JP2722238B2 - 遠心分離機 - Google Patents
遠心分離機Info
- Publication number
- JP2722238B2 JP2722238B2 JP1057944A JP5794489A JP2722238B2 JP 2722238 B2 JP2722238 B2 JP 2722238B2 JP 1057944 A JP1057944 A JP 1057944A JP 5794489 A JP5794489 A JP 5794489A JP 2722238 B2 JP2722238 B2 JP 2722238B2
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- bearing
- speed
- radial magnetic
- magnetic bearing
- rotating shaft
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/02—Electric motor drives
- B04B9/04—Direct drive
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、遺伝子のDNA分離等に使用される超高速
の遠心分離機に関するものである。
の遠心分離機に関するものである。
従来の遠心分離機としては、例えば、実公昭43-31507
号公報および実公昭43-30607号公報に開示されているも
のがある。
号公報および実公昭43-30607号公報に開示されているも
のがある。
第８図は、そのような従来の遠心分離機の主要部の構
成を模式的に示したものである。
成を模式的に示したものである。
図において、１は玉軸受、２は玉軸受１に支持された
回転軸で、高周波モータ（図示せず）によって駆動され
る軸である。３は回転軸２に同軸に連結した細長い連結
棒、４はこの連結棒３に同軸に連結した試料取付け用の
ロータである。５は連結棒３を支持する玉軸受または円
筒軸受である。なお、4aは試料を入れた試験管を挿入す
る穴である。
回転軸で、高周波モータ（図示せず）によって駆動され
る軸である。３は回転軸２に同軸に連結した細長い連結
棒、４はこの連結棒３に同軸に連結した試料取付け用の
ロータである。５は連結棒３を支持する玉軸受または円
筒軸受である。なお、4aは試料を入れた試験管を挿入す
る穴である。
従来の遠心分離機は、上述のように、回転軸２とこれ
と同軸の細長い連結棒３が、それぞれ玉軸受１と玉軸受
（円筒軸受）５によって支持されている。すなわち、一
本の同心軸を構成する回転軸２と細長い連結棒３を、上
記玉軸受1,5の形状中心軸で支持する構造になってい
る。
と同軸の細長い連結棒３が、それぞれ玉軸受１と玉軸受
（円筒軸受）５によって支持されている。すなわち、一
本の同心軸を構成する回転軸２と細長い連結棒３を、上
記玉軸受1,5の形状中心軸で支持する構造になってい
る。
このため、試料の多少によってアンバランスの生じた
ロータ４を超高速回転させると、そのアンバランスによ
る大きな遠心力によって軸受摩擦トルクが大きくなると
いう欠点があった。
ロータ４を超高速回転させると、そのアンバランスによ
る大きな遠心力によって軸受摩擦トルクが大きくなると
いう欠点があった。
その結果、軸受の寿命が短くなるだけでなく、ロータ
４を超高速回転させるにも、回転数で12万rpm程度が最
高で、それ以上は困難であった。
４を超高速回転させるにも、回転数で12万rpm程度が最
高で、それ以上は困難であった。
この発明は、このような従来の問題点を解決するため
になされたもので、軸受寿命が半永久的であり、かつロ
ータの従来以上の超高速回転を可能にする遠心分離機を
提供することを目的とする。
になされたもので、軸受寿命が半永久的であり、かつロ
ータの従来以上の超高速回転を可能にする遠心分離機を
提供することを目的とする。
この発明が提供する遠心分離機は、ラジアル磁気軸受
と、この軸受で支持し、かつ高周波モータで駆動する回
転軸と、この回転軸に同軸に連結した細長い連結棒と、
この連結棒に同軸に連結した試料取付け用のロータとを
備えたものである。
と、この軸受で支持し、かつ高周波モータで駆動する回
転軸と、この回転軸に同軸に連結した細長い連結棒と、
この連結棒に同軸に連結した試料取付け用のロータとを
備えたものである。
回転軸と細長い連結棒とからなる１本の同心軸を高周
波モータで駆動して、その回転速度を上げていくと、上
記同心軸は各回転数に応じた曲げ危険速度を通過するこ
とになる。
波モータで駆動して、その回転速度を上げていくと、上
記同心軸は各回転数に応じた曲げ危険速度を通過するこ
とになる。
その場合、回転数が20,000rpm以下程度の低速回転領
域での曲げ危険速度は、上記同心軸の細長い連結棒の部
分で起こり、ラジアル磁気軸受の位置に着目すると、剛
体モードのコニカルモード、シリンドリカルモードとな
る。しかし、この曲げはラジアル磁気軸受のダンピング
力によって吸収できるので、低速回転領域での曲げ危険
速度は支障なく通過できる。
域での曲げ危険速度は、上記同心軸の細長い連結棒の部
分で起こり、ラジアル磁気軸受の位置に着目すると、剛
体モードのコニカルモード、シリンドリカルモードとな
る。しかし、この曲げはラジアル磁気軸受のダンピング
力によって吸収できるので、低速回転領域での曲げ危険
速度は支障なく通過できる。
回転数が90,000rpm程度の高速回転領域での曲げ危険
速度は、上記同心軸の剛体部である回転軸の部分に起こ
り、ラジアル磁気軸受を含めて曲げモードとなる。しか
し、この曲げモードにおいては、ラジアル磁気軸受が曲
げ振動の節にあたる位置にあるので、ラジアル磁気軸受
での振れ量は小さくなる。したがって、高速回転領域で
の危険速度も焼き付きを起こすことなく通過できる。
速度は、上記同心軸の剛体部である回転軸の部分に起こ
り、ラジアル磁気軸受を含めて曲げモードとなる。しか
し、この曲げモードにおいては、ラジアル磁気軸受が曲
げ振動の節にあたる位置にあるので、ラジアル磁気軸受
での振れ量は小さくなる。したがって、高速回転領域で
の危険速度も焼き付きを起こすことなく通過できる。
回転数が曲げ危険速度を超える高速回転領域では、上
記同心軸は軸受の形状中心軸回りではなく、慣性中心軸
回りに回転しようとするが、ラジアル磁気軸受は、同心
軸を非接触状態で支持するので、これが可能である。ま
た、同心軸が慣性中心軸回りに回転するので、試料取付
け用ロータのアンバランスに起因する遠心力は発生しな
くなり、ラジアル磁気軸受にそれほど大きな負荷容量を
必要としなくなる。
記同心軸は軸受の形状中心軸回りではなく、慣性中心軸
回りに回転しようとするが、ラジアル磁気軸受は、同心
軸を非接触状態で支持するので、これが可能である。ま
た、同心軸が慣性中心軸回りに回転するので、試料取付
け用ロータのアンバランスに起因する遠心力は発生しな
くなり、ラジアル磁気軸受にそれほど大きな負荷容量を
必要としなくなる。
一方、転がり軸受支持の場合は、同心軸を非接触支持
でなく固体接触支持するので同心軸を形状中心軸まわり
に支持することになる。したがって、アンバランスに起
因する大きな遠心力相当の大きな負荷容量を必要とする
ことになる。
でなく固体接触支持するので同心軸を形状中心軸まわり
に支持することになる。したがって、アンバランスに起
因する大きな遠心力相当の大きな負荷容量を必要とする
ことになる。
以下、この発明の実施例を第１〜７図によって説明す
る。
る。
第１図は実施例による遠心分離機の要部の構成を模式
的に示したものである。
的に示したものである。
図において、11はラジアル磁気軸受、12はラジアル磁
気軸受11に支持された回転軸で、図外の高周波モータに
よって駆動される軸である。13は回転軸12に同軸に連結
した細長い連結棒で、両者12,13は１本の同心軸Ｓを構
成している。14は細長い連結棒13に同軸に連結した試料
取付け用のロータである。なお、14aは試料を入れた試
験管を挿入する穴である。
気軸受11に支持された回転軸で、図外の高周波モータに
よって駆動される軸である。13は回転軸12に同軸に連結
した細長い連結棒で、両者12,13は１本の同心軸Ｓを構
成している。14は細長い連結棒13に同軸に連結した試料
取付け用のロータである。なお、14aは試料を入れた試
験管を挿入する穴である。
第２図は第１図の構成を実際の例で具体的に示したも
のである。第１図におけると同一または均等部分には同
一符号が付してある。すなわち、11はラジアル磁気軸
受、12は回転軸、13は細長い連結棒、Ｓは両者12,13よ
りなる１本の同心軸、14はロータである。
のである。第１図におけると同一または均等部分には同
一符号が付してある。すなわち、11はラジアル磁気軸
受、12は回転軸、13は細長い連結棒、Ｓは両者12,13よ
りなる１本の同心軸、14はロータである。
上記ラジアル磁気軸受11は接極子15と電磁極16とより
構成され、接極子15は回転軸12に固定されている。17は
高周波モータで、18はロータ部18と電磁コイル部19とよ
り構成されている。ロータ部18は回転軸12に固定されて
いる。
構成され、接極子15は回転軸12に固定されている。17は
高周波モータで、18はロータ部18と電磁コイル部19とよ
り構成されている。ロータ部18は回転軸12に固定されて
いる。
20,21は非接触変位センサで、回転軸12の半径方向の
変位を検出するためのものである。変位センサ20,21の
出力信号は、図外の制御装置で処理されてラジアル磁気
軸受11の電磁極16に制御電流として入力される。ラジア
ル磁気軸受11は、この制御電流によって回転軸12を非接
触状態に支持する。
変位を検出するためのものである。変位センサ20,21の
出力信号は、図外の制御装置で処理されてラジアル磁気
軸受11の電磁極16に制御電流として入力される。ラジア
ル磁気軸受11は、この制御電流によって回転軸12を非接
触状態に支持する。
22は第１スラスト軸受、23は第２スラスト軸受であ
る。第１スラスト軸受22は、ロータ14の下面側に取り付
けた永久磁石22aとハウジング26に取り付けた永久磁石2
2bとよりなる。同心軸Ｓおよびこれと一体のロータ14
は、両者22a,22bの反発力によってハウジング26に非接
触状態で支持されるようになっている。なお、この第１
スラスト軸受22はスラスト空気軸受としてもよい。
る。第１スラスト軸受22は、ロータ14の下面側に取り付
けた永久磁石22aとハウジング26に取り付けた永久磁石2
2bとよりなる。同心軸Ｓおよびこれと一体のロータ14
は、両者22a,22bの反発力によってハウジング26に非接
触状態で支持されるようになっている。なお、この第１
スラスト軸受22はスラスト空気軸受としてもよい。
第２スラスト軸受23は、回転軸12の上面側に取り付け
た永久磁石23aとハウジング26に取り付けた永久磁石23b
とよりなる。同心軸Ｓおよびこれと一体のロータ14は、
両者23a,23bの吸引力によって上方に引き寄せられるよ
うになっている。すなわち、第２スラスト軸受23は、第
１スラスト軸受22による支持力を増大させるように機能
する軸受である。
た永久磁石23aとハウジング26に取り付けた永久磁石23b
とよりなる。同心軸Ｓおよびこれと一体のロータ14は、
両者23a,23bの吸引力によって上方に引き寄せられるよ
うになっている。すなわち、第２スラスト軸受23は、第
１スラスト軸受22による支持力を増大させるように機能
する軸受である。
24,25はタッチダウン軸受である。これは、回転軸12
が危険速度通過時のように大きく振れたときに、この振
れを抑えることによってラジアル磁気軸受11と回転軸12
が直接接触して焼き付くのを防ぐためのものである。
が危険速度通過時のように大きく振れたときに、この振
れを抑えることによってラジアル磁気軸受11と回転軸12
が直接接触して焼き付くのを防ぐためのものである。
26はラジアル磁気軸受11,回転軸12,連結棒13,ロータ1
4,変位センサ20,21,タッチダウン軸受24,25を収納する
ハウジングである。
4,変位センサ20,21,タッチダウン軸受24,25を収納する
ハウジングである。
27はハウジング26内に冷却水を注入するための冷却水
注入口、28はハウジング26から冷却水を排出するための
冷却水排水口である。ラジアル軸受11の電磁極16および
高周波モータ17の電磁コイル部19は、この冷却水で冷却
されるようになっている。
注入口、28はハウジング26から冷却水を排出するための
冷却水排水口である。ラジアル軸受11の電磁極16および
高周波モータ17の電磁コイル部19は、この冷却水で冷却
されるようになっている。
次に作用を第３〜７図を引用しながら説明する。
いま、同心軸Ｓを高周波モータ17で駆動して、その回
転速度を上げていくと、上記同心軸Ｓは、第３図，第４
図，第５図，第６図および第７図に示すように、それぞ
れの回転数1,644rpm,7,164rpm,7,440rpm,15,306rpmおよ
び96,966rpmに応じた曲げ危険速度を通過する。
転速度を上げていくと、上記同心軸Ｓは、第３図，第４
図，第５図，第６図および第７図に示すように、それぞ
れの回転数1,644rpm,7,164rpm,7,440rpm,15,306rpmおよ
び96,966rpmに応じた曲げ危険速度を通過する。
この場合、回転数15,306rpmまでの低速回転領域で
は、曲げ危険速度はラジアル磁気軸受11の位置に着目す
ると、第３〜６図のように、剛体モードのコニカルモー
ドかシリンドリカルモードになる。したがって、上記同
心軸Ｓの曲げは細長い連結棒13の部分に起こる。しか
し、この曲げはラジアル磁気軸受11のダンピング力によ
って吸収されるので、低速回転領域での曲げ危険速度は
支障なく通過できる。
は、曲げ危険速度はラジアル磁気軸受11の位置に着目す
ると、第３〜６図のように、剛体モードのコニカルモー
ドかシリンドリカルモードになる。したがって、上記同
心軸Ｓの曲げは細長い連結棒13の部分に起こる。しか
し、この曲げはラジアル磁気軸受11のダンピング力によ
って吸収されるので、低速回転領域での曲げ危険速度は
支障なく通過できる。
回転数が上がり96,966rpmの高速回転領域では、第７
図のように、曲げ危険速度はラジアル磁気軸受11を含め
て曲げモードとなる。したがって、上記同心軸Ｓの曲げ
は剛体部である回転軸12の部分に起こる。しかし、この
曲げモードにおいては、ラジアル磁気軸受11が曲げ振動
の丁度節にあたる位置にくるので、ラジアル磁気軸受11
での振れは小さくなる。このため、高速回転領域での危
険速度も焼き付きを起こすことなく通過できる。
図のように、曲げ危険速度はラジアル磁気軸受11を含め
て曲げモードとなる。したがって、上記同心軸Ｓの曲げ
は剛体部である回転軸12の部分に起こる。しかし、この
曲げモードにおいては、ラジアル磁気軸受11が曲げ振動
の丁度節にあたる位置にくるので、ラジアル磁気軸受11
での振れは小さくなる。このため、高速回転領域での危
険速度も焼き付きを起こすことなく通過できる。
曲げ危険速度を超える高速回転領域では、同心軸Ｓは
ラジアル磁気軸受11の形状中心軸回りに回転しないで、
同心軸Ｓの慣性中心軸回りに回転しようとする。
ラジアル磁気軸受11の形状中心軸回りに回転しないで、
同心軸Ｓの慣性中心軸回りに回転しようとする。
このような慣性中心軸回りの回転は、ラジアル磁気軸
受11によって可能となる。同心軸Ｓが非接触状態で支持
されているからである。
受11によって可能となる。同心軸Ｓが非接触状態で支持
されているからである。
また、同心軸Ｓは慣性中心軸回りに回転するので、ロ
ータ14のアンバランスに起因する遠心力は発生しなくな
る。その結果、ラジアル磁気軸受11にそれほど大きな負
荷容量を必要としなくなる。
ータ14のアンバランスに起因する遠心力は発生しなくな
る。その結果、ラジアル磁気軸受11にそれほど大きな負
荷容量を必要としなくなる。
以上説明したように、この発明によれば、ロータを回
転させる軸をラジアル磁気軸受で支持するようにしたの
で、軸受寿命が半永久的であり、かつ試料取付け用ロー
タの超高速回転を可能にする遠心分離機を得ることがで
きる。
転させる軸をラジアル磁気軸受で支持するようにしたの
で、軸受寿命が半永久的であり、かつ試料取付け用ロー
タの超高速回転を可能にする遠心分離機を得ることがで
きる。
第１図はこの発明の実施例による遠心分離機の要部構成
を模式的に示した断面図、第２図は同遠心分離機の断面
図、第３図，第４図，第５図，第６図および第７図は実
施例における軸の曲げモードを示すグラフ、第８図は従
来の遠心分離機の要部構成を模式的に示す断面図であ
る。 11……ラジアル磁気軸受 12……回転軸 13……細長い連結棒 Ｓ……同心軸 14……試料取付け用のロータ なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
を模式的に示した断面図、第２図は同遠心分離機の断面
図、第３図，第４図，第５図，第６図および第７図は実
施例における軸の曲げモードを示すグラフ、第８図は従
来の遠心分離機の要部構成を模式的に示す断面図であ
る。 11……ラジアル磁気軸受 12……回転軸 13……細長い連結棒 Ｓ……同心軸 14……試料取付け用のロータ なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−30565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−40951（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−163412（ＪＰ，Ａ) 実公 昭43−31507（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭43−30607（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】ラジアル磁気軸受と、この軸受で支持し、
かつ高周波モータで駆動する回転軸と、この回転軸に同
軸に連結した細長い連結棒と、この連結棒に同軸に連結
した試料取付け用のロータとを備えた遠心分離機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057944A JP2722238B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 遠心分離機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057944A JP2722238B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 遠心分離機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241560A JPH02241560A (ja) | 1990-09-26 |
| JP2722238B2 true JP2722238B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=13070145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057944A Expired - Fee Related JP2722238B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 遠心分離機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722238B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1057944A patent/JP2722238B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02241560A (ja) | 1990-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |