双出杆磁流变减震器阻尼力模型研究

　　0 前言

　　如今，心血管疾病已成为导致人类死亡的主要原因。尽管心脏移植是治疗重危心脏病患者最有效的手段，但由于等待心脏移植受体的数量远远大于供体， 导致每年都有很多患者在等待心脏移植中死亡。为了解决这一难题，左心室辅助装置被提出来了。左心室辅助装置的主体是血泵，它能够将左心的血液引流到泵内再 注入到主动脉系统，从而减轻左心室负担，起到部分或完全代替自然心脏的功能，维持正常的人体血液循环。这对于挽救心脏病患者，特别是等待移植的严重心脏病 患者的生命，使他们能够过渡到恢复心脏功能或心脏移植手术阶段，具有特别重要的意义。

　　无接触驱动由于避免了使用穿皮导线易带来的术后感染而越来越成为研究的热点之一。本文研究的运用永磁同步电机基本原理来实现血泵转子的体外驱动 这一崭新能量传递方式，通过外电磁线圈组线圈的交替导通产生的交变磁场和永磁转子耦合的磁场力产生传动力矩来实现磁力驱动，使血泵能够输出一定的功率和流 量。然而由于磁场力所受各种因素影响较大，使得磁力传动的稳定性变得较差，直接影响血泵的正常工作。因此需要对永磁转子与驱动线圈的磁力传动规律进行分 析，为血泵体外驱动部分研制提供理论基础。

　　1 血泵转子电磁力驱动的原理分析

　　转子驱动系统由转子、线圈组组成，如图 1 所示。转子采用 NdFeB材料径向充磁制成，其剩磁 Br=1.08T，内禀矫顽力 Hc=981 000Oe，转子内径为 Φ9mm，外径为Φ15mm。

　　其中，转子结构如图 2 所示，由两对极性相反的钕铁硼永磁体组成;工作时，由周向呈 120°排列三组线圈依次由交变电流循环导通，产生交变磁场，从而对转子持续产生交变力作用，促使转子旋转起来。三线圈脉冲电流信号图如图 3 所示。

　　2 驱动系统有限元分析

　　ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件;是唯一能实现多场及多场耦合分析的软件，唯一实现前后处理、求解及 多场分析统一数据库的一体化大型 FEA软件。我们需要对转子所受线圈产生电磁场影响及所受磁力进行分析，运用ANSYS 强大的计算和处理功能能使我们得到直观、准确的结果。

　　2.1 转子驱动系统有限元模型

　　根据实际工作时的情况，在 ANSYS 中建立如图 4所示的二维模型，转子和线圈被长宽均为 200mm 的空气场包围，线圈匝数 200，电流大小及线圈位置依计算不同情况需要进行确定。

　　2.2 边界条件的确定与载荷分析