بهينه‌سازي دمپر مغناطيسي دوراني هيبريدي با سطح قوس‌دار با كاربرد در پروتز زانو

Optimization of a Hybrid MR Rotary Damper with Waveform Boundary Using in a Prosthetic Knee

اين تحقيق روي طراحي بهينه مفهوم هيبريد از دمپر مغناطيسي دوراني با روتور T شكل و نيز سطح قوس دار به عنوان پروتز زانو متمركز است. در اين پروتز بيومكانيكي زانو، از سيال مغناطيسي براي ايجاد گشتاور ترمزي متغير وابسته به ميدان مغناطيسي استفاده شده است. با اعمال ميدان مغناطيسي، ويسكوزيته سيال به طور فعال براي دست يابي به گشتاور ترمزي موردنظر كنترل مي شود. پس از توضيح مختصري درباره پيكربندي دمپر مغناطيسي دوراني موردنظر، معادلات گشتاور قابل دست يابي ارايه شده اند. در ادامه، مسيله بهينه سازي با هدف يافتن مقدار بهينه براي ابعاد هندسي دمپر براي به حداكثر رساندن گشتاور ترمزي فعال بررسي مي-شود؛ درحالي كه گشتاور حالت غيرفعال و وزن دمپر در حد مجاز باشند. هدف اين مقاله، رسيدن به حداكثر گشتاور ترمزي در حالت فعال به همراه به حداقل رساندن گشتاور حالت غير فعال و وزن دمپر و همچنين دست يابي به چگالي شار يكنواخت با توجه به نوع كاربرد دمپر اشاره شده است. نتايج حاصل از دمپر مغناطيسي دوراني بهينه شده با دمپر مرجع مقايسه شدند و سپس توضيحاتي درباره بهبود عملكرد آن ارايه خواهد شد.

The study focuses on the optimal design of a hybrid rotary MR with waveform boundary T-shaped rotor as prosthesis knee. In the biomechanical prosthesis knee MR fluid to create a variable braking torque depending on the magnetic field is used. By applying a magnetic field, the viscosity of the fluid is actively controlled to achieve the desired braking torque. After a brief description of the configuration of the rotary damper; achievable braking torque formulas is presented. In the following, optimization problem aims to find the optimal geometry in order to maximize the on-state braking torque while off-state torque and weight are within the permitted range. Depending on the application of the referred damper, the maximum braking torque, minimizing torque at off-state, minimizing damper’s weight and have uniform flux density are under consideration. The results of the optimized rotary damper are compared with the reference brake. Then, the performance improvement of the optimized MR brake is discussed.