转子是气冷罗茨泵实现气体抽送的核心部件，其结构设计直接决定泵的抽气效率、真空度水平及运行稳定性。气冷罗茨泵的转子结构在普通罗茨泵基础上，结合冷却需求与高真空工况特性进行优化，形成了独特的设计特点，具体可从以下五方面展开分析。

一、“8” 字形对称轮廓，适配高效气体输送

气冷罗茨泵的转子多采用 “8” 字形双叶或多叶对称结构，其中双叶 “8” 字形是最主流的设计。这种轮廓设计的核心优势在于，当两个转子以相反方向同步旋转时，能在泵腔内形成周期性变化的封闭容积：转子旋转过程中，进气侧容积逐渐扩大，形成负压吸入气体；随后气体被带入排气侧，容积逐渐缩小，将气体压缩后排出。对称结构确保转子旋转时受力均衡，减少因偏心产生的振动，同时使气体在泵腔内流动路径更顺畅，降低气流阻力，提升抽气效率。

相较于普通罗茨泵，气冷罗茨泵的 “8” 字形转子轮廓精度更高，通常采用五轴联动加工技术，确保转子表面粗糙度控制在 Ra0.8μm 以下，且两转子之间、转子与泵壳之间的配合间隙误差不超过 0.01mm。高精度轮廓能减少气体在泵腔内的泄漏，尤其在高真空环境下，可有效降低 “返扩散” 现象，保障泵的极限真空度。

二、轻量化材质选择，平衡强度与散热需求

气冷罗茨泵的转子材质需同时满足强度、耐磨性与散热性要求，常见材质包括铸铝合金、不锈钢及钛合金，不同材质对应不同工况需求。

无论采用哪种材质，转子均需经过时效处理、表面硬化等工艺，使表面硬度达到 HRC50 以上，提升耐磨性，延长使用寿命。

三、同步传动机制，保障转子精准配合

气冷罗茨泵的两个转子需保持严格的同步反向旋转，其核心依赖于转子轴端的同步齿轮传动结构。同步齿轮通常采用斜齿设计，相较于直齿，斜齿啮合时重合度更高（重合度≥1.5），传动更平稳，能有效降低啮合噪音，同时承受更大的负载。齿轮材质多为高强度合金钢（如 20CrMnTi），经渗碳淬火处理，齿面硬度达 HRC60-62，确保长期运行不出现齿面磨损或变形。

为实现精准同步，同步齿轮与转子轴采用过盈配合（配合公差为 H7/r6），且需通过激光对中仪校准，确保两转子的相位差控制在 ±1° 以内。此外，部分高端气冷罗茨泵会在同步齿轮箱内填充高粘度齿轮油，并设计独立的润滑油循环系统，既能润滑齿轮，又能辅助散热，避免齿轮因高温失效。

四、多级间隙设计，兼顾密封与防卡滞

转子与泵壳、转子与转子之间的间隙设计是气冷罗茨泵的关键技术难点，需在 “密封性能” 与 “防卡滞” 之间找到平衡。气冷罗茨泵的间隙通常分为三种：

为适应高真空与高温工况，部分气冷罗茨泵采用 “可变间隙设计”：在转子或泵壳上预留热膨胀槽，当泵体温度升高时，转子可自由膨胀，避免间隙缩小导致卡滞；同时在间隙处喷涂耐磨涂层（如氮化铝陶瓷涂层），既减少磨损，又能通过涂层的光滑表面降低气体泄漏。

五、一体化结构设计，适配气冷系统

气冷罗茨泵的转子与冷却系统存在深度耦合，转子结构需为冷却气体流动提供合理通道。常见设计包括：

这种一体化设计使冷却气体与转子实现 “零距离” 热交换，冷却效率比普通罗茨泵提升 30% 以上，确保转子在高真空、高转速工况下仍能维持稳定温度，避免因热变形破坏配合间隙。