十一曲线（32）、第十二曲线（34）所对应的行星辊曲面接触时，四个流体进口（11）和四个流体出口（10）能够同时分别与该行星辊曲面与定子内壁之间所形成的八个密闭空间接通。

6.根据权利要求1所述流体能量转换装置，其特征在于：所述行星辊同步控制机构包括两只中心齿轮（3）、四只同步齿轮（5）和四只中间齿轮（4），两只中心齿轮分别固定在定子（1）的两端，且与转子（6）同轴线，同步齿轮分别固定在辊轴（2）的一端，中间齿轮可旋转地安装在转子端面，其分别位于中心齿轮与同步齿轮之间，且每只中间齿轮同时与一只中心齿轮和一只同步齿轮啮合。

7.一种转子发动机，包括定子（1）和位于定子内腔中的转子（6），转子通过转子轴（7）可旋转地支撑在定子的两端，其特征在于：所述转子为圆柱体形，其在定子内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子转动配合的定子的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽（9），使定子与转子之间形成密闭工作腔（12），该工作腔横截面的内轮廓线为以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，该工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线（27）、第二圆弧线（18）、第三圆弧线（21）、第四圆弧线（24）、第一曲线（16）、第二曲线（17）、第三曲线（19）、第四曲线（20）、第五曲线（22）、第六曲线（23）、第七曲线（25）和第八曲线（26）连接而成的闭合线；在转子圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽（13），四个腔槽在转子周向上均匀布置，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与所述凹槽的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊（8），行星辊通过辊轴（2）可旋转地支撑在转子的两端，且行星辊与腔槽同轴线，行星辊横截面的轮廓线是由第五圆弧线（35）、第六圆弧线（29）、第七圆弧线（31）、第八圆弧线（33）、第九曲线（28）、第十曲线（30）、第十一曲线（32）和第十二曲线（34）连接而成的闭合线，是关于行星辊横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第九曲线与第十一曲线相对于横坐标轴对称，第九曲线的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b；

第五圆弧线与第六圆弧线、以及第七圆弧线与第八圆弧线分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁；

所述工作腔横截面的外轮廓线中，第一圆弧线连接在第一曲线与第八曲线之间，第二圆弧线连接在第二曲线与第三曲线之间，第三圆弧线连接在第四曲线与第五曲线之间，第四圆弧线连接在第六曲线与第七曲线之间，第一曲线与第二曲线连接，第三曲线与第四曲线连接，第五曲线与第六曲线连接，第七曲线与第八曲线连接，第一、第二、第三、第四圆弧线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆弧线，工作腔横截面的外轮廓线是关于转子横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第一圆弧线与第二圆弧线、第一曲线与第二曲线分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）；

第二曲线的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）；

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)；

其中R₁为行星辊轴线与转子轴线之间的距离，R₂为转子的半径，R₃为工作腔横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线的半径；

所述行星辊在腔槽内与腔槽转动配合，行星辊的两端面与腔槽的两端面及所述凹槽的两侧面贴合，在第九、第十一曲线所对应的行星辊曲面上沿横向开设有导气槽（36）；

在转子（6）端面侧设置有行星辊同步控制机构，当转子旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊（8）相对于定子（1）只作没有自转的圆周平移运动；

在定子上开设有与所述工作腔相通的二个流体进口（11）和二个流体出口（10），二个流体进口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线（19）与第四曲线（20）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第三曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线（25）与第八曲线（26）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第七曲线所对应的定子内壁曲面一侧；二个流体出口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线（19）与第四曲线（20）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第四曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线（25）与第八曲线（26）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第八曲线所对应的定子内壁曲面一侧；

在定子上安装有喷油嘴（14），当两只行星辊位于以转子横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上时，第九曲线（28）所对应的行星辊曲面与第一、第二曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间，以及第十一曲线（32）所对应的行星辊曲面与第五、第六曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间与喷油嘴接通。

8.根据权利要求7所述转子发动机，其特征在于：所述行星辊同步控制机构包括两只中心齿轮（3）、四只同步齿轮（5）和四只中间齿轮（4），两只中心齿轮分别固定在定子（1）的两端，且与转子（6）同轴线，同步齿轮分别固定在辊轴（2）的一端，中间齿轮可旋转地安装在转子端面，其分别位于中心齿轮与同步齿轮之间，且每只中间齿轮同时与一只中心齿轮和一只同步齿轮啮合。

9.根据权利要求7所述转子发动机，其特征在于：所述流体进口（11）在定子（1）内壁上的贯通口位于第三曲线（19）、第七曲线（25）所对应的定子内壁曲面上，所述流体出口（10）在定子内壁上的贯通口位于第四曲线（20）、第八曲线（26）所对应的定子内壁曲面上。

10.根据权利要求7所述转子发动机，其特征在于：所述喷油嘴（14）位于第一曲线（16）或/和第二曲线（17）所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，以及第五曲线（22）或/和第六曲线（23）所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位。

11.一种转子发动机，包括定子（1）和位于定子内腔中的转子（6），转子通过转子轴（7）可旋转地支撑在定子的两端，其特征在于：所述转子为圆柱体形，其在定子内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子转动配合的定子的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽（9），使定子与转子之间形成密闭工作腔（12），该工作腔横截面的内轮廓线为以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，该工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线（27）、第二圆弧线（18）、第三圆弧线（21）、第四圆弧线（24）、第一曲线（16）、第二曲线（17）、第三曲线（19）、第四曲线（20）、第五曲线（22）、第六曲线（23）、第七曲线（25）和第八曲线（26）连接而成的闭合线；在转子圆柱面上沿轴向开设有四个腔槽（13），四个腔槽在转子周向上均匀布置，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与所述凹槽的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊（8），行星辊通过辊轴（2）可旋转地支撑在转子的两端，且行星辊与腔槽同轴线，行星辊横截面的轮廓线是由第五圆弧线（35）、第六圆弧线（29）、第七圆弧线（31）、第八圆弧线（33）、第九曲线（28）、第十曲线（30）、第十一曲线（32）和第十二曲线（34）连接而成的闭合线，是关于行星辊横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第九曲线与第十一曲线相对于横坐标轴对称，第九曲线的方程式为：

x²+( R₂-y)²- R₁ ²=0，其中，-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b；

第五圆弧线与第六圆弧线、以及第七圆弧线与第八圆弧线分别相对于纵坐标轴对称，第五、第六、第七、第八圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃- R₁；

所述工作腔横截面的外轮廓线中，第一圆弧线连接在第一曲线与第八曲线之间，第二圆弧线连接在第二曲线与第三曲线之间，第三圆弧线连接在第四曲线与第五曲线之间，第四圆弧线连接在第六曲线与第七曲线之间，第一曲线与第二曲线连接，第三曲线与第四曲线连接，第五曲线与第六曲线连接，第七曲线与第八曲线连接，第一、第二、第三、第四圆弧线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆弧线，工作腔横截面的外轮廓线是关于转子横截面中心点成中心对称的图形，也是以该中心点为旋转对称中心、旋转角为90°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第一圆弧线与第二圆弧线、第一曲线与第二曲线分别相对于纵坐标轴对称，第一曲线的方程式为：

（x-a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，0≤x≤a·R₃/（R₃- R₁），b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）；

第二曲线的方程式为：

（x+a）²+（y-b）²- R₁ ²=0，其中，- a·R₃/（R₃- R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃- R₁）≤y≤（R₁+b）；

上述各式中，a=R₁·(1-(( R₂ ²+2·R₁·R₃- R₃ ²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2，

b=( R₂ ²-2·R₁·R₃+R₃ ²)/(2·R₂)；

其中R₁为行星辊轴线与转子轴线之间的距离，R₂为转子的半径，R₃为工作腔横截面外轮廓线中第一、第二、第三、第四圆弧线的半径；

所述行星辊在腔槽内与腔槽转动配合，行星辊的两端面与腔槽的两端面及所述凹槽的两侧面贴合，在第九、第十一曲线所对应的行星辊曲面上沿横向开设有导气槽（36）；

在转子（6）端面侧设置有行星辊同步控制机构，当转子旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，四只行星辊（8）相对于定子（1）只作没有自转的圆周平移运动；

在定子上开设有与所述工作腔相通的二个流体进口（11）和二个流体出口（10），二个流体进口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线（19）与第四曲线（20）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第三曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线（25）与第八曲线（26）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第七曲线所对应的定子内壁曲面一侧；二个流体出口在定子内壁上的贯通口分别位于第三曲线（19）与第四曲线（20）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第四曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第七曲线（25）与第八曲线（26）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第八曲线所对应的定子内壁曲面一侧；

在定子上安装有喷油嘴（14）和火花塞（15），当两只行星辊位于以转子横截面中心点为原点的平面直角坐标系的纵坐标轴上时，第九曲线（28）所对应的行星辊曲面与第一、第二曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间，以及第十一曲线（32）所对应的行星辊曲面与第五、第六曲线所对应的定子内壁曲面之间形成的空间与喷油嘴和火花塞接通。

12.根据权利要求11所述转子发动机，其特征在于：所述行星辊同步控制机构包括两只中心齿轮（3）、四只同步齿轮（5）和四只中间齿轮（4），两只中心齿轮分别固定在定子（1）的两端，且与转子（6）同轴线，同步齿轮分别固定在辊轴（2）的一端，中间齿轮可旋转地安装在转子端面，其分别位于中心齿轮与同步齿轮之间，且每只中间齿轮同时与一只中心齿轮和一只同步齿轮啮合。

13.根据权利要求11所述转子发动机，其特征在于：所述流体进口（11）在定子（1）内壁上的贯通口位于第三曲线（19）、第七曲线（25）所对应的定子内壁曲面上，所述流体出口（10）在定子内壁上的贯通口位于第四曲线（20）、第八曲线（26）所对应的定子内壁曲面上。

14.根据权利要求11所述转子发动机，其特征在于：所述喷油嘴（14）和火花塞（15）位于第一曲线（16）或/和第二曲线（17）所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位，以及第五曲线（22）或/和第六曲线（23）所对应的定子内壁曲面所对应的定子部位。

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