Centrifuges are widely used in the fields of cell, molecular biology, and polymer science as a device for separating particles of various densities and sizes using centrifugal force. Although there have been a lot of studies on magnetic bearings and centrifuges for decades, there is little research on the system that combines the both. Among various centrifuge systems, the ultra-centrifuge is a high performance system that rotates the rotor over 40,000 rpm and generates the maximum relative centrifugal force of 600,000 g-force. So, the purpose of this study is to make small size ultra-centrifuge system using optimal design and intelligent control of each components.
In this study, the core parts such as rotor, shaft and magnetic bearing are optimized to meet the target specifications and the system is configured to be smaller in size and lower in price than the world’s top commercial products. The proposed ultra-centrifuge is expected to solve the problems of existing system in terms of design, maintenance and usability.
원심분리기는 원심력을 이용하여 다양한 밀도 및 크기의 입자를 분리하는 장치로써, 세포, 분자 생물학 및 고분자 과학 분야 등에서 널리 사용되고 있다. 지난 수 십여 년간 자기베어링과 원심분리기에 관한 연구는 상당 부분 진행되어 왔지만, 두 가지를 통합한 시스템에 대한 연구는 미비한 실정이다. 그 중에서도 초원심분리기는 로터를 40,000 rpm 이상 회전시키고 600,000 g 이상의 최대 상대원심력을 발생시키는 고성능 시스템으로써 본 연구에서는 각 구성 부품에 대한 최적 설계 및 지능 제어를 통해 소형의 초원심분리기 시스템을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본 연구에서는 로터, 샤프트, 자기 베어링과 같은 핵심 부품을 목표 제원에 맞도록 최적 설계하고, 세계 최고 수준의 상용 제품보다도 크기가 작도록 시스템을 구성한다. 제안된 초원심분리기는 성능, 디자인, 유지 보수, 사용 편의 측면에서 기존 시스템이 갖고 있던 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
