CN116060218A - 离心机及离心机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离心机及离心机控制方法，涉及分离设备的技术领域。本发明提供的离心机包括：发电模块、电磁主轴、定子组件、转子和冷却机构；电磁主轴包括芯轴和套设于芯轴上的转子组件；电磁主轴一端套设于定子组件内，另一端与转子相连，转子用于放置样品；转子组件通过发电模块与冷却机构电连接，冷却机构能够向电磁主轴周侧输送冷媒。当离心机停电后，转子组件仍高速转动，此时，发电模块可将转子组件转动时产生的动能转化为电能，并向冷却机构供电，使冷却机构仍能够向电磁主轴输送冷媒，相比于现有技术，避免出现因离心机断电而导致离心机内温度升高，导致样品出现损坏的问题。同时，由于动能被消耗，还能够实现离心机的快速停车。

Description

离心机及离心机控制方法

技术领域

本发明涉及分离设备的技术领域，尤其是涉及一种离心机及离心机控制方法。

背景技术

离心机，是一种利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体混合物中各组分的机械设备。其利用液体中各种物质密度不同或粒度的沉降速度不同的特点进行分离，广泛应用于血液分离、病毒研究、DNA研究、药品提纯等。

通常情况下，离心机一般包括壳体和位于壳体中的转动部件，转动部件之中固定盛放液体的器皿。通过转动部件转动带给液体的离心力，使得液体中的固体颗粒或液体混合物分离。转动部件的转动速度越大，液体分离的效果就越好，分离时所需的时间也会越短。目前的离心机设计转速都较低，主要是因为采用的机械轴承，机械轴承在工作过程中会产生机械摩擦，如果离心机的设计转速过高，机械轴承在工作过程中会产生大量的热量，以及产生噪音和振动，影响设备的使用，同时，高转速带来的机械摩擦也会影响离心机的使用寿命。所以现有的离心机只能勉强对血液进行分离。为了解决离心机的转速问题，有人采用磁悬浮轴承代替传统的机械轴承。其中，磁悬浮轴承包括定子组件、转子组件和芯轴，转子组件套设于芯轴上形成电磁主轴，定子组件套设于电磁主轴外，并产生轴向方向和径向方向上的作用力使电磁主轴悬浮。虽然磁悬浮轴承能够很好的解决现有的机械轴承磨损问题，能够给离心机带来较高的转速，但是随着离心机的转速升高（一般在50000rpm以上），设于磁悬浮轴承内的电磁主轴的温度会快速上升。

在正常使用时，可通过设置冷却组件冷却电磁主轴，但离心机一旦发生停电故障，离心机的电机失去控制进入自由停车状态，自由停车往往需要两小时以上，最长会达到十小时，在这个过程中，离心机无法打开，而由于冷却组件失效，在自由停车过程中，离心机中的样品会因温度升高导致损坏，造成重大损失。

发明内容

（一）本发明所要解决的问题是：现有应用磁悬浮轴承的离心机停机时间较长，停机期间电磁主轴散热效果较差，容易导致样品的温度过高而发生损坏。

（二）技术方案

为了解决上述技术方案，本发明一方面实施例提供了一种离心机，包括：发电模块、电磁主轴、定子组件、转子和冷却机构；

所述电磁主轴包括芯轴和套设于所述芯轴上的转子组件；

所述电磁主轴一端套设于所述定子组件内，另一端与所述转子相连，所述转子用于放置样品；

所述转子组件通过所述发电模块与所述冷却机构电连接，所述冷却机构能够向所述电磁主轴周侧输送冷媒。

进一步的，所述定子组件包括轴向轴承定子和径向轴承定子；

所述轴向轴承定子设于所述电磁主轴的端部；所述径向轴承定子套设于所述电磁主轴外，所述径向轴承定子的内缘与所述电磁主轴的侧壁之间形成有冷媒通道；

所述轴向轴承定子与所述径向轴承定子之间形成有第一冷媒入口和第一冷媒出口，所述第一冷媒入口和所述第一冷媒出口均与所述冷媒通道连通；

所述冷却机构包括第一冷却组件，所述第一冷却组件具有与所述第一冷媒入口连通的第二冷媒出口，以及与所述第一冷媒出口连通的第二冷媒入口。

进一步的，所述离心机还包括控制器和第一温度传感器，所述控制器与所述第一温度传感器相连；

所述第一温度传感器用于检测所述电磁主轴的温度，并将所述电磁主轴的温度反馈至所述控制器；

所述控制器还与所述第一冷却组件相连，并根据所述电磁主轴的温度信息控制冷媒的温度和流量。

进一步的，所述离心机还包括抽真空件和密闭设置的离心腔，所述抽真空件与所述离心腔连通；

所述离心腔内设置有用于放置样品的转子，所述转子与所述电磁主轴相连，所述电磁主轴带动所述转子在所述离心腔内转动。

进一步的，所述离心机还包括接头；

所述接头与所述电磁主轴相连，所述转子连接于所述接头上；

所述接头上设置有隔热涂层。

进一步的，还包括底座；所述底座内形成有一端敞口的容纳空间，所述轴向轴承定子和所述径向轴承定子均设于所述容纳空间内；

所述接头位于所述底座的敞口处，所述底座的敞口端设有密封压环，所述接头的侧壁与所述密封压环的内缘之间设置有迷宫密封结构。

进一步的，所述冷却机构还包括第二冷却组件；

所述离心机还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器相连；

所述底座内设置有盘管；所述第二冷却组件与所述盘管连通，并向所述盘管内通入冷媒；

所述第二温度传感器设于所述底座上，所述第二温度传感器用于检测所述底座的温度，并将所述底座的温度信息反馈至所述控制器；

所述第二冷却组件与所述控制器相连，所述控制器根据所述底座的温度信息控制所述第二冷却组件中冷媒的温度和流量。

进一步的，所述转子包括本体和端盖；

所述本体一端敞口，所述本体内形成有放置样品的放置槽；

所述端盖设于所述本体的敞口端，且与所述本体的敞口端密封连接。

进一步的，所述本体的侧壁上还开设有与所述放置槽对应的滑槽；

所述滑槽与所述放置槽沿所述本体的径向设置；

所述转子还包括多个与所述滑槽一一对应的滑块，所述滑块滑动连接于对应的所述滑槽中。

本发明另一方面实施例还提供了一种离心机控制方法，用于控制上述实施例所述的离心机，所述离心机控制方法包括：

离心机平衡调节方法，和/或，离心机停电控制方法；

所述离心机的平衡调节方法包括如下步骤：

启动离心机；

控制器控制定子组件电流至平衡电流，使转子达到旋转平衡；

电磁主轴开始带动转子转动；

控制器控制定子组件将平衡电流调整至基准电流；

转子平衡调节完成；

其中，在步骤控制器控制定子组件将平衡电流调整至基准电流期间，滑块逐渐滑动至平衡位置；

所述离心机停电控制方法包括如下步骤：

离心机停电故障；

发电模块为冷却机构提供电能；

冷却机构继续工作，并增大冷媒输出；

转子自由停车；

打开离心机，并取出样品。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种离心机，包括：发电模块、电磁主轴、定子组件、转子和冷却机构；所述电磁主轴包括芯轴和套设于所述芯轴上的转子组件；所述电磁主轴一端套设于所述定子组件内，另一端与所述转子相连，所述转子用于放置样品；所述转子组件通过所述发电模块与所述冷却机构电连接，所述冷却机构能够向所述电磁主轴周侧输送冷媒。

通过设置发电模块，将转子组件产生的电能储存，当离心机停电后，转子组件仍高速转动，此时，发电模块将转子组件转动时产生的动能转化为电能，并向冷却机构供电，使得冷却机构仍能够向电磁主轴处输送冷媒，相比于现有技术，能够避免出现因离心机断电而导致离心机内温度升高，导致样品出现损坏的问题；同时，随着转子组件的动能不断的被消耗，离心机还能够实现快速停车。并且，由于冷却机构不断向电磁主轴处输送冷媒，还能够增大转子的运行阻力，加快离心机自由停车过程，经试验，离心机自由停车过程可缩短至三分钟，从而避免离心机中的样品因停电而发生损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的离心机的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的磁悬浮轴承及相关结构的内部结构示意图；

图3为图2的A处的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的转子的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的转子与接头配合的剖视图；

图6为本发明实施例提供的设置有滑槽的转子的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的图6的剖视图；

图8为本发明实施例提供的离心机停电控制方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的离心机平衡调节方法的流程图。

图标：110-电磁主轴；111-第一温度传感器；120-定子组件；121-径向轴承定子；122-轴向轴承定子；130-冷媒通道；131-第一冷媒入口；132-第一冷媒出口；140-接头；150-底座；151-盘管；152-容纳空间；160-迷宫密封结构；170-密封压环；180-第二温度传感器；190-转子组件；

210-第一冷却组件；220-第二冷却组件；230-抽真空件；

310-离心腔；320-转子；321-本体；322-端盖；323-放置槽；324-滑槽；325-滑块。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“连接”和“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的一个实施例提供了一种离心机，如图1至图7所示，离心机包括有：发电模块、电磁主轴110、定子组件120、转子320和冷却机构。

其中，电磁主轴110包括芯轴和转子组件190，转子组件190套设于芯轴上形成所述电磁主轴110。定子组件120套设于电磁主轴110外形成磁悬浮轴承。

所述转子320与电磁主轴110远离定子组件120的一端相连，离心机工作时，电磁主轴110带动转子320转动。

在所述转子320内形成有用于放置样品的放置槽323，离心机转动时，样品放置于放置槽323内。

本实施例中，当离心机启动后，定子组件120对电磁主轴110施加径向和轴向的作用力，使电磁主轴110悬浮。工作过程中，通过定子组件120施加电磁力使电磁主轴110转动。待分离的样品通过转子320放置在电磁主轴110的端部，电磁主轴110带动转子320转动时产生离心力，在离心力的作用下，样品内需要分离的物质与样品发生分离。

冷却机构能够降低电磁主轴110的温度。

具体的，冷却机构可通过向电磁主轴110输送冷媒的方式，降低电磁主轴110的温度。

本实施例中，冷媒可以为低温气体，如空气、氮气或者二氧化碳等。也可以通过加快冷媒通道130内空气流速的方式，加快电磁主轴110的散热速率。

在本实施例中，转子组件190通过发电模块与冷却机构电连接。使用时，当离心机停电后，转子组件190仍会随电磁主轴110高速转动，通过设置发电模块，转子组件190能够实现发电。当离心机停电时，发电模块将高速转动的转子组件190产生的动能转化为电能并向冷却机构供电。冷却机构向电磁主轴110输送冷媒，避免离心机中的样品因离心机断电导致温度升高而发生损坏。

具体为，发电模块包括逆变电路，离心机内设置有检测电路，当离心机停电后，检测电路检测到离心机停电后，逆变电路将转子组件190转动时产生的动能转化为电能，并为冷却机构供电。

根据本发明实施例提供的离心机，通过设置发电模块，当离心机停电后，发电模块将转子组件190转动时产生的电能转化为动能，转子组件190产生的电能能够为冷却机构供电，使得冷却机构在离心机停电后仍能够向电磁主轴110处输送冷媒，相比于现有技术，能够避免出现因离心机断电而导致离心机内温度升高，导致样品出现损坏的问题；同时，随着转子组件190的动能不断的被消耗，离心机还能够实现快速停车。并且，由于冷却机构不断向电磁主轴110处输送冷媒，还能够增大转子320的运行阻力，加快离心机自由停车过程，经试验，离心机自由停车过程可缩短至三分钟，从而避免离心机中的样品因停电而发生损坏。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，定子组件120包括有轴向轴承定子122和径向轴承定子121。

轴向轴承定子122设置于电磁主轴110的端部，用于对电磁主轴110产生轴向方向上的电磁力。径向轴承定子121套设于电磁主轴110外，用于对电磁主轴110产生径向方向上的电磁力。

当离心机启动后，在轴向轴承定子122和径向轴承定子121的作用下，电磁主轴110悬浮，轴向轴承定子122和径向轴承定子121与电磁主轴110之间的间隙形成所述冷媒通道130。

在所述轴向轴承定子122与所述径向轴承定子121之间形成有第一冷媒入口131和第一冷媒出口132，所述第一冷媒入口131和所述第一冷媒出口132均与所述冷媒通道130连通。所述第一冷却组件210包括有第二冷媒出口和第二冷媒入口。第一冷媒入口131与第二冷媒出口连通，第一冷媒出口132与第二冷媒入口连通。

在本实施例中，当离心机启动后，电磁主轴110在定子组件120内悬浮，故而，在电磁主轴110与定子组件120之间必然形成有间隙，而电磁主轴110与定子组件120之间的间隙形成用于冷媒流动的所述冷媒通道130。离心机在离心时，第一冷却组件210向冷媒通道130内通入冷媒，电磁主轴110的温度在冷媒的作用下保持在正常范围内。通过设置第一冷却组件210，能够避免因电磁主轴110工作时温度过高，电磁主轴110上的热量通过传导的方式传递至设置在电磁主轴110上的转子320内，而导致样品发生损坏。

在本实施例中，利用电磁主轴110与定子组件120之间的间隙形成冷媒通道130，无需设置其它结构，避免占用空间；同时，通过设置第一冷却组件210向冷媒通道130内通入冷媒，解决了现有采用磁悬浮轴承的离心机在工作时，电磁主轴110因辐射散热导致的散热效果差的问题。由于设置了第一冷却组件210，电磁主轴110的温度在工作过程中始终处于正常范围内，不会因温度过高而导致样品损坏。同时，由于消除了电磁主轴110的温度对样品质量的影响，还可以进一步的提高离心机的转速，提高分离效率以及分离效果。

离心机在工作时，第一冷却组件210内的冷媒由第二冷媒出口和第一冷媒入口131进入至冷媒通道130内。冷媒在冷媒通道130内与电磁主轴110换热后，在第一冷却组件210的作用下，由第一冷媒出口132离开冷媒通道130，再经第二冷媒入口，或是经过处理重新通入至冷媒通道130内，或是直接排出至外界空气中。

在第一冷却组件210的作用下，冷媒在冷媒通道130内不断循环，保证电磁主轴110的温度始终处于正常工况内，避免影响样品的质量。

为了便于描述，设置有接头140的一端为电磁主轴110的上端，设置有轴向轴承定子122的一端为电磁主轴110的下端。

优选的，第一冷媒出口132和第一冷媒入口131相对设置。

在实际使用中，定子组件120包括有两个径向轴承定子121，分别为上端径向轴承定子和下端径向轴承定子，上端径向轴承定子设置在电磁主轴110的上侧，下端径向轴承定子设置在电磁主轴110的下侧，上端径向轴承定子用于控制电磁主轴110上端部分的径向位移，下端径向轴承定子用于控制电磁主轴110下端部分的径向位移。

用于驱动电磁主轴110转动的电机设置在上端径向轴承定子和下端径向轴承定子之间，其中，电机为高速永磁电机，其能够实现离心机高速低功耗运行。

同样，定子组件120包括两个轴向轴承定子122，两个轴向轴承定子122分别为上端轴向轴承定子和下端轴向轴承定子。上端轴向轴承定子和下端轴向轴承定子均设置于电磁主轴110远离接头140的端部，并对电磁主轴110施加轴向方向上的电磁力。其中，上端轴向轴承定子相比于下端轴向轴承定子更加靠近电磁主轴110。

第一冷媒入口131位于上端轴向轴承定子和下端径向轴承定子之间，第一冷媒出口132位于上端轴向轴承定子和下端径向轴承定子之间。

可选的，磁悬浮轴承还包括有用于检测电磁主轴110轴向运动的轴向传感器，以及用于检测电磁主轴110径向运动的径向传感器。

如图2所示，优选的，离心机还包括有控制器和第一温度传感器111。

其中，控制器，为离心机整机的控制器，第一温度传感器111、磁悬浮轴承、高速永磁电机、第一冷却组件210，以及下文中的第二冷却组件220和第二温度传感器180等均与控制器相连，控制器能够控制上述这些结构的启停以及工作情况。

在本实施例中，第一温度传感器111用于检测电磁主轴110的温度信息，并能够将检测到的电磁主轴110的温度信息反馈至控制器，控制器根据第一温度传感器111反馈的电磁主轴110的温度信息控制第一冷却组件210内冷媒的温度以及流量等。

在实际使用中，首先，通过控制器设定离心机离心工作时高速永磁电机的转速和运行时长。之后，高速永磁电机开始驱动电磁主轴110转动，同时，第一冷却组件210开启，向冷媒通道130内通入冷媒。随着高速永磁电机的运行，电磁主轴110的温度也会逐渐升高，在此过程中，第一温度传感器111实时检测电磁主轴110的温度，当电磁主轴110的温度高于正常工况时，控制器控制第一冷却组件210加大冷媒流量，和/或，降低冷媒的温度，以保证电磁主轴110的温度始终处于正常工况内。

可选的，在实施例中，第一温度传感器111设置在冷媒通道130内。

可选的，在本实施例中，第一冷却组件210可以是制冷系统，也可以是能够提高冷媒通道130内空气流速的，能够高速旋转的风扇等。

如图1所示，离心机包括离心腔310和抽真空件230。

抽真空件230用于提高离心腔310内的真空度，相应的，离心腔310为密闭设置的腔体。

在实际使用中，通过抽真空件230，将离心腔310内的真空度维持在1Pa左右，避免转子320在转动过程中与空气摩擦产生热量，从而导致转子320温度升高而影响转子320内的样品质量。

如图1所示，在本实施例中，离心腔310内设置有放置样品的转子320，底座150连接在离心腔310下方，离心腔310的底壁设置有孔，电磁主轴110通孔与离心腔310内的转子320相连，并带动转子320一起转动。

本实施例提供的离心机，工作时，在抽真空件230的作用下，离心腔310内处于真空度相对较高的真空环境，能够限制噪音传播；同时，转子320在真空度相对较高的环境下转动时，受到的空气阻力较小，能够阻止转子320在高速转动时产生热量，进一步避免对样品产生影响；并且，由于转子320转动时空气阻力较小，高速永磁电机的功耗也相对较小，降低了整体的功率损耗和热量产生。

可选的，在本实施例中，抽真空件230可以为变容真空泵、动量传输泵等。

可选的，在本实施例中，在离心腔310的外壳上还设有用于检测腔内压力的真空计，以及连通离心腔310和外界的放气阀等结构。

如图2和图5所示，离心机还包括有用于连接电磁主轴110和转子320的接头140。

接头140连接于电磁主轴110的上端，转子320通过接头140与电磁主轴110相连。

接头140能够传递扭矩，电磁主轴110通过接头140带动转子320转动。

在本实施例中，优选的，所述接头140上设置有的隔热涂层。

通过在接头140上涂覆隔热涂层，用以阻止电磁主轴110与转子320之间的热量传递，从而使转子320的温度维持在正常工况内，避免因转子320温度过高而影响转子320内的样品的质量。

如图2所示，离心机还包括底座150，底座150一端敞口设置，所述底座150内形成有一端敞口的容纳空间152，所述轴向轴承定子122和所述径向轴承定子121均设于所述容纳空间152内。

底座150的敞口端与离心腔310的外底壁相连，电磁主轴110通过底座150的敞口端和离心腔310底壁的孔与转子320相连。

在底座150的敞口端，设置有用于密封容纳空间152，以及固定定子组件120的密封压环170。接头140设置于底座150的敞口端，所述接头140的侧壁与所述密封压环170的内缘之间设置有迷宫密封结构160，用以避免容纳空间152内的冷气溢出（冷媒通道130并不是完全密封的，由于高速永磁电机以及轴向传感器、径向传感器等结构，冷媒通道130上具有多个缝隙使得其与容纳空间152连通），或者外界的空气进入到容纳空间152内影响转轴的冷却效果。

可选的，在本实施例中，在底座150的敞口端的端面上，设置有用于放置密封圈的密封槽，密封槽内设置有密封圈，用以提高容纳空间152的密闭性。

优选的，为了提高冷却效果，如图1所示，冷却机构还包括有用于对底座150进行冷却的第二冷却组件220。

在本实施例中，定子组件120以及高速永磁电机在工作过程中同样能够产生大量的热，而单采用第一冷却组件210向冷媒通道130内输送冷媒的散热效果有限，仅能够保证转轴的温度处于正常工况。故而，设置有所述第二冷却组件220，第二冷却组件220与底座150相连，用于对底座150进行冷却，进一步提高冷却效果。

本实施例中，第二冷却组件220同样采用通入冷媒的方式对底座150进行冷却。

如图2所示，在底座150内设置有盘管151，其中，盘管151铸在底座150内部，仅在底座150的侧壁上露出两个端口。第二冷却组件220用于向盘管151内通入冷媒，并且使冷媒在盘管151内循环。

可选的，在本实施例中，冷媒可以为冷却水，也可以为低温气体等。

可以理解的是，在本实施例中，还可以通过在底座150的外侧壁或者内侧壁上贴附半导体制冷片，其同样能够实现本实施例中，冷却底座150的目的。

需要说明的是，半导体制冷片一面为制冷面，而另一面为发热面，当半导体制冷片设置在底座150的外侧壁时，制冷面与底座150的外侧壁相连；而当半导体制冷片设置在底座150的内侧壁时，发热面与内侧壁相连，制冷面与磁悬浮轴承等结构相对设置。

优选的，如图2所示，离心机还包括有第二温度传感器180。

第二温度传感器180设置在底座150上，用于检测底座150的温度。

离心机在使用时，首先将离心腔310内抽至接近真空的状态，当离心腔310内的真空度达到预设值后，第二冷却组件220开启，保证底座150的温度处于正常工况，之后，控制器控制磁悬浮轴承和高速永磁电机工作，完成样品的离心工作。

离心机在工作过程中，第二温度传感器180实时检测底座150的温度信息，并将底座150的温度信息反馈至控制器，控制器根据第二温度传感器180反馈的底座150的温度信息控制第二冷却组件220通入盘管151内的冷媒的温度和流量等。

本实施例中，为了保证转子320内的样品始终处于常压状态，转子320为密封结构，如图4和图5所示，转子320包括有本体321和端盖322。

本体321一端敞口设置，在本体321内形成有多个用于放置样品的放置槽323，且放置槽323沿本体321的周向方向均匀分布，以避免转子320的动平衡特性被破坏。端盖322设置在本体321的敞口端，且端盖322的外缘与本体321的敞口端的内缘密封设置，用以将样品与分离腔分隔，避免影响样品的质量。

可选的，在本实施例中，本体321与接头140插接，在接头140的侧壁与本体321之间设置有密封圈，用以提高容纳空间152和离心腔310的密封效果。

本发明实施例提供的离心机，如图6和图7所示，所述本体321的侧壁上还开设有与所述放置槽323对应的滑槽324。所述滑槽324与所述放置槽323沿所述本体321的径向设置。所述转子320还包括多个与所述滑槽324一一对应的滑块325，所述滑块325滑动连接于对应的所述滑槽324中。

根据本发明实施例提供的离心机，由于采用了磁悬浮轴承，其不存在机械摩擦生热，但是，磁悬浮轴承在工作时，定子组件120为使电磁主轴110以及设置于电磁主轴110上的转子320悬浮，以及电磁主轴110在转动过程中均会产生大量的热。

离心机在正常使用时，磁悬浮轴承发热主要来源于电磁发热，定子组件120控制电磁主轴110悬浮时所用的电流越小、以及电流的波动范围越小，定子组件120的发热就越小。由于放置于转子320上的样品的质量不一，转子320存在一定的不平衡质量。如，质量小的区域需增大电流，用来补偿这个不平衡质量带来的不平衡力，这样转子320在旋转的过程中，磁悬浮轴承的电流大小就会周期性的变化，从而导致发热增加。

在本实施例中，为了消除转子320的不平衡质量，在本体321的侧壁上设置有滑槽324，滑槽324内设置有滑块325，滑块325用于实现质量平衡。

具体的，在本体321的侧壁上开设有滑槽324，滑槽324与放置槽323一一对应，即每个放置槽323均对应有一个滑槽324，并且，滑槽324与对应的放置槽323处于同一径向方向上。在滑槽324中设置有滑块325，滑块325能够在滑槽324内自由滑动。

离心机在使用时，首先，控制定子组件120的电流，使电磁主轴110和转子320实现平衡，之后电磁主轴110开始带动转子320转动；在转子320转动过程中，开始逐渐减小定子组件120上的电流，将定子组件120上的电流调整至该样品理论平衡时，所对应的基准电流，在调整定子组件120上的电流的过程中，各部位的滑块325受到的离心力不同，滑块325会根据离心力的大小滑动至调节位置，直至本体321达到质量平衡。

通过在本体321的侧壁上开设滑槽324，以及在滑槽324内设置滑块325，通过改变滑块325所处的位置来矫正转子320的不平衡质量，无需通过电流调节质量平衡，从而减小和平衡了定子组件120悬浮和控制电磁主轴110所需的磁力，能够有效降低磁悬浮轴承在使用时的发热量，避免转子320温度升高。

同时，通过开设滑槽324以及设置滑块325，还能够降低离心机样品的装配精度，从而更加便于操作和使用。

在本实施例中，使用时，滑块325可以为三角形滑块325，也可以为梯形滑块325，用以避免滑块325由滑槽324中脱落，滑槽324的形状可根据滑块325进行设置。

本发明实施例提供的离心机，使用时，包括以下步骤：

离心机启动，控制器控制磁悬浮轴承启动，转子320随电磁主轴110悬浮；

将样品放置于放置槽323内，并用端盖322将放置槽323密封；

控制器控制抽真空件230启动，将离心腔310内的真空度控制在大约1Pa左右；

控制器控制第二冷却组件220工作，将底座150温度控制在正常工况内；

操作人员根据样品情况设定离心机工作参数，同时控制器控制第一冷却组件210工作，将电磁主轴110的温度控制在正常工况内，之后电机开始工作，带动电磁主轴110转动；

当样品离心完成后，控制器首先控制第一冷却组件210关闭；

控制器控制抽真空件230关闭，同时开启离心腔310放气阀，将离心腔310内的压力与外界压力保持一致；

操作人员打开离心腔310并取出样品；

控制器控制第二冷却组件220关闭，同时关闭离心机，离心完成。

使用时，首先，操作人员打开密封腔，之后打开控制器的控制开关。当离心机启动后，控制器控制磁悬浮轴承开始工作，电磁主轴110带动转子320一起悬浮起来。此时，操作人员将样品放置进样品槽内。在放置样品时，为了保证平衡，需要将样品均匀放置在样品槽内，当样品数量无法满足均匀放置时，需要设置配重。样品放置完成后，将端盖322盖好，保证样品槽内样品的密封性。关闭离心腔310，控制器开始启动抽真空件230提高离心腔310内的真空度，避免因摩擦导致转子320过热，同时降低高速永磁电机的功耗。当离心腔310内的真空度达到预设值后，控制器控制第二冷却组件220启动。由于定子组件120需要控制电磁主轴110处于悬浮状态，在此过程中，定子组件120已经开始发热，故而控制器控制第二冷却组件220启动，保证底座150的温度处于正常工况内。准备工作完成后，开始通过控制器设置高速永磁电机的转速以及运行时长等。设置完成后，控制器开始控制高速永磁电机工作，并将转速提升至设定转速，与此同时，控制器控制第一冷却组件210启动，避免电磁主轴110工作过程中过热，使其处于正常工况内。当样品离心完成后，电磁主轴110转速降至为零，此时，第一冷却组件210无需再对电磁主轴110冷却，控制器控制第一冷却组件210关闭即可。但由于电磁主轴110仍处于悬浮状态，故而第二冷却组件220仍然继续工作，保证底座150的温度处于正常工况。当转子320停止转动后，关闭抽真空件230，同时打开放气阀，平衡离心腔310内的气压，再将样品取出即可。取出样品后，关闭第二冷却组件220，关闭离心机控制器，离心完成。

本发明另一实施例提供了一种离心机的控制方法，用于上述任一实施例所述的离心机，其中，所述离心机控制方法包括：离心机平衡调节方法，和/或，离心机停电控制方法；

如图9所示，所述离心机的平衡调节方法包括如下步骤：

启动离心机；

控制器控制定子组件120电流至平衡电流，使转子320达到旋转平衡；

电磁主轴110开始带动转子320转动；

控制器控制定子组件120将平衡电流调整至基准电流；

转子320平衡调节完成；

其中，在步骤控制器控制定子组件120将平衡电流调整至基准电流期间，滑块325逐渐滑动至平衡位置。

本实施例提供的离心机，为了降低定子组件120处的电流，以及避免定子组件120处的电流出现波动，离心机在启动后，首先通过控制器控制定子组件120电流至平衡电流，目的是为了使转子320达到旋转平衡，平衡电流的大小与转子320以及样品的质量和相对应，转子320达到旋转平衡后，电磁主轴110开始带动转子320转动。之后，控制器开始逐渐将平衡电流调整至基准电流，其中，基准电流为理论上转子320为平衡状态时，悬浮所需要的电流。通常情况下，平衡电流大于基准电流。在控制器控制定子组件120将平衡电流调整至基准电流期间，滑块325会逐渐滑动至平衡位置，直至控制器将平衡电流调整至基准电流，滑块325也即滑动至了平衡位置，至此，离心机的转子320平衡调节完成。

如图8所示，所述离心机停电控制方法包括如下步骤：

离心机停电故障；

发电模块为冷却机构提供电能；

冷却机构继续工作，并增大冷媒输出；

转子320自由停车；

打开离心机，并取出样品

在本实施例中，当离心机停机后，转子组件190仍高速转动，此时，发电模块将转子组件190转动时的动能转化为电能，并为冷却机构提供，保证冷却机构能够正常工作。同时，冷却机构由发电模块供电时，冷却机构的冷媒输出量增大，以加快转子320自由停车的过程，转子320自由停车后，打开离心机，并取出样品即可，避免样品因温度升高而损坏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种离心机，其特征在于，包括：发电模块、电磁主轴（110）、定子组件（120）、转子（320）和冷却机构；

所述电磁主轴（110）包括芯轴和套设于所述芯轴上的转子组件（190）；

所述电磁主轴（110）一端套设于所述定子组件（120）内，另一端与所述转子（320）相连，所述转子（320）用于放置样品；

所述转子组件（190）通过所述发电模块与所述冷却机构电连接，所述冷却机构能够向所述电磁主轴（110）周侧输送冷媒。

2.根据权利要求1所述的离心机，其特征在于，所述定子组件（120）包括轴向轴承定子（122）和径向轴承定子（121）；

所述轴向轴承定子（122）设于所述电磁主轴（110）的端部；所述径向轴承定子（121）套设于所述电磁主轴（110）外，所述径向轴承定子（121）的内缘与所述电磁主轴（110）的侧壁之间形成有冷媒通道（130）；

所述轴向轴承定子（122）与所述径向轴承定子（121）之间形成有第一冷媒入口（131）和第一冷媒出口（132），所述第一冷媒入口（131）和所述第一冷媒出口（132）均与所述冷媒通道（130）连通；

所述冷却机构包括第一冷却组件（210），所述第一冷却组件（210）具有与所述第一冷媒入口（131）连通的第二冷媒出口，以及与所述第一冷媒出口（132）连通的第二冷媒入口。

3.根据权利要求2所述的离心机，其特征在于，所述离心机还包括控制器和第一温度传感器（111），所述控制器与所述第一温度传感器（111）相连；

所述第一温度传感器（111）用于检测所述电磁主轴（110）的温度，并将所述电磁主轴（110）的温度反馈至所述控制器；

所述控制器还与所述第一冷却组件（210）相连，并根据所述电磁主轴（110）的温度信息控制冷媒的温度和流量。

4.根据权利要求3所述的离心机，其特征在于，所述离心机还包括抽真空件（230）和密闭设置的离心腔（310），所述抽真空件（230）与所述离心腔（310）连通；

所述离心腔（310）内设置有用于放置样品的转子（320），所述转子（320）与所述电磁主轴（110）相连，所述电磁主轴（110）带动所述转子（320）在所述离心腔（310）内转动。

5.根据权利要求4所述的离心机，其特征在于，所述离心机还包括接头（140）；

所述接头（140）与所述电磁主轴（110）相连，所述转子（320）连接于所述接头（140）上；

所述接头（140）上设置有隔热涂层。

6.根据权利要求5所述的离心机，其特征在于，还包括底座（150）；所述底座（150）内形成有一端敞口的容纳空间（152），所述轴向轴承定子（122）和所述径向轴承定子（121）均设于所述容纳空间（152）内；

所述接头（140）位于所述底座（150）的敞口处，所述底座（150）的敞口端设有密封压环（170），所述接头（140）的侧壁与所述密封压环（170）的内缘之间设置有迷宫密封结构（160）。

7.根据权利要求6所述的离心机，其特征在于，所述冷却机构还包括第二冷却组件（220）；

所述离心机还包括第二温度传感器（180），所述第二温度传感器（180）与所述控制器相连；

所述底座（150）内设置有盘管（151）；所述第二冷却组件（220）与所述盘管（151）连通，并向所述盘管（151）内通入冷媒；

所述第二温度传感器（180）设于所述底座（150）上，所述第二温度传感器（180）用于检测所述底座（150）的温度，并将所述底座（150）的温度信息反馈至所述控制器；

所述第二冷却组件（220）与所述控制器相连，所述控制器根据所述底座（150）的温度信息控制所述第二冷却组件（220）中冷媒的温度和流量。

8.根据权利要求4所述的离心机，其特征在于，所述转子（320）包括本体（321）和端盖（322）；

所述本体（321）一端敞口，所述本体（321）内形成有放置样品的放置槽（323）；

所述端盖（322）设于所述本体（321）的敞口端，且与所述本体（321）的敞口端密封连接。

9.根据权利要求8所述的离心机，其特征在于，所述本体（321）的侧壁上还开设有与所述放置槽（323）对应的滑槽（324）；

所述滑槽（324）与所述放置槽（323）沿所述本体（321）的径向设置；

所述转子（320）还包括多个与所述滑槽（324）一一对应的滑块（325），所述滑块（325）滑动连接于对应的所述滑槽（324）中。

10.一种离心机控制方法，用于控制如权利要求1至9任意一项所述的离心机，其特征在于，所述离心机控制方法包括：

离心机平衡调节方法，和/或，离心机停电控制方法；

所述离心机的平衡调节方法包括如下步骤：

启动离心机；

控制器控制定子组件（120）电流至平衡电流，使转子（320）达到旋转平衡；

电磁主轴（110）开始带动转子（320）转动；

控制器控制定子组件（120）将平衡电流调整至基准电流；

转子（320）平衡调节完成；

其中，在步骤控制器控制定子组件（120）将平衡电流调整至基准电流期间，滑块（325）逐渐滑动至平衡位置；

所述离心机停电控制方法包括如下步骤：

离心机停电故障；

发电模块为冷却机构提供电能；

冷却机构继续工作，并增大冷媒输出；

转子（320）自由停车；

打开离心机，并取出样品。

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