JP4473470B2

JP4473470B2 - 遠心分離物を受容するために設けられているロータを有する遠心分離機

Info

Publication number: JP4473470B2
Application number: JP2001209650A
Authority: JP
Inventors: ヴェルフェルフランク; コップディートマー; ベートケヴィクトーア; イェッケルインゴ; フレーゲル−デローアウータ
Original assignee: Thermo Electron LED GmbH
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: JP2002113392A; EP1172575A3; EP1172575A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心分離物を受容するために設けられているロータ装置を有する遠心分離機であって、ロータ装置は少なくとも１つの軸受けを有していて、駆動装置によってロータ軸線を中心にして回転可能に配置されており、その際ロータ装置の少なくとも一部分に磁力が作用する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータ装置は実地において、遠心分離物を受容するロータヘッドと、軸受けを形成するためのロータ部分とから成っており、このロータ部分は例えば軸形あるいは中空軸形の部分として構成されていて、超伝導性の磁石ステータに隣接して配置されている。
【０００３】
DT 23 14 436 A1 から、高速で回転する遠心分離機のロータ運動を安定化するための軸受け兼緩衝装置が公知であり、この軸受け兼緩衝装置は、ロータと周囲との間の機械的な結合を要求することなしに、ロータを、所望のロータ軸線からの偏差が生じた場合に所望のロータ軸線に戻す。この場合ロータと周囲との間の静的な戻し力が磁石システムと少なくとも１つの緩衝装置とによって生ぜしめられ、その際必要な緩衝作用は磁力を介してだけではなしに、部分的にあるいは完全にロータに対する機械的な、液力式の若しくは流体圧式の力を介しても行われる。
【０００４】
緩衝装置が磁力を介してだけでなしに、機械的及び液力式若しくは流体圧式の力を介してもロータに連結され、したがって比較的に高価な技術的な費用を予想しなければならないことは、問題であることが判明した。
【０００５】
更に US 51 96 748 から超伝導性の軸受けのための積層板組織体が公知であり、この積層板組織体においては、逆の極性を有する少なくとも２つの磁石が軸上に一緒に差しはめられており、その際大きな磁束密度勾配に基づいて大きな剛性が達成される。この組織体は超伝導性の材料から成る円筒体の内部に収容されている。
【０００６】
更に DE 42 32 869 A1 から超伝導の軸受けユニット及びその運転法が公知であり、その際軸受けユニットは回転軸上に固定された永久磁石を有しており、かつ超伝導性の部材が永久磁石を取り囲んでいるケーシングの内周に固定されている。超伝導性の部材は次のように構成されている。すなわち超伝導性の部材が、回転軸が上方に動かされる場合に、超伝導の状態に達するまで冷却せしめられることができ、したがって回転軸が運転中、その重量及びそれに取り付けられている部分の重量と、ピン止め効果に基づいて生ずる、永久磁石及び超伝導性の部材によって惹起される力との間の均衡状態に保たれるように、構成されている。
【０００７】
この比較的に複雑な運転開始は問題であり、その際回転軸はまず、永久磁石の上面が超伝導のために設けられている部材の下面と接触するように、持ち上げなければならない。次いで冷却剤が供給され、したがって部材は超伝導状態になる。したがってこの配置の運転開始は比較的に高価である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ロータが遠心分離中に磁気的に間隔をおいて、単数又は複数の超伝導性の磁石軸受け内で、無接触でかつ無摩擦で、回転する遠心分離機を提供することである。更に能動的な調節が行われる場合に、受動的な超伝導性の磁石軸受けの使用による高価な技術的な費用を可及的にわずかにとどめる。
【０００９】
更に、180,000 r/min までの回転数において、大きな軸受け剛性、良好な緩衝特性、振動のわずかな回転、わずかな駆動出力並びに有利なアンバランス公差が達成されるようにする。緩衝作用は周波数に無関係であるようにする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は次のことによって解決される。すなわち、ロータ装置が少なくとも１つの永久磁石構造体を有しており、この永久磁石構造体は所定の間隔をおいて少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータに隣接して配置されており、その際永久磁石構造体及び磁石ステータが少なくとも１つの磁石軸受けを形成しており、磁石ステータが、銅、アルミニウムあるいはそのマスター合金から成る緩衝リングを有していることによって、解決される。
【００１１】
【発明の効果】
比較的に高価な軸受け装置の能動的な調節を省略し得ることは特に有利である。更に軸受け装置は、実験室内及び製造中の比較的に乱暴な運転を許容する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
遠心分離機の本発明に基づく有利な構成を従属請求項に記載してある。
【００１３】
本発明の好ましい構成では、永久磁石構造体から出る磁力線が、少なくとも近似的に垂直に、少なくとも１つの隣接の磁石ステータの表面内に入る。
【００１４】
本発明の有利な構成では、ロータ軸線が水平平面に対して０〜９０°の範囲の角度をなしている。
【００１５】
本発明の好ましい構成では、ロータ装置が少なくとも１つのリング形又は円筒形の永久磁石構造体を有しており、この永久磁石構造体は、半径方向で見て、少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータに隣接して配置されている。
【００１６】
本発明の第１の有利な実施形では、磁石ステータがロータ装置の永久磁石構造体を少なくとも部分的に取り囲んでいる。
【００１７】
第２の有利な構成では、ロータ装置の永久磁石構造体が磁石ステータを取り囲んでいる。
【００１８】
ロータ装置は有利には少なくとも１つの永久磁石構造体を有しており、この永久磁石構造体は、軸方向で見て、少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータに隣接している。この場合有利な構成では、永久磁石構造体が、ロータ軸線に沿って延びている軸形の部分に固定されているか、あるいはロータ装置の部分としてロータ軸線に沿って構成されており、その際複数の磁石軸受けが設けられている場合に、少なくとも１つのステータが軸形の部分を少なくとも部分的に取り囲んでいる。
【００１９】
遠心分離機の別の有利な構成では、永久磁石構造体がロータ装置の中空軸形の部分内に固定されているか、あるいはロータ装置の中空軸形の部分として構成されており、その際磁石軸受けが複数設けられている場合に、中空軸形の部分が少なくとも１つのステータを取り囲んでいる。
【００２０】
更に、ロータ装置が、半径方向で見て１つの磁石ステータに隣接して配置されている少なくとも１つの永久磁石構造体と、軸方向で見て少なくとも１つの磁石ステータに隣接して配置されている少なくとも１つの永久磁石構造体を有している組み合わせも可能である。
【００２１】
好ましい構成では、遠心分離機の磁石ステータは、接続された冷却ユニットを備えている。この場合磁石ステータは、駆動軸から見て、少なくとも部分的に円筒体として構成されている。有利にはステータは溶解組織化された YBaCuO 超伝導体材料から成る単体の円筒体を有しており、その際この材料は９２Ｋ若しくは−１８１℃以下の温度で超伝導性になる。磁石ステータは更に、磁石軸受けの緩衝特性を生ぜしめるために、溶融組織化された多結晶質の材料を有している。
【００２２】
有利な１実施形では、緩衝リングを磁石ステータの超伝導体の間に配置するか、あるいは超伝導体内に入れることが可能である。
【００２３】
磁石ステータは有利には、遠心分離機ケーシング内に内蔵されている冷却機に、超伝導体をその臨界転移点以下に冷却するために、直接に接続されている。しかしながら超伝導に必要な温度を低沸点の液体の蒸発−例えば−１９６℃での液体窒素の蒸発−によって生ぜしめることも可能である。
【００２４】
有利な構成では、超伝導性の磁石ステータが、ロータ軸線から見て、少なくとも部分的に円筒体あるいはリングとして構成されており、その際少なくとも１つの磁石ステータが少なくとも１つの弓形開口あるいは扇形開口を有している。
【００２５】
永久磁石構造体は有利にはリング形あるいは円筒形に構成されていて、ロータ軸線に対して同軸的に配置されている。
【００２６】
有利には永久磁石構造体は、リング形又は円筒形の永久磁石あるいは同軸的なリング又は円筒体の群として構成されており、同軸的なリング又は円筒体は直接に、あるいは中間層としての別の材料をもって、半径方向で互いに内外にかつ又は軸方向で互いに前後に接合されている。
【００２７】
遠心分離機の別の有利な構成では、永久磁石構造体が軸方向に磁化されたリングから構成されており、これらのリングは軸方向に重ね合わされており、その際同じ極が互いに上下に位置しており、かつ大きな局所的な磁束密度を半径方向で生ぜしめる。
【００２８】
更に、遠心分離機の別の構成では、永久磁石構造体が少なくとも２つのリング形の永久磁石を有しており、これらの永久磁石は１つの平面内で同心的に配置されており、その際外側のリングの内周は内側のリングの外周に接触しており、この場合互いに内外に接合されている永久磁石は、半径方向で見て、同じかあるいは交番する軸方向に磁化されていることができる。
【００２９】
合目的的な構成では、永久磁石構造体がロータ容器の下方部分として構成されている。
【００３０】
永久磁石構造体は単に、ただ１つのリング形又は円筒形の永久磁石から成っていることもできる。
【００３１】
別の好ましい構成では、磁石ステータは超伝導体材料から成る円筒体を装着された少なくとも１つの円柱状の、アルミニウム又は銅のフィンガを有しており、これによって、その内側に位置する永久磁石を有する駆動軸は磁気的に安定して支持される。
【００３２】
遠心分離機の第１の好ましい構成では、ロータはロータ容器を有しており、このロータ容器は鉛直の回転軸線を有する駆動軸の上端部に配置されており、その際駆動軸は少なくとも１対の軸方向に配置されたリング形又は円柱形の永久磁石を有している。永久磁石は有利には回転軸線に沿って互いに間隔をおいて配置されており、その際半径方向で見て、永久磁石は少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータとしての磁石軸受けにより取り囲まれている。
【００３３】
好ましい構成では、ロータのための駆動軸は中空軸として、有利には例えばアルミニウム、チタン、鋼あるいは炭素ファイバをベースとする合金のような引っ張り強度の大きい材料から形成されており、その際比重に対する引っ張り強度の比は、10^６Pa cm^３/g〜3x10^９Pa cm^３/g の範囲内である。
【００３４】
駆動軸はこの実施形では、有利には、半径方向の磁束分配を生ぜしめ、かつ群として磁束集合器をもって軸方向に積層されて配置されているか、あるいは半径方向に磁化されたリングを有している永久磁石を備えている。
【００３５】
好ましい構成では、永久磁石構造体は同時に軸受けコンポーネントとして、かつ外側の磁石ステータによるロータの駆動部として役立つ。
【００３６】
しかしながら、誘導機をベースとする無接触の駆動装置を使用することも可能である。
【００３７】
別の有利な構成では、磁石ステータはクライオ磁石軸受けを有しており、このクライオ磁石軸受けにおいては超伝導体円筒の間の銅緩衝リングが回転する永久磁石と向き合っており、その際回転数に関連する渦電流を介して付加的な軸受け緩衝作用が銅リング並びにＨＴＳ隣接範囲によって加熱により生ぜしめられる。ロータ駆動軸のリング形の永久磁石の間のエアギャップの幅は１〜５mm の範囲内である。ロータのための駆動軸はその下端部に機械的な非常回転用軸受けを有しており、これは、磁気的な作用の力が過度にわずかである場合に、駆動軸若しくはロータの支障のない回転過程若しくは制動過程を可能にする。
【００３８】
本発明の別の好ましい構成では、ロータ容器は鉛直のロータ軸線を有する駆動軸の上端部に配置されており、その際駆動軸は少なくとも２つのリング形又は円筒形の永久磁石を有しており、これらの永久磁石は、軸方向で見て、やはり軸方向に配置されている受動的な超伝導性の磁石に対して間隔をおいて配置されている。この場合、第１の好ましい構成と異なって、磁気作用はもはや半径方向ではなしに、軸方向に作用する力によって生ぜしめられる。
【００３９】
この場合受動的な超伝導性の磁石は実地に適した構成では部分的にリング又は円筒の形で構成されており、その際−場合により閉鎖可能な−エアギャップが超伝導性の磁石のそれぞれに設けられており、このエアギャップを通して駆動軸を永久磁石と一緒に導入可能である。永久磁石相互の間隔は大体において超伝導性の磁石の間隔に等しく、その際永久磁石と超伝導性の磁石との間の最少間隔は１〜５mm の範囲である。
【００４０】
上方の軸受けを、永久磁石と超伝導性の磁石との間の間隔を拡大することによって柔らかく構成して、したがってロータの残存アンバランスが大きい場合でも（従来技術と比較して）問題ないようにすると、特に有利であると分かった。
【００４１】
本発明の第３の好ましい構成では、ロータは軸受け若しくは駆動部に向けられたその端部に円筒体を有しており、この円筒体はその内面に少なくとも１つのリング形又は円筒形の永久磁石を有しており、この永久磁石は少なくとも１つの超伝導性の磁石ステータを取り囲んでおり、この磁石ステータはロータ軸線に沿って配置されている。超伝導性の磁石は冷却用フィンガと結合されており、この冷却用フィンガは好ましい実施形では冷却ユニットに接続可能である。
【００４２】
本発明の好ましい構成では、冷却用フィンガはロータ軸線に沿って上方に向かって延びる大きな直線状の熱膨張率を有する材料−有利にはアルミニウム及び鋼−から成るピンを非常回転用の軸受けのために有しており、超伝導体がロータを磁気的に固定すると直ちに、超伝導体からの冷却によってピンは非常回転用の軸受けから収縮する。
【００４３】
本発明の好ましい第４の構成では、ロータは下方のロータ容器部分にリング形の永久磁石を有しており、このリング形の永久磁石はその上面若しくは下面においてそれぞれ同極の永久磁石に隣接して配置されている。リング形の永久磁石はこれによりロータと１つの構造的なユニットを形成している。ロータの下側には、リング形の永久磁石に対して軸対称的に、やはり充分に軸対称的な超伝導性の磁石ステータが配置されており、この磁石ステータはその上面に平らな面を有しており、この面はロータ下面に向けられている。同心的かつ共面的に配置されているリング形の永久磁石が軸方向で、換言すればロータ軸線に対して平行に、磁化されており、その際磁力線は、その下方に位置する磁石ステータ内にほとんど垂直に入る。磁石ステータの超伝導体効果に基づいてロータはリング形の永久磁石によって磁石ステータの上方で間隔をおいて浮遊状態に保たれ、したがって実際上無摩擦の軸受けが可能である。
【００４４】
この場合駆動はやはり無摩擦で、例えばロータ容器を誘導機のランナとして構成することによって、行われる。
【００４５】
本発明の別の好ましい実施形では、ロータ容器はその下面に少なくとも２つの、同心的かつ共面的に配置されたリング形の永久磁石を有しており、これらの永久磁石はその上面においてそれぞれ逆極で軸方向に磁化されており、このことは、磁化が、半径方向で見て、それぞれ永久磁石構造体の上面若しくは下面において変化していることを、意味する。この場合においても、永久磁石構造体として構成されたロータの下面は超伝導体で冷却される磁石ステータの上方で浮遊し、磁石ステータは平らな表面を有しており、有利にはディスク形に構成されている。
【００４６】
テーブル装置として偏平に構成されている遠心分離機に対しては、本発明によらなければ間隔をおいた複式軸受けでしか達成できないロータの大きな支持能力及び傾倒剛性を有する実施形を使用するのが合目的的であると分かった。この場合超伝導性のステータは直径１００〜４００mm の偏平な YBCO リングと、ロータを支持している単数又は複数の、同心的に配置され内側又は外側を延びる永久磁石リングとから成っている。
【００４７】
【実施例】
以下においては本発明を図１〜９によって詳細に説明する。
【００４８】
図１によれば、ロータ１は鉛直に延びる駆動軸２の上端部に固定されており、その際駆動軸２は軸方向で互いに間隔をおいている２つの磁石軸受け３及び４内で回転可能に配置されている。軸受け３と４との間には駆動装置５が設けられている。
【００４９】
両方の磁石軸受け３，４のそれぞれは、駆動軸２上に配置されたリング形又は円筒形の永久磁石６，７，８，９（磁石軸受け３）並びに１１，１２，１３，１４（磁石軸受け４）から成っており、その際両方の軸受け３，４のそれぞれにおける永久磁石は所定の間隔をおいて少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータにより取り囲まれている。
【００５０】
永久磁石６と７との間、７と８との間、８と９との間並びに１１と１２との間、１２と１３との間、１３と１４との間には、それぞれ１つの高透磁率のディスク１６が磁束を導くために取り付けられていて、所属の磁束が磁石ステータとロータとの間のエアギャップ１７を介して超伝導体の壁面内に垂直に入るようになっている。リング形の永久磁石６〜９並びに１１〜１４は SmCo あるいは NdFeB から成っていて、超伝導体内で軸方向あるいは半径方向の移動に対する安定したロータ位置を生ぜしめる。これに対し超伝導性の磁石ステータ１９内に固定された半径方向の磁束は縦軸線２１を中心とする回転の際にほとんど何らの抵抗も惹起しない。永久磁石６〜９並びに１１〜１４は大きな回転数の場合に生ずる動的な力のために高強度の炭素ファイバ及びプレプレグ樹脂で補強されている。
【００５１】
有利な形式で、YBCO 円筒組織体は駆動軸２上の永久磁石の積層された磁石構造体によって最大の力を発生するようにされ、その際同極及び又は逆極に配置された磁石リングの組み合わせは半径方向での磁束の絶対値並びに勾配を増大させる。
【００５２】
図２によって、線ＡＡ（図１）によって示された平面に沿った、駆動軸線に対する横断面で、磁石軸受け４の構造を認めることができる。遠心分離機軸受けは磁石ステータ２０として超伝導体を有しており、これは良好な熱絶縁のために、真空によって外部に対して絶縁されている容器２５内にあり、支持のためにロータに面した磁石ステータの円筒状の内壁２３は超伝導体に対してわずかな伝熱性を有するスペーサ２４によって支えられている。更に磁石ステータ２０の容器２５内には活性炭範囲２６が設けられており、これは容器２５の銅底上に配置されている。活性炭を使用することによって、絶縁真空が冷却の際のクライオポンプ作用によって生ぜしめられる。駆動軸は中空軸として構成されていて、磁石ステータ２０の超伝導性のリング若しくは円筒内を延びている。
【００５３】
図３のａによれば、永久磁石６〜９は間隔なしに互いに隣接して積層されて配置されており、その際磁力線の案内に基づいて、磁石ステータ１９と駆動軸２の永久磁石との間のエアギャップが５２mm の実際的な値である場合に、比較的に弱い固定が生じる。磁石ステータ超伝導体の約２０.５mm の近範囲内でのみ、大きな力の配置が生ずる。図３のｂに示すように、磁束を導くためのそれぞれ１〜２mm の厚さの高透磁率のディスクとしてのスペーサ２４を間にして永久磁石６〜９を積層配置することによって初めて、磁束若しくは磁力線が磁石ステータ１９と駆動軸２の永久磁石との間のエアギャップを経て超伝導体壁面内に垂直に導入される。永久磁石の側で磁束を高めて案内すること及び超伝導体の電流を支持する結晶学上のＡ−Ｂ平面を半径方向に整向することによって、高安定性の磁気相互作用が生じるので、ステータ１９の精密加工によりエアギャップを１〜２mm に減少させることによって、ロータの軸受け剛性ひいては軸受け精度を全ての回転数で更に高めることができる。
【００５４】
図３のａ及びｂにおいては、矢印Ｃは半径方向の結晶学上の優先Ｃ方向（ステータ内の組織）を表し、電流を導く結晶学上のＡ−Ｂ平面は円筒壁に位置し、これにより特に大きな遮蔽流若しくは磁力を達成することができる。
【００５５】
リング形の永久磁石の間にはこのように、磁束を案内するための１〜２mm の範囲の厚さを有する高透磁率のディスク１６が取り付けられ、磁束は磁石ステータとロータとの間のエアギャップを経て超伝導体壁面内に垂直に入る。図３のｂによれば、高透磁率のディスク１６を永久磁石６，７，８，９若しくは１１〜１４の間に使用することに基づいて、磁束は磁石ステータ１９若しくは２０の内壁２３内に実際上垂直に入り、したがってロータの駆動軸２の永久磁石の半径方向の整向が高安定性の磁気相互作用と一緒に生じ、その際駆動軸２の永久磁石（ロータ１）と磁石ステータ１９若しくは２０との間のエアギャップを、ステータの精密加工により１〜２mm に減少させることによって、ロータの軸受け性能ひいては軸受け精度をすべての回転数において更に高めることができる。
【００５６】
図４はロータ１及び駆動軸２の縦断面を概略的に示し、その際駆動軸２の下端部２９は非常回転用軸受け３０内にある。このような配置は、始動過程中の不均一な装入によるアンバランスのロータのために、特に興味があるものである。この場合非常回転用軸受け３０は遠心分離過程の開始位相においてだけ作用し、駆動軸２は遠心分離過程の通常のロータ回転中は非常回転用軸受け３０からわずかに浮き上がり、したがって駆動軸を無接触で案内することが可能である。
【００５７】
図５によれば、ロータ１は鉛直の軸線１０に沿って延びる駆動軸２の上端部に固定されており、その際駆動軸に沿って２つの磁石軸受け３′，４′が設けられており、これらの磁石軸受けはそれぞれ駆動軸２と固く結合された永久磁石６′，１１′を有している。駆動軸２は鉛直の軸線１０に対して垂直に容器２５′内に導入可能であり、この容器は軸線１０に沿ってそれぞれ超伝導性の磁石ステータ１９′，２０′を備えており、その際両方の磁石ステータ１９′，２０′はそれぞれ駆動軸２を鉛直の軸線１０に対して垂直に、つまり側方から導入するための扇形の開口若しくは透き間３１，３２を有している。超伝導性の磁石ステータ１９′，２０′は、既に図２によって説明したのと同じような冷却装置によって冷却される。しかしながら、この場合冷却のために低沸点の冷却媒体例えば窒素の蒸発熱を使用することも可能である。永久磁石６′，１１′の間隔は超伝導性の磁石ステータ１９′，２０′の間隔に等しく、その際駆動軸２を入れた後に容器２５′はここでは図示していない第２の容器部分を閉じることによってブロックされ、駆動軸２は磁石軸受け装置が作用していない場合でも、摩擦のわずかな案内内で継続回転する。更に、非常回転特性を改善するために駆動軸２の下端部に、例えば図４において説明したような軸受けが設けられている。
【００５８】
図６は、いわゆる外側ランナを有しているロータが示されており、その際ロータ１′はその下端部に円筒体３４を備えており、この円筒体はその内面に少なくとも１つのリング形又は円筒形の永久磁石３５を有している。円筒状に構成された永久磁石３５はロータ軸線１０に沿って配置されている超伝導性の磁石ステータ３６を取り囲んでおり、この磁石ステータはその上端部３７において、ロータ１′の機械的な非常回転用軸受け３８内に突入している。この場合冷却フィンガは、非常回転用軸受けのための大きく直線状に熱膨張する材料、有利にはアルミニウム及び鋼から成る、ロータ軸線に沿って上方に向かって延びているピン４１を有している。超伝導体がロータを磁気的に固定すると直ちに、超伝導体からの冷却によってピン４１が非常回転用軸受けから後退する。円筒体３４の外周には、該円筒体の無接触の駆動のために誘導機の磁石ステータ４０設けられている。本来の冷却装置は図面を見やすくするために示されていないが、図２において説明した装置と大体において同じである。
【００５９】
第７図によれば、遠心分離機のステータはディスク形の超伝導性の磁石ステータ５１を有しており、これは遠心分離機ケーシングの内部の冷却装置と接続されている。超伝導性の磁石ステータ５１の上側には互いに内外に接合された３つのリング形の永久磁石５２，５３，５４から成る永久磁石構造体が示されており、これらの永久磁石は互いに同軸的かつ共面的に配置されており、その際それらの磁化はロータ軸線に対して軸方向に延びている。それぞれの永久磁石の上縁はそれぞれ同極に磁化されており、したがって例えば上縁には常にＮ極が、かつ下縁には常にＳ極が存在している。永久磁石構造体５５はここでは単に概略的に示されているロータ容器の下面の一体の構成部分を形成している。図７から認識し得るように、磁力線は同じ向きの方向で永久磁石構造体から磁石ステータの方向に出ており、その際磁石ステータのディスク形の表面５８は磁力線によってほとんど垂直に交差される。
【００６０】
図８においては図７におけるものと類似した実施形が示されているが、しかしながらこの場合、軸方向に磁化されているリング形の永久磁石６２，６３，６４はその上縁においてそれぞれ逆極の極性にされており、例えば永久磁石６２はＮ極を、これに隣接している永久磁石６３はＳ極を、更にこれに隣接している永久磁石６４はＮ極を、その上縁に有している。これにより永久磁石構造体６５から逆方向に出る磁力線は磁石ステータ５１の表面５８とほとんど垂直の角度で交差する。この場合においてもロータ容器は単に概略的に示されており、その際同心的かつ共面的に配置されているリング形の永久磁石はロータ容器の下面の範囲に配置されている。
【００６１】
しかしながら、図７及び８による構成において、ロータ容器に対して分離可能若しくは解離可能に配置されている永久磁石構造体を形成することも可能である。
【００６２】
図９は概略的に縦断面図で、図８による磁石軸受け構造体を有するロータ装置を示し、これによればリング形の永久磁石構造体６５はロータ容器５６の下面と結合されている。永久磁石構造体の下側には磁石ステータ５１が配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】永久磁石によって２つの互いに間隔をおいた磁石軸受け内で案内されている鉛直に配置されている駆動軸の一端部に固定されているロータを概略的に示す。
【図２】その下方の軸受け内の駆動軸の横断面図を示し、その際超伝導性の磁石軸受けの部分も認めることができる。
【図３】ａ及びｂは、軸方向で見て磁束集合器を有し及び磁束集合器なしで異なった間隔で配置されている駆動軸上の永久磁石の異なった構造を示す。
【図４】アンバランスのロータのための軸方向及び半径方向の非常回転用軸受けを有する付加的な遠心分離機軸受けを概略的に示す。
【図５】側方に取り出し可能なロータを有する遠心分離機軸受けを示し、その際軸方向で見て交番に永久磁石及び超伝導性の磁石が配置されている。
【図６】超伝導性の磁石を取り囲む外方の永久磁石を有する遠心分離機を示す。
【図７】ロータの下側の範囲内にある、軸方向に磁化された同心的かつ共面的にリング形に配置された永久磁石の配置を示し、これらの永久磁石はその下方にある超伝導性の磁石ステータと一緒になって摩擦のわずかな磁石軸受けを形成する。
【図８】図７と類似した配置を示す。しかしながら図７と異なって、隣接しているリング上縁若しくはリング下縁はそれぞれ逆極性に構成されている。
【図９】図８に示した磁石配置に関する装置技術的な構成を概略的に示す。
【符号の説明】
１ロータ、１′ ロータ、２駆動軸、３磁石軸受け、３′ 磁石軸受け、４軸受け、４′ 磁石軸受け、５駆動装置、６永久磁石、６′ 永久磁石、７永久磁石、８永久磁石、９永久磁石、１０鉛直の軸線、１１永久磁石、１１′ 永久磁石、１２永久磁石、１３永久磁石、１４永久磁石、１６高透磁率のディスク、１７エアギャップ、１９磁石ステータ、１９′ 磁石ステータ、２０磁石ステータ、２０′ 磁石ステータ、２１縦軸線、２３内壁、２４スペーサ、２５容器、２５′ 容器、２６活性炭範囲、２９下端部、３０非常回転用軸受け、３１開口若しくは透き間、３２開口若しくは透き間、３４円筒体、３５永久磁石、３６磁石ステータ、３７上端部、３８非常回転用軸受け、４０誘導機の磁石ステータ、４１ピン、５１磁石ステータ、５２永久磁石、５３永久磁石、５４永久磁石、５５永久磁石構造体、５６ロータ容器、５８表面、６２永久磁石、６３永久磁石、６４永久磁石、６５永久磁石構造体、Ｃ矢印

Claims

遠心分離物を受容するために設けられているロータ装置を有する遠心分離機であって、ロータ装置は少なくとも１つの軸受けを有していて、駆動装置によってロータ軸線を中心にして回転可能に配置されており、その際ロータ装置の少なくとも一部分に磁力が作用する形式のものにおいて、ロータ装置（１）が少なくとも１つの永久磁石構造体（６，７，８，９；１１，１２，１３，１４；６′，１１′；３５）を有しており、この永久磁石構造体は所定の間隔をおいて少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータ（１９，２０；１９′，２０′；３６）に隣接して配置されており、その際永久磁石構造体及び磁石ステータが少なくとも１つの磁石軸受け（３，４）を形成しており、磁石ステータ（１９，２０；１９′，２０′；３６）が、銅、アルミニウムあるいはそのマスター合金から成る緩衝リングを有していることを特徴とする、遠心分離物を受容するために設けられているロータ装置を有する遠心分離機。
ロータ装置が少なくとも１つのリング形又は円筒形の永久磁石構造体（６，７，８，９；１１，１２，１３，１４；６′，１１′）を有しており、この永久磁石構造体は、半径方向で見て、少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータ（１９，２０）に隣接していることを特徴とする、請求項１記載の遠心分離機。
磁石ステータがロータ装置の永久磁石構造体を少なくとも部分的に取り囲んでいることを特徴とする、請求項２記載の遠心分離機。
ロータ装置の永久磁石構造体が磁石ステータを取り囲んでいることを特徴とする、請求項２記載の遠心分離機。
ロータ装置が少なくとも１つの永久磁石構造体を有しており、この永久磁石構造体は、軸方向で見て、少なくとも１つの受動的な超伝導性の磁石ステータに隣接していることを特徴とする、請求項１記載の遠心分離機。
磁石ステータ（１９，２０；１９′，２０′；３６）が、磁石軸受けの緩衝特性を生ぜしめるために、溶融組織化された多結晶質の材料を有していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の遠心分離機。
緩衝リングが磁石ステータの超伝導性体の間に配置されているか、あるいは超伝導性体内に入れられていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の遠心分離機。
超伝導性の磁石ステータ（１９，２０；１９′，２０′）が、ロータ軸線から見て、少なくとも部分的に円筒体あるいはリングとして構成されており、かつ少なくとも１つの磁石ステータが少なくとも１つの弓形開口あるいは扇形開口を有していることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項記載の遠心分離機。
永久磁石構造体が、リング形又は円筒形の永久磁石あるいは同軸的なリング又は円筒体の群として構成されており、同軸的なリング又は円筒体は直接に、あるいは中間層としての別の材料をもって、半径方向で互いに内外にかつ又は軸方向で互いに前後に接合されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の遠心分離機。
永久磁石構造体の互いに内外に接合されている永久磁石リングが、半径方向で見て、同じかあるいは交番する軸方向に磁化されていることを特徴とする、請求項９記載の遠心分離機。