电流变流体(ERF)是一种新型智能物质，在高压电场作用下，能快速实现液一固的转变，且响应速度快。研究了圆盘式电流变传动机构的动态特性，并采用NI虚拟仪器对机构进行分析、检测和控制，通过实验得出数据，进而分析了输入转矩、输出转矩、转速与所加高压电场的关系。电流变流体(ERF)是一种新型的智能材料，它的粘性和屈服应力可用外加电场加以控制。
随着现代科学技术的发展，机电一体化(Mechatronics)越来越受到重视，把机、电、液融合为一体，用微机进行控制的流体元件及系统不断问世。将电流变流体技术应用于机械系统和液压控制系统，可实现无移动件或少移动件的机构，极大地改善了系统的动态品质。 电流变流体的应用领域很广泛，在工程应用方面包括液压工程、汽车制造工业、机器人系统、流体密封领域等。其在汽车制造工业中，可用于汽车发动机冷却风扇的调速离合器、传动离合器、阻尼可控的减振器或计算机控制是悬挂系统等。采用ER技术设计制造的汽车零部件，具有性能优良、无磨损、寿命长、制造工艺性好、成本低的特点，而且可直接用计算机控制，无需接口。采用ER技术的汽车在未来市场竞争中具有明显的优势。电流变传动的自动控制系统由三部分组成，即机械传动机构、计算机检测与控制装置和电流变流体。
1 机构工作原理
图1所示为圆盘式电流变传动机构工作原理图。中间盘和芯轴连在一起，芯轴左端有步地电机，芯轴右端接负载，左右端各套一个圆盘，左右圆盘和中间盘间充满 ERF。本实验中ERF选用哈尔滨工业大学复合材料研究所研制的HITL2型ERF，外加电场由电子开关控制。输入信号由芯轴左端进电机提供。由于输入信号很小，而芯轴右端接有负载，所以芯轴转动不起来。这时由导步电机带动左右圆盘以大小相等、方向相反的转速ΩL、ΩR旋转，将需要加高压电源的一侧的电子开关合上(如要增加力矩，则合上左侧的电子开关)，此时圆盘和中间盘间的ERF会产生中流变效应，通过圆盘将产生的附加力矩传递给中间盘输出。 实验原理图 可以看出，中间盘的轴的左端输入微小的机械控制信号，右端可以输出大的力矩，电场使左盘或右盘与中间盘之间的ERF粘度变稠，产生大的剪切应力，从而使中间盘克服负载力矩，按输入信号转动。这就是双圆盘式电流变传动机构的工作原理。
在交流电场作用下，对于本实验所采用的ERF，其产生的电流变效应比在直流电场作用下要强，屈服应力也相应要大。随着外部施加电压的增大，电流变传动装置的输出转矩也有一定的增大，如图4、5所示。 当环境温度为18.9℃、外加电压为交流3kV、主动盘的转速为60r/m时，步进电机的输出按图6所示的任意波形变化，得到的电流变传动的输入转矩和输出转矩。装置的输入转矩随步进电机的输出转速信号的变化而变化，而输入转矩信号与负载相关，随负载的变化而产生波动。
(1)对本实验所设计的圆盘式电流变传动装置，选用一种电流变流体后，其传动特性只与外加电场有关。
(2)HITL2型电流变流体在交流电场作用下，其电流变效应比在直流电场作用下要强。并且，随着外加电场的增大，电流变效应所产生的屈服应力也随之增大。
(3)电流变传动装置的输出转矩的曲线是波动的。因为负载是变化的，输出转矩要与负载相匹配，因此输出转矩也应随着负载的变化而变化，即呈波形状态。
(4)电流变传动装置的输入转矩是跟退步进电机的转速信号，但有一定的滞后，因为在机构中使用了弹性联轴器。
(5)对电流变的控制，采用双主动圆盘的机械结构，使剪切速变对传动力矩的影响可以忽略不计。只要控制电场就能控制电流变传动装置。
