CN103697126B - 一种磁流变液无级变速***及其转速控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁流变液无级变速***及其转速控制电路，转速控制电路包括用于设定所需转速的转速设置模块、第一控制模块、第二控制模块以及直流电源。转速设置模块接收从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号，当实际转速偏离所需转速时，转速设置模块向第二控制模块输入不同的控制信号，第二控制模块在不同的控制信号下控制第一控制模块的断开与导通状态，控制励磁线圈是否带电从而控制其产生的磁场，进而改变磁流变液的粘度，带动从动轴使其实际转速变化，将从动轴的实际转速控制在设定的所需转速附近，实现从动轴的无级变速。与现有的具有伺服电机的转速控制器相比，本发明实施例提供的上述转速控制电路的结构简单，体积较小，生产成本较低。

Description

一种磁流变液无级变速***及其转速控制电路
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种磁流变液无级变速***及其转速控制电路。
背景技术
磁流变液作为一种智能材料，在外加磁场的作用下，其流变特性可以发生急剧的变化，在短时间（毫秒量级）内其粘度增大，由流变特性良好的液态转变为流变特性较差的类似固体的状态，在失去外加磁场的作用时，又复原成流变特性良好的液态。近几年，磁流变液凭借这种特性在变速器领域有所发展。
目前，磁流变液无级变速***，如图1所示，包括磁流变液无级变速器101和与磁流变液无级变速器101相连的转速控制器（如图1所示的虚线框所示），该转速控制器通过改变磁流变液无级变速器101中励磁线圈的电压强度改变流经励磁线圈的电流强度，以改变励磁线圈的磁场强度，从而改变磁流变液的粘度，最终实现从动轴转速的无级变化。其中，转速控制器，如图1所示，包括转速传感器102、电位器103、电压放大器104、功率放大器105、伺服电机106、变速箱107和直流调压器108。磁流变液无级变速器101经转速传感器102与电压放大器104相连，电压放大器104连接电位器103和功率放大器105，功率放大器105连接伺服电机106，伺服电机106经变速箱107与直流调压器108相连。在实际工作时，从动轴的所需转速由电位器103以电压信号Ur的形式进行设定，该电压信号Ur与设定的所需转速之间具有确定的函数关系，从动轴的实际转速由转速传感器102检测并转化为电压信号Uf，电压放大器104和功率放大器105将Ur与Uf之间的偏差信号△U放大并带动伺服电机106工作，伺服电机106经变速箱107变速后，调节直流调压器108以改变直流调压器108输出给励磁线圈的电压值U，该电压值U变化使得流经励磁线圈的电流值变化，从而改变励磁线圈的磁场，进而改变磁流变液的粘度，最终实现从动轴的转速的无级变化。但是，上述磁流变液无级变速***的转速控制器的体积较大，结构较复杂，会导致生产成本较高。
因此，如何简化磁流变液无级变速***的转速控制器的电路结构，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种磁流变液无级变速***及其转速控制电路，用以简化磁流变液无级变速***的转速控制器的电路结构。
因此，本发明实施例提供了一种用于磁流变液无级变速***的转速控制电路，包括：用于设定所需转速的转速设置模块，第一控制模块，第二控制模块以及直流电源；其中，
所述第一控制模块与所述磁流变液无级变速器的励磁线圈串联后，与所述转速设置模块和所述第二控制模块并联接入所述直流电源，所述直流电源的负极接地；所述转速设置模块的输出端与所述第二控制模块的输入端相连，所述第二控制模块的输出端与所述第一控制模块的输入端相连；
所述转速设置模块，还用于接收由所述励磁线圈控制的磁流变液所带动的从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号，并在所述实际转速小于所述所需转速时，向所述第二控制模块输入第一控制信号，在所述实际转速大于或等于所述所需转速时，向所述第二控制模块输入第二控制信号；
所述第二控制模块，用于在所述第一控制信号的控制下，控制所述第一控制模块导通，使所述励磁线圈带电产生磁场；在所述第二控制信号的控制下，控制所述第一控制模块断开，使所述励磁线圈断电。
本发明实施例提供的上述转速控制电路，包括用于设定所需转速的转速设置模块、第一控制模块、第二控制模块以及直流电源。转速设置模块接收从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号，当实际转速偏离所需转速时，转速设置模块向第二控制模块输入不同的控制信号，第二控制模块在不同的控制信号下控制第一控制模块的断开与导通状态，控制励磁线圈是否带电从而控制其产生的磁场，进而改变磁流变液的粘度，带动从动轴使其实际转速变化，将从动轴的实际转速控制在设定的所需转速附近，实现从动轴的无级变速。与现有的具有伺服电机的转速控制器相比，本发明实施例提供的上述转速控制电路的结构简单，体积较小，生产成本较低。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述第一控制模块具体包括：达林顿晶体管和第一检测电阻；其中，
所述达林顿晶体管的基极为所述第一控制模块的输入端，所述达林顿晶体管的集电极与所述励磁线圈相连，所述达林顿晶体管的发射极通过所述第一检测电阻与所述直流电源的负极相连。
进一步地，为了防止励磁线圈产生的自感电动势击穿达林顿晶体管造成损坏，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述第一控制模块还包括：续流二极管；所述续流二极管的正极与所述达林顿晶体管的集电极相连，所述续流二极管的负极与所述直流电源的正极相连。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述第二控制模块具体包括：第一稳压二极管、第一晶体管和第一限流电阻；其中，
所述第一稳压二极管的负极为所述第二控制模块的输入端，所述第一稳压二极管的正极与所述第一晶体管的基极相连；
所述第一晶体管的集电极通过所述第一限流电阻与所述直流电源的正极相连，所述第一晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连；
所述第一晶体管的集电极与所述第一限流电阻的连接节点为所述第二控制模块的输出端。
进一步地，为了降低达林顿晶体管的导通与断开的频率，以提高达林顿晶体管的工作寿命，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第二控制模块还包括：负反馈电容和负反馈电阻；其中，
所述负反馈电容与所述第一晶体管的集电结并联；
所述负反馈电阻与所述第一晶体管的发射结并联。
进一步地，为了确保第一晶体管的切换动作正常，不会因状态不明而增加切换造成损坏，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第二控制模块还包括：正反馈电容和正反馈电阻；其中，
正反馈电容和正反馈电阻串联后，与所述第一晶体管的基极相连，与所述达林顿晶体管的集电极相连。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述转速设置模块具体包括：串联的可调电阻和第一分压电阻；其中，
所述可调电阻与所述直流电源的正极相连，所述第一分压电阻与所述直流电源的负极相连；
所述可调电阻与所述第一分压电阻的连接节点为所述转速设置模块的输出端。
进一步地，为了将高频信号过滤掉，以使第二控制模块中的第一稳压二极管不受高频信号的影响，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述转速设置模块还包括：滤波电容；所述滤波电容与所述第一分压电阻并联。
较佳地，为了在励磁线圈发生短路或达林顿晶体管的发射极电流过大时，关闭达林顿晶体管以避免其损坏，本发明实施例提供的上述转速控制电路还包括：过流保护电路；所述过流保护电路具体包括：第三控制模块，第四控制模块以及第五控制模块；其中，
所述第三控制模块与所述第四控制模块并联后接入所述直流电源；所述第三控制模块的输入端与所述达林顿晶体管的发射极相连；所述第三控制模块的输出端与所述第四控制模块的输入端相连；所述第四控制模块的输出端与所述第五控制模块的第一输入端相连；所述第五控制模块的第二输入端与所述达林顿晶体管的基极相连；所述第五控制模块的输出端与所述直流电源的负极相连；
第三控制模块，用于在所述达林顿晶体管的发射极的电压大于或等于设定的阈值电压时，向所述第四控制模块输入第三控制信号，在所述达林顿晶体管的发射极的电压小于设定的阈值电压时，向所述第四控制模块输入第四控制信号；
所述第四控制模块，用于在所述第三控制信号的控制下，控制所述第五控制模块导通，使所述达林顿晶体管的基极与所述直流电源的负极导通；在所述第四控制信号的控制下，控制所述第五控制模块断开，使所述达林顿晶体管的基极与所述直流电源的负极断开。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述第三控制模块具体包括：第二晶体管、第三晶体管、触发电阻、第二分压电阻、第二限流电阻、第二检测电阻以及与电容；其中，
所述第二晶体管的基极与所述第三晶体管的集电极相连，并通过所述第二分压电阻与所述达林顿晶体管的发射极相连；
所述第二晶体管的集电极与所述第三晶体管的基极相连，并通过所述触发电阻与所述第三晶体管的发射极相连；
所述第三晶体管的发射极通过所述第二限流电阻与所述直流电源的正极相连，所述第三晶体管的发射极通过所述电容与所述直流电源的负极相连；
所述第二晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连；
所述第二检测电阻与所述第二晶体管的发射结并联；
所述电容与所述第二限流电阻的连接节点为所述第三控制模块的输出端。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述第四控制模块具体包括：第四晶体管、第三分压电阻、第三检测电阻、第三限流电阻和第二稳压二极管；其中，
所述第四晶体管的基极通过所述第三分压电阻与所述第三控制模块的输出端相连；所述第四晶体管的集电极与所述第二稳压二极管的正极相连，所述第四晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连；
所述第三检测电阻与所述第四晶体管的发射结并联；
所述第二稳压二极管的负极通过所述第三限流电阻与所述直流电源的正极相连；
所述第四晶体管的集电极与所述第二稳压二极管的正极的连接节点为所述第四控制模块的输出端。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，所述第五控制模块具体包括：第五晶体管；
所述第五晶体管的基极为所述第五控制模块的第一输入端，所述第五晶体管的集电极与所述达林顿晶体管的基极相连，所述第五晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连。
本发明实施例还提供了一种磁流变液无级变速***，包括：磁流变液无级变速器、测试发电机、电压放大器以及转速控制电路；其中，
所述磁流变液无级变速器包括：主动盘、与所述主动盘相连的主动轴、与所述主动盘交错排列的从动盘、与所述从动盘相连的从动轴、填充于所述主动盘与所述从动盘之间空隙处的磁流变液、以及控制所述磁流变液粘度的励磁线圈；与所述主动轴连接的所述主动盘通过所述磁流变液带动与所述从动轴连接的所述从动盘转动；
所述测试发电机与所述从动轴相连，用于将所述从动轴的实际转速转换成反馈电压信号，并将所述反馈电压信号输出到所述电压放大器；
所述电压放大器，用于放大所述测试发电机输出的所述反馈电压信号，并将放大后的所述反馈电压信号输出到所述转速控制电路；
所述转速控制电路为本发明实施例提供的上述转速控制电路。
具体地，磁流变液无级变速器还包括：上箱体，下箱体，外隔磁环以及内隔磁环；其中，
所述内隔磁环通过螺钉与所述主动轴相连，所述外隔磁环通过螺钉与所述从动轴相连；
所述上箱体和所述下箱体相扣合，所述励磁线圈分别位于所述上箱体和所述下箱体的顶端。
较佳地，为了确保磁流变液具有较好的流动性和传动效果，在本发明实施例提供的上述磁流变液无级变速***中，所述主动盘和所述从动盘之间的间隙为1-2mm。
较佳地，为了保证磁流变液的稳定性，在本发明实施例提供的上述磁流变液无级变速***中，在所述主动轴上设置有风扇。
进一步地，为了保证较好的散热效果，在本发明实施例提供的上述磁流变液无级变速***中，在所述上箱体、所述下箱体、所述主动轴和所述从动轴上分别设置有排气孔。
进一步地，为了保证较好的散热和隔磁效果，在本发明实施例提供的上述磁流变液无级变速***中，所述内隔磁环和所述外隔磁环的材料为铜合金。
附图说明
图1为现有技术中磁流变液无级变速***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的转速控制电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的转速控制电路的具体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的过流保护电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的过流保护电路的具体结构示意图；
图6为本发明实施例提供的磁流变液无级变速***的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的磁流变液无级变速器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的磁流变液无级变速***及其转速控制电路的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供的一种用于磁流变液无级变速***的转速控制电路，如图2所示，包括：用于设定所需转速的转速设置模块1，第一控制模块2，第二控制模块3以及直流电源4；其中，
第一控制模块2与磁流变液无级变速器的励磁线圈1-8串联后，与转速设置模块1和第二控制模块3并联接入直流电源4，直流电源4的负极X1接地；转速设置模块1的输出端X2与第二控制模块3的输入端X3相连，第二控制模块3的输出端X4与第一控制模块2的输入端X5相连；
转速设置模块1，还用于接收由励磁线圈1-8控制的磁流变液所带动的从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号Y，并在实际转速小于所需转速时，向第二控制模块3输入第一控制信号，在实际转速大于或等于所需转速时，向第二控制模块3输入第二控制信号；
第二控制模块3，用于在第一控制信号的控制下，控制第一控制模块2导通，使励磁线圈1-8带电产生磁场；在第二控制信号的控制下，控制第一控制模块2断开，使励磁线圈1-8断电。
具体地，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，如图2所示，转速设置模块1的A端接收由励磁线圈1-8控制的磁流变液所带动的从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号Y，在实际转速小于所需转速时，转速设置模块1的输出端X2向第二控制模块3的输入端X3输入第一控制信号，第二控制模块3在第一控制信号的控制下，控制第一控制模块2导通，使励磁线圈1-8带电产生磁场，磁流变液的粘度增大，磁流变液无级变速器利用其在剪切模式下的剪切应力带动从动轴转动，从动轴的实际转速增大；在实际转速大于或等于所需转速时，转速设置模块1的输出端X2向第二控制模块3的输入端X3输入第二控制信号，第二控制模块3在第二控制信号的控制下，控制第一控制模块2断开，使励磁线圈1-8断电磁场消失，磁流变液的粘度减小，从动轴的实际转速减小；在实际转速小于所需转速时，循环上述过程，可以将从动轴的实际转速控制在设定的所需转速附近，从而实现从动轴的无级变速。与现有的具有伺服电机的电路结构相比，本发明实施例提供的上述转速控制电路的结构简单，体积较小，生产成本较低。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，如图3所示，第一控制模块2，可以具体包括：达林顿晶体管Q2和第一检测电阻R6；其中，达林顿晶体管Q2的基极a1为第一控制模块2的输入端X5，达林顿晶体管Q2的集电极a2与励磁线圈1-8相连，达林顿晶体管Q2的发射极a3通过第一检测电阻R6与直流电源4的负极X1相连。在达林顿晶体管Q2导通时，直流电源4、励磁线圈1-8和第一检测电阻R6构成回路，使励磁线圈1-8带电产生磁场，磁流变液的粘度增大，磁流变液无级变速器利用其在剪切模式下的剪切应力带动从动轴转动，从动轴的实际转速增大；在达林顿晶体管Q2断开时，使励磁线圈1-8断电磁场消失，磁流变液的粘度减小，从动轴的实际转速减小。
进一步地，为了保护达林顿晶体管Q2，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第一控制模块2，如图3所示，还可以包括：续流二极管D1；续流二极管D1的正极b2与达林顿晶体管Q2的集电极a2相连，续流二极管D1的负极b1与直流电源4的正极X6相连。与励磁线圈1-8并联的续流二极管D1，可以防止励磁线圈1-8产生的自感电动势击穿达林顿晶体管Q2造成损坏，并且，在达林顿晶体管Q2断开时，续流二极管D1还可以为励磁线圈1-8中的电流提供释放回路。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第二控制模块3，如图3所示，可以具体包括：第一稳压二极管ZD1、第一晶体管Q1和第一限流电阻R4；其中，
第一稳压二极管ZD1的负极c1为第二控制模块3的输入端X3，第一稳压二极管ZD1的正极c2与第一晶体管Q1的基极d1相连；
第一晶体管Q1的集电极d2通过第一限流电阻R4与直流电源4的正极X6相连，第一晶体管Q1的发射极d3与直流电源4的负极X1相连；
第一晶体管Q1的集电极d2与第一限流电阻R4的连接节点为第二控制模块3的输出端X4。
具体地，在第一稳压二极管ZD1被反向击穿时，第一晶体管Q1导通，第一晶体管Q1的集电极d2与直流电源4的负极X1相连，由于第一晶体管Q1的集电极d2与第一限流电阻R4的连接节点为第二控制模块3的输出端X4，第二控制模块3的输出端X4与第一控制模块2的输入端X5即达林顿晶体管Q2的基极a1相连，所以，与第一晶体管Q1的集电极d2相连的达林顿晶体管Q2的基极a1与直流电源4的负极X1相连，使达林顿晶体管Q2断开；在第一稳压二极管ZD1没有被反向击穿时，第一晶体管Q1断开，第一限流电阻R4的电压输出到第一控制模块2的输入端X5即达林顿晶体管Q2的基极a1，使达林顿晶体管Q2导通。
进一步地，为了降低达林顿晶体管Q2的导通与断开的频率，以提高达林顿晶体管Q2的工作寿命，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第二控制模块3，如图3所示，还可以包括：负反馈电容C3和负反馈电阻R3；其中，负反馈电容C3与第一晶体管Q1的集电结并联；电阻R3与第一晶体管Q1的发射结并联。具体地，第一晶体管Q1的集电结的两端分别为第一晶体管Q1的基极d1和集电极d2，第一晶体管Q1的发射结的两端分别为第一晶体管Q1的基极d1和发射极d3。负反馈电容C3可以控制达林顿晶体管Q2的导通和断开的频率，提高达林顿晶体管Q2的工作寿命，具有合适电容值的负反馈电容C3可以使达林顿晶体管Q2在所需的频率下工作，并且，使达林顿晶体管Q2的频率不会因为从动轴的实际转速发生变化而受到影响。
进一步地，为了确保第一晶体管Q1的切换动作正常，不会因状态不明而增加切换造成损坏，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第二控制模块3，如图3所示，还可以包括：正反馈电容C2和正反馈电阻R5；其中，正反馈电容C2和正反馈电阻R5串联后，与第一晶体管Q1的基极d1相连，与达林顿晶体管Q2的集电极a2相连。正反馈电容C2可以确保第一晶体管Q1能够在导通与断开之间切换正常，避免因状态不明而增加切换造成损坏，并且，正反馈电容C2还可以对第一晶体管Q1产生最小断开时间，即对达林顿晶体管Q2以及由直流电源4、励磁线圈1-8和第一检测电阻R6构成的回路产生最小导通时间。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，转速设置模块1，如图3所示，可以具体包括：串联的可调电阻R1和第一分压电阻R2；其中，
可调电阻R1与直流电源4的正极X6相连，第一分压电阻R2与直流电源4的负极X1相连；
可调电阻R1与第一分压电阻R2的连接节点为转速设置模块1的输出端X2。
具体地，转速设置模块1的A端接收从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号Y，在从动轴的实际转速小于所需转速时，第一分压电阻R2上的电压小于第一稳压二极管ZD1的反向击穿电压，使第一晶体管Q1断开；在从动轴的实际转速大于或等于所需转速时，第一分压电阻R2上的电压大于或等于第一稳压二极管ZD1的反向击穿电压，使第一晶体管Q1导通。
进一步地，为了将高频信号过滤掉，以使第二控制模块3中的第一稳压二极管ZD1不受高频信号的影响，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，转速设置模块1，如图3所示，还可以包括：滤波电容C1；滤波电容C1与第一分压电阻R2并联。滤波电容C1可以将高频信号过滤掉，仅允许低频信号通过，使第一稳压二极管ZD1不受高频信号的影响。
此外，本发明实施例提供的上述转速控制电路，如图3所示，还可以包括：并联的工作指示灯Lamp和电阻Rexc，以及与并联的工作指示灯Lamp和电阻Rexc串联的开关SW。工作指示灯Lamp可以为发光二极管，正极与开关SW相连，负极与励磁线圈1-8相连，可以指示电路的导通和断开状态，并且，在磁流变液无级变速器稳定工作时，可以自动关闭；电阻Rexc的阻值较低，在开关SW刚闭合时，可以降低由直流电源4、励磁线圈1-8、第一检测电阻R6、工作指示灯Lamp和电阻Rexc所构成的回路的电阻，增大流经励磁线圈1-8的电流，使从动轴的实际转速能够迅速达到设定的所需转速。
较佳地，为了在励磁线圈1-8发生短路或达林顿晶体管Q2的发射极a3电流过大时，关闭达林顿晶体管Q2以避免其损坏，本发明实施例提供的上述转速控制电路，还可以包括：过流保护电路（如图4所示的虚线右侧所示）；如图4所示，过流保护电路可以具体包括：第三控制模块5，第四控制模块6以及第五控制模块7；其中，
第三控制模块5与第四控制模块6并联后接入直流电源4；第三控制模块5的输入端X7与达林顿晶体管Q2的发射极a3相连；第三控制模块5的输出端X8与第四控制模块6的输入端X9相连；第四控制模块6的输出端X10与第五控制模块7的第一输入端X11相连；第五控制模块7的第二输入端X12与达林顿晶体管Q2的基极a1相连；第五控制模块7的输出端X13与直流电源4的负极X1相连；
第三控制模块5，用于在达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压大于或等于设定的阈值电压时，向第四控制模块6输入第三控制信号，在达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压小于设定的阈值电压时，向第四控制模块6输入第四控制信号；
第四控制模块6，用于在第三控制信号的控制下，控制第五控制模块7导通，使达林顿晶体管Q2的基极a1与直流电源4的负极X1导通；在第四控制信号的控制下，控制第五控制模块7断开，使达林顿晶体管Q2的基极a1与直流电源4的负极X1断开。
具体地，在达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压大于或等于设定的阈值电压时，第三控制模块5向第四控制模块6输入第三控制信号，第四控制模块6在第三控制信号的控制下，控制第五控制模块7导通，使达林顿晶体管Q2的基极a1与直流电源4的负极X1导通，使达林顿晶体管Q2断开，以保护达林顿晶体管不受损坏；在达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压小于设定的阈值电压时，第三控制模块5向第四控制模块6输入第四控制信号，第四控制模块6在第四控制信号的控制下，控制第五控制模块7断开，使达林顿晶体管Q2的基极a1与直流电源4的负极X1断开。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第三控制模块5，如图5所示，可以具体包括：第二晶体管Q4、第三晶体管Q3、触发电阻R9、第二分压电阻R7、第二限流电阻R10、第二检测电阻R8以及与电容C4；其中，
第二晶体管Q4的基极e1与第三晶体管Q3的集电极f2相连，并通过第二分压电阻R7与达林顿晶体管Q2的发射极a3相连；
第二晶体管Q4的集电极e与第三晶体管Q3的基极f1相连，并通过触发电阻R9与第三晶体管Q3的发射极f3相连；
第三晶体管Q3的发射极f3通过第二限流电阻R10与直流电源4的正极X6相连，第三晶体管Q3的发射极f3通过电容C4与直流电源4的负极X1相连；
第二晶体管Q4的发射极e3与直流电源4的负极X1相连；
第二检测电阻R8与第二晶体管Q4的发射结并联；
电容C4与第二限流电阻R10的连接节点为第三控制模块5的输出端X8。
具体地，第二晶体管Q4的发射结的两端分别为第二晶体管Q4的基极e1和发射极e3。在达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压大于或等于设定的阈值电压时，达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压经过第二分压电阻R7分压后的电压大于或等于第二晶体管Q4的临界开启电压，第二晶体管Q4导通，并通过触发电阻R9触发第三晶体管Q3导通，第三晶体管Q3可以为PNP型三极管，第二检测电阻R8、触发电阻R9与电容C4构成回路，从而释放电容C4的能量，使电容C4两端的电压减小；在达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压小于设定的阈值电压时，达林顿晶体管Q2的发射极a3的电压经过第二分压电阻R7分压后的电压小于第二晶体管Q4的临界开启电压，第二晶体管Q4断开，第三晶体管Q3断开，电容C4通过第二限流电阻R10充电，使电容C4两端的电压增大。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第四控制模块6，如图5所示，可以具体包括：第四晶体管Q5、第三分压电阻R11、第三检测电阻R12、第三限流电阻R13和第二稳压二极管ZD2；其中，
第四晶体管Q5的基极g1通过第三分压电阻R11与第三控制模块5的输出端X8相连；第四晶体管Q5的集电极g2与第二稳压二极管ZD2的正极h2相连，第四晶体管Q5的发射极g3与直流电源4的负极X1相连；
第三检测电阻R12与第四晶体管Q5的发射结并联；
第二稳压二极管ZD2的负极h1通过第三限流电阻R13与直流电源4的正极X6相连；
第四晶体管Q5的集电极g2与第二稳压二极管ZD2的正极h2的连接节点为第四控制模块6的输出端X10。
具体地，第四晶体管Q5的发射结的两端分别为第四晶体管Q5的基极g1与发射极g3。在电容C4两端的电压经过第三分压电阻R11分压后的电压小于第四晶体管Q5的临界开启电压时，第四晶体管Q5断开，第三限流电阻R13的电压输出到第五控制模块7的第一输入端X11；在电容C4两端的电压经过第三分压电阻R11分压后的电压大于或等于第四晶体管Q5的临界开启电压时，第四晶体管Q5导通，使第二稳压二极管ZD2的正极h2与直流电源4的负极X1相连，由于第四晶体管Q5的集电极g2与第二稳压二极管ZD2的正极h2的连接节点为第四控制模块6的输出端X10，且第四控制模块6的输出端X10与第五控制模块7的第一输入端X11相连，所以第五控制模块7的第一输入端X11与直流电源4的负极X1相连。
较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，第五控制模块7，如图5所示，可以具体包括：第五晶体管Q6；
第五晶体管Q6的基极k1为第五控制模块7的第一输入端X11，第五晶体管Q6的集电极k2与达林顿晶体管Q2的基极a1相连，第五晶体管Q6的发射极k3与直流电源4的负极X1相连。在第三限流电阻R13的电压输出到第五控制模块7的第一输入端X11即第五晶体管Q6的基极k1时，第五晶体管Q6导通，使达林顿晶体管Q2的基极a1与直流电源4的负极X1相连，达林顿晶体管Q2断开，保护达林顿晶体管Q2不受损坏；在第五晶体管Q6的基极k1与直流电源4的负极X1相连时，第五晶体管Q6断开，使达林顿晶体管Q2的基极a1与直流电源4的负极X1断开。
并且，本发明实施例提供的上述转速控制电路在刚闭合时，从动轴的实际转速很小，转速设置模块1的A端与直流电源4的负极X1之间的电压差很小，约只有2伏特，会造成第四晶体管Q5无法导通，第五晶体管Q6导通，达林顿晶体管Q2断开，会导致转速控制电路无法正常工作，此时，第四控制模块6中的第二稳压二极管ZD2可以通过使第五晶体管Q6断开，使达林顿晶体管Q2导通，保证转速控制电路能够正常工作。
此外，在本发明实施例提供的上述转速控制电路中，各模块不限于本发明实施例提供的上述部件，还可以为可以实现本发明的其他类似部件，在此不做限定。
本发明实施例还提供了一种磁流变液无级变速***，如图6所示，包括：磁流变液无级变速器M1(图6中未示出)、测试发电机M2、电压放大器M3以及转速控制电路M4；其中，
磁流变液无级变速器M1，如图7所示，可以包括：主动盘1-6、与主动盘1-6相连的主动轴1-1、与主动盘1-6交错排列的从动盘1-11、与从动盘1-11相连的从动轴1-14、填充于主动盘1-6与从动盘1-11之间空隙处的磁流变液1-24、以及控制磁流变液粘度的励磁线圈1-8；与主动轴1-1连接的主动盘1-6通过磁流变液带动与从动轴1-14连接的从动盘1-11转动；
测试发电机M2与从动轴1-14相连，用于将从动轴1-14的实际转速转换成反馈电压信号，并将反馈电压信号输出到电压放大器M3；
电压放大器M3，用于放大测试发电机M2输出的反馈电压信号，并将放大后的反馈电压信号输出到转速控制电路M4；
转速控制电路M4为本发明实施例提供的上述转速控制电路。该磁流变液无级变速***中转速控制电路的具体实施方式可以参见上述转速控制电路的实施方式，重复之处不再赘述。
具体地，在本发明实施例提供的上述磁流变液无级变速***中，励磁线圈1-8不需要电刷设备，不会产生电火花，特别适用于对电火花有隔离要求的场合，如煤矿井下，漂浮有可燃性粉尘的厂房等。
具体地，在本发明实施例提供的上述磁流变液无级变速***中，如图6所示，电压放大器M3，可以包括：接地电阻Ri、反馈电阻Rf、平衡电阻Rp和运算放大器M5，其中，平衡电阻Rp串联在运算放大器M5的正相信号输入端t2，接地电阻Ri一端接地，另一端接在运算放大器M5的负相信号输入端t1，反馈电阻Rf接在运算放大器M5的输出端t3和负相信号输入端t1之间，运算放大器M5外接电源Ucc。
本发明实施例提供的上述磁流变液无级变速***在具体工作时，测试发电机M2与磁流变液无级变速器M1中的从动轴1-14同轴相连，通过电压转换电阻Rc与电压放大器M3相连，测试发电机M2可以检测从动轴1-14的实际转速，并将从动轴1-14的实际转速转换为反馈电压信号Y输出给电压放大器M3；电压放大器M3将反馈电压信号Y放大并输出到转速控制电路M4；转速控制电路M4通过控制磁流变液无级变速器M1中的励磁线圈1-8的电流，改变励磁线圈1-8的磁场，改变磁流变液无级变速器M1中的磁流变液1-24的粘度，带动磁流变液无级变速器M1中的从动轴1-14转动，将从动轴1-14的实际转速控制在设定的所需转速的附近，从而实现无级变速。
具体地，在转速控制电路M4中的转速设置模块1中，通过调节可调电阻R1的阻值可以设置从动轴的所需转速n1，可调电阻R1与设定的从动轴的所需转速n1之间具有确定的函数关系：其中，A0=1+Rf/Ri为电压放大器M3的放大倍数，K为测试发电机M2的转换系数，为第一稳压二极管ZD1的稳定电压，Vbe为第一晶体管Q1在导通时基极d1和发射极d3之间的电压差，一般为0.7V。
具体地，磁流变液无级变速器M1，如图7所示，还可以包括：上箱体1-3，下箱体1-22，外隔磁环1-9以及内隔磁环1-5；其中，
内隔磁环1-5通过螺钉与主动轴1-1相连，外隔磁环1-9通过螺钉与从动轴1-14相连；
上箱体1-3和下箱体1-22相扣合，励磁线圈1-8分别位于上箱体1-3和下箱体1-22的顶端。
具体地，在磁流变液无级变速器M1工作时，电动机通过联轴器带动主动轴1-1转动，主动轴1-1通过螺钉与内隔磁环1-5连接并带动内隔磁环1-5转动，内隔磁环1-5带动主动盘1-6转动，主动盘1-6通过磁流变液1-24带动从动盘1-11和外隔磁环1-9转动，外隔磁环1-9通过螺钉与从动轴1-14连接并带动从动轴1-14转动，从动轴1-14通过联轴器带动负载转动。
较佳地，为了确保磁流变液1-24具有较好的流动性和传动效果，在磁流变液无级变速器M1中，可以将主动盘1-6和从动盘1-11之间的间隙设置为1-2mm，在间隙过小时，磁流变液1-24的流动性会变差，并且会增大工艺难度；在间隙过大时，磁流变液1-24的传动效果会变差。
较佳地，为了保证磁流变液1-24的稳定性，在磁流变液无级变速器M1中进行了改进，可以在主动轴1-1上设置风扇1-20，并且，可以在上箱体1-3、下箱体1-22、主动轴1-1和从动轴1-14上分别设置有排气孔1-26，这样，主动轴1-1快速转动时带动风扇1-20的叶片旋转，可以加快磁流变液变速器M1内的空气流动，内部空气通过排气孔1-26与外界空气流通，可以将磁流变液变速器M1内部的热量散发出去，从而保证磁流变液1-24的稳定性。
进一步地，为了保证较好的散热和隔磁效果，在磁流变液无级变速器M1中进行了改进，内隔磁环1-5和外隔磁环1-9的材料可以采用散热和隔磁效果较好的铜合金。
具体地，在磁流变液无级变速器M1中进行了改进，可以在励磁线圈1-8的***设置有通风孔1-21，有利于励磁线圈1-8散热。
此外，磁流变液无级变速器M1，如图7所示，还会包括：左端盖1-2、右端盖1-15、左导磁侧板1-4、右隔磁侧板1-13、轴承（1-17、1-18、1-27、1-29）、弹性挡圈（1-16、1-19、1-28、1-30）、左O型密封圈1-25、右O型密封圈1-12、左密封垫圈1-23、右密封垫圈1-10和线圈挡板1-7等部件，这些部件都和现有的磁流变液无级变速器中的部件功能和连接关系相同，在此不作赘述。
本发明实施例提供的一种磁流变液无级变速***及其转速控制电路，转速控制电路包括用于设定所需转速的转速设置模块、第一控制模块、第二控制模块以及直流电源。转速设置模块接收从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号，当实际转速偏离所需转速时，转速设置模块向第二控制模块输入不同的控制信号，第二控制模块在不同的控制信号下控制第一控制模块的断开与导通状态，控制励磁线圈是否带电从而控制其产生的磁场，进而改变磁流变液的粘度，带动从动轴使其实际转速变化，将从动轴的实际转速控制在设定的所需转速附近，实现从动轴的无级变速。与现有的具有伺服电机的转速控制器相比，本发明实施例提供的上述转速控制电路的结构简单，体积较小，生产成本较低；并且，本发明实施例提供的磁流变液无级变速***中的磁流变液无级变速器具有更好的散热效果和稳定性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种用于磁流变液无级变速***的转速控制电路，其特征在于，包括：用于设定所需转速的转速设置模块，第一控制模块，第二控制模块，过流保护电路以及直流电源；所述过流保护电路具体包括：第三控制模块，第四控制模块以及第五控制模块；其中，
所述第一控制模块与所述磁流变液无级变速器的励磁线圈串联后，与所述转速设置模块和所述第二控制模块并联接入所述直流电源，所述直流电源的负极接地；所述转速设置模块的输出端与所述第二控制模块的输入端相连，所述第二控制模块的输出端与所述第一控制模块的输入端相连；
所述转速设置模块，还用于接收由所述励磁线圈控制的磁流变液所带动的从动轴的实际转速转化为的反馈电压信号，并在所述实际转速小于所述所需转速时，向所述第二控制模块输入第一控制信号，在所述实际转速大于或等于所述所需转速时，向所述第二控制模块输入第二控制信号；
所述第二控制模块，用于在所述第一控制信号的控制下，控制所述第一控制模块导通，使所述励磁线圈带电产生磁场；在所述第二控制信号的控制下，控制所述第一控制模块断开，使所述励磁线圈断电；
所述第一控制模块具体包括：达林顿晶体管和第一检测电阻；其中，所述达林顿晶体管的基极为所述第一控制模块的输入端，所述达林顿晶体管的集电极与所述励磁线圈相连，所述达林顿晶体管的发射极通过所述第一检测电阻与所述直流电源的负极相连；
所述第三控制模块与所述第四控制模块并联后接入所述直流电源；所述第三控制模块的输入端与所述达林顿晶体管的发射极相连；所述第三控制模块的输出端与所述第四控制模块的输入端相连；所述第四控制模块的输出端与所述第五控制模块的第一输入端相连；所述第五控制模块的第二输入端与所述达林顿晶体管的基极相连；所述第五控制模块的输出端与所述直流电源的负极相连；
第三控制模块，用于在所述达林顿晶体管的发射极的电压大于或等于设定的阈值电压时，向所述第四控制模块输入第三控制信号，在所述达林顿晶体管的发射极的电压小于设定的阈值电压时，向所述第四控制模块输入第四控制信号；
所述第四控制模块，用于在所述第三控制信号的控制下，控制所述第五控制模块导通，使所述达林顿晶体管的基极与所述直流电源的负极导通；在所述第四控制信号的控制下，控制所述第五控制模块断开，使所述达林顿晶体管的基极与所述直流电源的负极断开。
2.如权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述第一控制模块还包括：续流二极管；所述续流二极管的正极与所述达林顿晶体管的集电极相连，所述续流二极管的负极与所述直流电源的正极相连。
3.如权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述第二控制模块具体包括：第一稳压二极管、第一晶体管和第一限流电阻；其中，
所述第一稳压二极管的负极为所述第二控制模块的输入端，所述第一稳压二极管的正极与所述第一晶体管的基极相连；
所述第一晶体管的集电极通过所述第一限流电阻与所述直流电源的正极相连，所述第一晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连；
所述第一晶体管的集电极与所述第一限流电阻的连接节点为所述第二控制模块的输出端。
4.如权利要求3所述的转速控制电路，其特征在于，第二控制模块还包括：负反馈电容和负反馈电阻；其中，
所述负反馈电容与所述第一晶体管的集电结并联；
所述负反馈电阻与所述第一晶体管的发射结并联。
5.如权利要求3所述的转速控制电路，其特征在于，第二控制模块还包括：正反馈电容和正反馈电阻；其中，
正反馈电容和正反馈电阻串联后，与所述第一晶体管的基极相连，与所述达林顿晶体管的集电极相连。
6.如权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述转速设置模块具体包括：串联的可调电阻和第一分压电阻；其中，
所述可调电阻与所述直流电源的正极相连，所述第一分压电阻与所述直流电源的负极相连；
所述可调电阻与所述第一分压电阻的连接节点为所述转速设置模块的输出端。
7.如权利要求6所述的转速控制电路，其特征在于，所述转速设置模块还包括：滤波电容；所述滤波电容与所述第一分压电阻并联。
8.如权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述第三控制模块具体包括：第二晶体管、第三晶体管、触发电阻、第二分压电阻、第二限流电阻、第二检测电阻以及电容；其中，
所述第二晶体管的基极与所述第三晶体管的集电极相连，并通过所述第二分压电阻与所述达林顿晶体管的发射极相连；
所述第二晶体管的集电极与所述第三晶体管的基极相连，并通过所述触发电阻与所述第三晶体管的发射极相连；
所述第三晶体管的发射极通过所述第二限流电阻与所述直流电源的正极相连，所述第三晶体管的发射极通过所述电容与所述直流电源的负极相连；
所述第二晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连；
所述第二检测电阻与所述第二晶体管的发射结并联；
所述电容与所述第二限流电阻的连接节点为所述第三控制模块的输出端。
9.如权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述第四控制模块具体包括：第四晶体管、第三分压电阻、第三检测电阻、第三限流电阻和第二稳压二极管；其中，
所述第四晶体管的基极通过所述第三分压电阻与所述第三控制模块的输出端相连；所述第四晶体管的集电极与所述第二稳压二极管的正极相连，所述第四晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连；
所述第三检测电阻与所述第四晶体管的发射结并联；
所述第二稳压二极管的负极通过所述第三限流电阻与所述直流电源的正极相连；
所述第四晶体管的集电极与所述第二稳压二极管的正极的连接节点为所述第四控制模块的输出端。
10.如权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述第五控制模块具体包括：第五晶体管；
所述第五晶体管的基极为所述第五控制模块的第一输入端，所述第五晶体管的集电极与所述达林顿晶体管的基极相连，所述第五晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连。
11.一种磁流变液无级变速***，其特征在于，包括：磁流变液无级变速器、测试发电机、电压放大器以及转速控制电路；其中，
所述磁流变液无级变速器包括：主动盘、与所述主动盘相连的主动轴、与所述主动盘交错排列的从动盘、与所述从动盘相连的从动轴、填充于所述主动盘与所述从动盘之间空隙处的磁流变液、以及控制所述磁流变液粘度的励磁线圈；与所述主动轴连接的所述主动盘通过所述磁流变液带动与所述从动轴连接的所述从动盘转动；
所述测试发电机与所述从动轴相连，用于将所述从动轴的实际转速转换成反馈电压信号，并将所述反馈电压信号输出到所述电压放大器；
所述电压放大器，用于放大所述测试发电机输出的所述反馈电压信号，并将放大后的所述反馈电压信号输出到所述转速控制电路；
所述转速控制电路为如权利要求1-10任一项所述的转速控制电路。
12.如权利要求11所述的磁流变液无级变速***，其特征在于，磁流变液无级变速器还包括：上箱体，下箱体，外隔磁环以及内隔磁环；其中，
所述内隔磁环通过螺钉与所述主动轴相连，所述外隔磁环通过螺钉与所述从动轴相连；
所述上箱体和所述下箱体相扣合，所述励磁线圈分别位于所述上箱体和所述下箱体的顶端。
13.如权利要求11或12所述的磁流变液无级变速***，其特征在于，所述主动盘和所述从动盘之间的间隙为1-2mm。
14.如权利要求11或12所述的磁流变液无级变速***，其特征在于，在所述主动轴上设置有风扇。
15.如权利要求12所述的磁流变液无级变速***，其特征在于，在所述上箱体、所述下箱体、所述主动轴和所述从动轴上分别设置有排气孔。
16.如权利要求12所述的磁流变液无级变速***，其特征在于，所述内隔磁环和所述外隔磁环的材料为铜合金。
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