CN208612270U - 一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，包括包裹材料、永磁内转子、筒形磁钢、励磁线圈、上悬浮磁铁、下悬浮磁铁、搅拌轴、桨叶，所述永磁内转子与搅拌主轴上部内径互套，在永磁内转子下侧设置有O型上悬浮磁钢，上悬浮磁钢下方设置有O型下悬浮磁钢，上悬浮磁钢与下悬浮磁钢反向放置，呈互斥作用力，搅拌主轴从其中孔通过，搅拌主轴下方设置有搅拌桨，本实用新型与传统搅拌轴相比，其具有罐体内外完全隔离，无泄漏风险，采用磁悬浮设计，实现无阻力、无振动，使用电机一体式设计，无磁通饱和现象，搅拌力度更大，效率更高。

Description

一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置

技术领域

本实用新型涉及一种搅拌装置，具体涉及到一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置。

背景技术

生物反应器是生物工程生产中的关键技术设备，是疫苗生产、生物药制造、医学细胞治疗的核心设备，关系着人们生活医疗的安全和质量。

而搅拌装置是生物反应器为保证内部培养的细胞生存环境均一性所必须的装置，动力传动过程中往往使用端面密封方式保持生物反应器内外部的隔离，但由于长期摩擦，密封端面容易产生热量和磨损，造成密封效果下降且造成摩擦面粉末飞散，导致影响反应器内细胞的安全生长。

反应器行业做了很多尝试，例如公开号为201120207504.2的中国专利，一种磁悬浮搅拌器，其使用同轴钢磁作动力传导，实现了罐体内外部的隔离。但是其仍然使用了滚珠轴承，搅拌主轴并未实现真正意义的无摩擦。且其磁力传动使用的是双侧钢磁，具有磁通饱和现象，传动强度不足。又如申请 号为 201320693674.5的中国专利，一种生物反应器，其使用磁力传导的底部搅拌方式，实现了罐体内外部的隔离。但其内部仍然有支撑组件，且使用双侧钢磁传动方式，具有磁通饱和现象。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种电机一体化磁悬浮生物反应器搅拌装置，采用电机一体化、搅拌主轴轴向磁力悬浮，径向磁力动力传输的设计理念，应用陀螺自稳原理，提出一种适用于生物反应器的顶部搅拌装置。其具有完全密封结构，磁力悬浮，无油无轴承无摩擦不产热，安静平稳的特点，能保证生物反应器内培养细胞不受污染

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，包括：永磁内转子、励磁线圈、上悬浮磁钢、下悬浮磁钢、包裹材料、搅拌主轴和桨叶；所述永磁内转子与搅拌主轴上部内径互套，永磁内转子下侧设置有O型上悬浮磁钢，上悬浮磁钢下方设置有O型下悬浮磁钢，搅拌主轴从上悬浮磁钢及下悬浮磁钢中间孔通过，永磁内转子与上悬浮磁钢被包裹材料包被并固定于搅拌主轴上，下悬浮磁钢被包裹材料包被并固定于罐体内部，所述励磁线圈设置在罐体外部，所述桨叶设置在搅拌轴下方。

优选的，所述永磁内转子由一体筒形磁钢构成或由多片磁钢构成筒形。

优选的，所述励磁线圈包括但不限于八扎或九扎构成。

优选的，所述上悬浮磁钢与下悬浮磁钢使用相反方向放置。

优选的，所述包裹材料包括但不限于医药级塑料或医药级316L钢材。

优选的，所述桨叶包括但不限于螺旋桨桨叶、直桨叶或斜桨叶。

本实用新型提供的一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置的有益效果在于：搅拌主轴在轴向，使用一对相向的O形磁钢保持搅拌主轴的悬浮，搅拌主轴由于重力和磁力相互作用，保持垂直悬浮于罐体内部，节能无阻力。搅拌主轴径向使用无刷电机方式产生旋转磁场，推动其转动，比双端永磁传动具有负载能力高，效率高的特别。由于磁力在径向呈对角平衡或三角平衡，搅拌主轴在径向合力为0，且转动的搅拌主轴因陀螺原理自稳，其与轴套无压力，摩擦力极低，因此无需使用轴承方式固定搅拌主轴，极大地提高罐体内洁净度，降低运行震动，且能保持搅拌主轴平稳快速运行。整个搅拌装置通过包裹材料与外界完全隔离，可完全去除轴封泄露带来的污染危险。

附图说明

图1为本实用新型整体结构剖面图；

图2为本实用新型实施例一立体图；

图3为本实用新型实施例二立体图。

图中：1、包裹材料；2、永磁内转子；3、励磁线圈；4、上悬浮磁钢；5、下悬浮磁钢；6、搅拌主轴；7、桨叶。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通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，均属于本实用新型的保护范围。

一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，包括：永磁内转子2、励磁线圈3、上悬浮磁钢4、下悬浮磁钢5、包裹材料1、搅拌主轴6和桨叶7；所述永磁内转子2与搅拌主轴6上部内径互套，在永磁内转子2下侧设置有O型上悬浮磁钢4，搅拌主轴6从其中孔通过，永磁内转子2与上悬浮磁钢4被包裹材料 1包被并固定于搅拌主轴6上。

在上悬浮磁钢4下方设置有O型下悬浮磁钢5，搅拌主轴6从其中孔通过，下悬浮磁钢5被包裹材料1包被并固定于罐体上，下悬浮磁钢5与上悬浮磁钢4 使用反向放置，呈互斥作用力，其结果为搅拌主轴6被磁力悬浮于罐体内部。

搅拌主轴6下方设置有桨叶7，桨叶7可为多种结构，发挥搅拌液体的作用。

以上结构均处于罐体内部，通过包裹材料1与罐体外部隔绝，在罐体外部设置有励磁线圈3，励磁线圈3与相应驱动器连接，励磁线圈3与永磁内转子2构成一套完整且内外隔离的电机方案。

搅拌主轴6在轴向，使用一对相向的O形磁钢保持搅拌主轴6的悬浮，搅拌主轴6由于重力和磁力相互作用，保持垂直悬浮于罐体内部，节能无阻力。搅拌主轴6径向使用无刷电机方式产生旋转磁场，推动其转动，比双端永磁传动具有负载能力高，效率高的特别。由于磁力在径向呈对角平衡或三角平衡，搅拌主轴 6在径向合力为0，且转动的搅拌主轴6因陀螺原理自稳，其与轴套无压力，摩擦力极低，因此无需使用轴承方式固定搅拌主轴6，极大地提高罐体内洁净度，降低运行震动，且能保持搅拌主轴6平稳快速运行。整个搅拌装置通过包裹材料1与外界完全隔离，可完全去除轴封泄露带来的污染危险。

实施例一，永磁内转子2使用筒形磁钢，外部励磁线圈3为八个绕组，结合相应驱动器构成步进电机结构，如图2所示，上悬浮磁钢4和下悬浮磁钢5均为 O形永磁，搅拌主轴6从其中孔穿过。包裹材料1为医药级塑料，永磁内转子2 与上悬浮磁钢4用包裹材料1包被并固定于搅拌主轴6上，下悬浮磁钢5被包裹材料1包被并固定于顶板上，与上悬浮磁钢4方向相反呈互斥结构。除励磁线圈 3外其余结构被包裹材料1包裹在罐体内部。搅拌主轴6下方设有三片螺旋桨式搅拌桨，实施例一适用于一次性生物反应器的场合。

实施例二，永磁内转子2使用多片永磁构成的筒形磁钢，外部励磁线圈3为九个绕组，结合相应驱动器构成永磁同步电机结构，如图3所示。上悬浮磁钢4 和下悬浮磁钢5均为多片磁钢排列组成的O形永磁，搅拌主轴6从其中孔穿过。包裹材料1为医药级316L不锈钢，永磁内转子2与上悬浮磁钢4用包裹材料1 包被并通过紧定螺丝固定于搅拌主轴6上，下悬浮磁钢5被包裹材料1包被并固定于顶板上，与上悬浮磁钢4方向相反呈互斥结构。除励磁线圈3外其余结构被包裹材料1包裹在罐体内部，搅拌主轴6下方设有四片斜桨叶构成的搅拌桨，实施例二适用于多次使用的不锈钢生物反应器的场合。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，其特征在于，包括：永磁内转子、励磁线圈、上悬浮磁钢、下悬浮磁钢、包裹材料、搅拌主轴和桨叶；所述永磁内转子与搅拌主轴上部内径互套，永磁内转子下侧设置有O型上悬浮磁钢，上悬浮磁钢下方设置有O型下悬浮磁钢，搅拌主轴从上悬浮磁钢及下悬浮磁钢中间孔通过，永磁内转子与上悬浮磁钢被包裹材料包被并固定于搅拌主轴上，下悬浮磁钢被包裹材料包被并固定于罐体内部，所述励磁线圈设置在罐体外部，所述桨叶设置在搅拌轴下方。

2.如权利要求1所述的电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，其特征在于：所述永磁内转子由一体筒形磁钢构成或由多片磁钢构成筒形。

3.如权利要求1所述的电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，其特征在于：所述励磁线圈包括但不限于八扎或九扎构成。

4.如权利要求1所述的电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，其特征在于：所述上悬浮磁钢与下悬浮磁钢使用相反方向放置。

5.如权利要求1所述的电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，其特征在于：所述包裹材料包括但不限于医药级塑料或医药级316L钢材。

6.如权利要求1所述的电机一体化的磁悬浮生物反应器搅拌装置，其特征在于：所述桨叶包括但不限于螺旋桨桨叶、直桨叶或斜桨叶。