本發(fā)明屬于機(jī)器人關(guān)節(jié)致動(dòng)器和超導(dǎo)磁懸浮電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，快速發(fā)展的機(jī)器人技術(shù)在眾多發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)部門(mén)已經(jīng)有許多應(yīng)用,并顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了勞動(dòng)成本。電機(jī)作為機(jī)器人或各種機(jī)械的動(dòng)力源及致動(dòng)器,已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分。隨著機(jī)器人技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，電機(jī)也在不斷的需求中獲得了一定的進(jìn)步和較快的發(fā)展。目前傳統(tǒng)電機(jī)作為致動(dòng)器能夠與執(zhí)行裝置相連接，但一般采用機(jī)械連接技術(shù)較多，比如：采用法蘭連接、聯(lián)軸器連接、鍵連接等，這種電機(jī)往往只有單個(gè)自由度，在需要兩自由度甚至多自由度的場(chǎng)合，則需要多個(gè)電機(jī)提供協(xié)同動(dòng)力，而這樣的驅(qū)動(dòng)器技術(shù)方式存在的問(wèn)題是：會(huì)造成致動(dòng)裝置體積過(guò)于龐大、動(dòng)作協(xié)調(diào)性偏低、輸出力矩偏低、運(yùn)動(dòng)空間偏小、效率偏低、響應(yīng)速度偏慢、動(dòng)態(tài)性能較差、檢查維護(hù)也不方便等系列缺點(diǎn)；而且由于各個(gè)電機(jī)傳動(dòng)裝置之間還存在一定的傳動(dòng)系統(tǒng)誤差，也會(huì)產(chǎn)生較大的累積誤差，因此會(huì)導(dǎo)致致動(dòng)裝置系統(tǒng)控制精度偏低，并影響致動(dòng)裝置系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，以至于機(jī)器人技術(shù)還不能充分滿足于精度要求高和輸出力矩大的市場(chǎng)需求。另外，在需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)液壓馬達(dá)的場(chǎng)合，也容易造成液壓油泄露，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器，以達(dá)到優(yōu)化提升多自由度致動(dòng)器或電機(jī)工作效率的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是一種超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器，包括定子超導(dǎo)繞組線圈盒、石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子、定子冷卻系統(tǒng)、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動(dòng)器、致動(dòng)器框架和小尼龍球珠；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒、定子冷卻系統(tǒng)的冷媒傳輸耦合器、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動(dòng)器、小尼龍球珠均裝配在致動(dòng)器框架上，并與石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒裝配在石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子側(cè)旁或四周，并為石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子提供磁懸浮力、移動(dòng)力矩或旋轉(zhuǎn)力矩；所述小尼龍球珠沿石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子赤道線四周對(duì)稱裝配在致動(dòng)器框架內(nèi)側(cè)面；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒包括超導(dǎo)繞組線圈、定子導(dǎo)冷骨架、定子凹槽、定子冷卻組件、絕熱屏蔽屏；所述超導(dǎo)繞組線圈、定子導(dǎo)冷骨架、定子凹槽、定子冷卻組件均位于所述絕熱屏蔽屏的內(nèi)部，所述超導(dǎo)繞組線圈裝配在定子凹槽中，所述定子凹槽位于所述定子導(dǎo)冷骨架上；所述定子冷卻組件緊靠超所述導(dǎo)繞組線圈，并協(xié)同定子導(dǎo)冷骨架，為所述超導(dǎo)繞組線圈提供并維持低溫工作環(huán)境。

由于定子超導(dǎo)繞組線圈盒中的超導(dǎo)繞組線圈電阻小，并且電導(dǎo)性能優(yōu)良，能夠通過(guò)強(qiáng)電流；石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子最外層的石墨烯也具有電阻小、電導(dǎo)性能優(yōu)良的性質(zhì)，能夠產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的強(qiáng)感應(yīng)渦流，因此超導(dǎo)石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器能夠產(chǎn)生強(qiáng)磁懸浮力、強(qiáng)移動(dòng)力矩或強(qiáng)旋轉(zhuǎn)力矩。

上述方案中，所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子是由最外層為石墨烯層構(gòu)成的多層復(fù)合球形體，包括2層或多層，其中包括：石墨烯層、銅層、鋁層、鋼鋁復(fù)合材料層、鋼銅復(fù)合材料層、鋁銅復(fù)合材料層、合金材料層、有機(jī)材料層或有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)合材料層；所述石墨烯層為石墨烯薄膜層、石墨烯涂層或石墨烯復(fù)合材料層；所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子為石墨烯感應(yīng)磁懸浮中空球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應(yīng)磁懸浮實(shí)心球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應(yīng)磁懸浮圓柱形轉(zhuǎn)子或石墨烯感應(yīng)磁懸浮圓筒形轉(zhuǎn)子。

上述方案中，所述小尼龍球珠為4～8個(gè)，當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器處于非工作狀態(tài)時(shí)，所述小尼龍球珠托住所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子，并保持所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒與所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子之間有一定的間隙；當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器處于啟動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，在所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒產(chǎn)生的電磁作用下形成磁懸浮效應(yīng)，使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子離開(kāi)小尼龍球珠的依托移動(dòng)運(yùn)行或旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。

上述方案中，所述的定子超導(dǎo)繞組線圈盒包括一個(gè)或多個(gè)；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒的空間裝配方式為沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的極軸方向?qū)ΨQ排布裝配、沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的赤道線方向?qū)ΨQ排布裝配或按轉(zhuǎn)子輸出軸特殊功能需求的移動(dòng)方向或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作排布裝配。

上述方案中，所述超導(dǎo)繞組線圈為三相超導(dǎo)繞組線圈，呈120度分布于所述定子凹槽中；所述絕熱屏蔽屏為多層結(jié)構(gòu)，包括外真空層、真空空間、內(nèi)真空層、屏蔽層；所述定子導(dǎo)冷骨架采用矽鋼片疊置，為曲面形態(tài)。

上述方案中，所述定子冷卻系統(tǒng)包括冷媒傳輸耦合器、定子冷卻組件和冷卻工質(zhì)；所述冷媒傳輸耦合器與定子冷卻組件相連接；所述定子冷卻組件包括制冷機(jī)兩級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭、低溫液態(tài)物質(zhì)浸泡器件、低溫氣體物質(zhì)強(qiáng)迫冷卻器件和管道冷卻器件；所述制冷機(jī)兩級(jí)直接冷頭中的一級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭與所述定子導(dǎo)冷骨架相連接，其二級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭靠近超導(dǎo)繞組線圈側(cè)旁裝配，所述管道冷卻器件裝配在超導(dǎo)繞組線圈側(cè)旁，并緊密相連接；所述工質(zhì)為低溫液態(tài)物質(zhì)或低溫氣態(tài)物質(zhì)；所述低溫液態(tài)物質(zhì)為液氦、液氮或納米物質(zhì)液態(tài)流體；所述低溫氣態(tài)物質(zhì)包括氦氣或氫氣；；所述管道冷卻器件形態(tài)結(jié)構(gòu)為半圓形管、圓形管、橢圓形管、矩形管或多邊形管。

所述定子冷卻系統(tǒng)中采用二級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭靠近超導(dǎo)繞組線圈側(cè)旁連接和管道冷卻器件裝配在超導(dǎo)繞組線圈側(cè)旁并緊密相連接的結(jié)構(gòu)，能夠維持超導(dǎo)繞組線圈在低溫環(huán)境工作，克服超導(dǎo)繞組線圈產(chǎn)生失超現(xiàn)象。

上述方案中，所述傳感器包括轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)子位移傳感器、轉(zhuǎn)子力矩傳感器；所述傳感器裝配在石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的側(cè)面或四周。

上述方案中，所述致動(dòng)器框架采用合金鋼材料、鋁材料、有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料或復(fù)合材料。

上述方案中，所述超導(dǎo)繞組線圈采用單面超導(dǎo)石墨烯復(fù)合薄膜線/帶材、雙面超導(dǎo)石墨烯復(fù)合薄膜線/帶材或超導(dǎo)線/帶材；所述超導(dǎo)線/帶材為yba2cu3o7-x(ybco或y-123)涂層導(dǎo)體帶材、mgb2超導(dǎo)線/帶材、bi2sr2ca2cu3ox或(bi，pb)2sr2ca2cu3ox(bi2223)超導(dǎo)帶材、bi2sr2cacu2ox(bi2212)超導(dǎo)帶材、gdba2cu3o7-x(gbco)超導(dǎo)帶材、ybco或gbco涂敷超導(dǎo)帶材、nbti超導(dǎo)材料或nb3sn超導(dǎo)材料。

上述方案中，所述傳感器、電流驅(qū)動(dòng)器和定子冷卻系統(tǒng)均與智能控制器相連接，并均由智能控制器所控制；所述電流驅(qū)動(dòng)器與所述超導(dǎo)繞組線圈相連接；所述轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)子位移傳感器和轉(zhuǎn)子力矩傳感器將檢測(cè)到石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的信息傳輸給智能控制器；所述智能控制器根據(jù)工作指令或檢測(cè)到的石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信息，控制石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。

智能控制器包括計(jì)算機(jī)及相關(guān)控制程序，并通過(guò)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算后發(fā)出工作指令給電流驅(qū)動(dòng)器；電流驅(qū)動(dòng)器則分別向各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒輸出不同的工作電流；各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒中由于超導(dǎo)繞組線圈產(chǎn)生的強(qiáng)電流作用、強(qiáng)電磁效應(yīng)和強(qiáng)磁懸浮效應(yīng)，則石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)感應(yīng)渦流作用和強(qiáng)電磁效應(yīng)；由于各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒中的超導(dǎo)繞組線圈產(chǎn)生的綜合力矩作用，使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的輸出軸能夠?qū)ν猱a(chǎn)生可控的強(qiáng)致動(dòng)效應(yīng)。

上述方案中，所述超導(dǎo)石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器能夠應(yīng)用于：機(jī)器人、機(jī)械手、艦船推進(jìn)器、多坐標(biāo)機(jī)械加工中心、金屬切削機(jī)床、攪拌機(jī)、火槍炮塔控制臺(tái)、雷達(dá)無(wú)線跟蹤機(jī)構(gòu)、制造業(yè)和工業(yè)控制中的多維空間伺服控制、吊艙轉(zhuǎn)動(dòng)臂、全景攝影操縱臺(tái)、球形閥、泵類、電動(dòng)陀螺儀、智能表中三維空間測(cè)量、需要做多自由度運(yùn)動(dòng)的設(shè)備儀器。

本發(fā)明的超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器的工作過(guò)程如下：

根據(jù)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器的具體應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用功能需求，并結(jié)合石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的輸出軸位置，來(lái)確定定子超導(dǎo)繞組線圈盒的具體數(shù)量以及定子超導(dǎo)繞組線圈盒在石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子外側(cè)或四周的空間裝配方式，包括：沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的極軸方向?qū)ΨQ排布裝配、沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的赤道線方向?qū)ΨQ排布裝配，以及按轉(zhuǎn)子輸出軸特殊功能需求的移動(dòng)方向或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作要求進(jìn)行組合排布裝配。

小尼龍球珠采用4～8個(gè)，分別裝配在沿石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子赤道線四周，并裝配在致動(dòng)器框架內(nèi)側(cè)面；當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器處于非工作狀態(tài)時(shí)，小尼龍球珠托住石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子，并保持定子超導(dǎo)繞組線圈盒與石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子之間有一定的間隙；當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器處于啟動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，在定子超導(dǎo)繞組線圈盒產(chǎn)生的電磁作用下形成強(qiáng)磁懸浮效應(yīng)，使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子離開(kāi)小尼龍球珠的依托，并在智能控制器的調(diào)控下進(jìn)行移動(dòng)運(yùn)行或旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。

將轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)子位移傳感器和轉(zhuǎn)子力矩傳感器裝配在石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的外側(cè)面或四周；將轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)子位移傳感器、轉(zhuǎn)子力矩傳感器、電流驅(qū)動(dòng)器和定子冷卻系統(tǒng)均與智能控制器相連接，并均由智能控制器所控制；電流驅(qū)動(dòng)器與定子超導(dǎo)繞組線圈盒中的超導(dǎo)繞組線圈相連接；轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)子位移傳感器和轉(zhuǎn)子力矩傳感器將檢測(cè)到石墨烯感應(yīng)球形轉(zhuǎn)子的信息傳輸給智能控制器；智能控制器根據(jù)工作指令或檢測(cè)到的石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信息，啟動(dòng)、調(diào)整和控制石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；智能控制器包括計(jì)算機(jī)及相關(guān)控制程序，并通過(guò)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算后分別發(fā)出各個(gè)工作指令給各個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器；各個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器則分別向各個(gè)對(duì)應(yīng)定子超導(dǎo)繞組線圈盒輸出不同的工作電流；各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒中的超導(dǎo)繞組線圈產(chǎn)生強(qiáng)電流作用、強(qiáng)電磁作用和強(qiáng)磁懸浮效應(yīng)，則石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相應(yīng)的強(qiáng)感應(yīng)渦流和強(qiáng)電磁效應(yīng)；由于各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒中的超導(dǎo)繞組線圈產(chǎn)生的力矩大小和力矩方向不相同，則各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒中的超導(dǎo)繞組線圈將產(chǎn)生一定的綜合力矩，促使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁懸浮現(xiàn)象，脫離小尼龍球珠的支撐，并按一定的控制方向移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，因此能夠使石墨烯感應(yīng)球形轉(zhuǎn)子的輸出軸對(duì)外產(chǎn)生可控的強(qiáng)致動(dòng)效應(yīng)。

本發(fā)明實(shí)施例的超導(dǎo)石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器與相關(guān)技術(shù)相比具有以下有益效果：

a、本發(fā)明采用由定子超導(dǎo)繞組線圈盒與石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成超導(dǎo)石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器的整體協(xié)同結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了超導(dǎo)繞組線圈電阻小、電導(dǎo)性能好、能夠通過(guò)強(qiáng)電流的優(yōu)良性能，并結(jié)合石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子最外層的石墨烯也具有電阻小、電導(dǎo)性能優(yōu)良、機(jī)械性能優(yōu)良的性質(zhì)，能夠產(chǎn)生對(duì)應(yīng)強(qiáng)感應(yīng)渦流作用、強(qiáng)電磁效應(yīng)和強(qiáng)磁懸浮效應(yīng)；因此在智能控制器的調(diào)控下，超導(dǎo)石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)磁懸浮現(xiàn)象，并方便地產(chǎn)生可調(diào)控、多自由度、大的移動(dòng)力矩或大的旋轉(zhuǎn)力矩。

b、本發(fā)明可以根據(jù)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器的具體應(yīng)用領(lǐng)域及功能需求，并結(jié)合石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的輸出軸位置，來(lái)確定定子超導(dǎo)繞組線圈盒的具體數(shù)量以及空間裝配方式，包括：沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的極軸方向?qū)ΨQ排布裝配、沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的赤道線方向?qū)ΨQ排布裝配，以及按轉(zhuǎn)子輸出軸特殊功能需求的移動(dòng)方向或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作要求進(jìn)行組合排布裝配，因此本發(fā)明可以滿足多領(lǐng)域、多功能的應(yīng)用，以及能夠廣泛滿足不同的各種應(yīng)用需求。

c、本發(fā)明的超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器可以克服傳統(tǒng)致動(dòng)器或傳統(tǒng)電機(jī)通過(guò)連桿連接來(lái)實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)，克服了傳統(tǒng)電機(jī)構(gòu)成致動(dòng)器所存在的裝置輸出力矩偏小、運(yùn)動(dòng)空間偏小、動(dòng)作協(xié)調(diào)性偏低、效率偏低、響應(yīng)速度偏慢、動(dòng)態(tài)性能較差等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一、實(shí)施例二的超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例三的超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例定子超導(dǎo)繞組線圈盒的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

其中：第一類型致動(dòng)器1、第二類型致動(dòng)器12、石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2、定子超導(dǎo)繞組線圈盒3、定子導(dǎo)冷骨架4、定子凹槽5、超導(dǎo)繞組線圈6、定子冷卻組件7和絕熱屏蔽屏8、石墨烯薄膜層9、鋼鋁復(fù)合材料層10、中空層11。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

參照附圖1、3，一種超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器，包括定子超導(dǎo)繞組線圈盒3、石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2、定子冷卻系統(tǒng)、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動(dòng)器、致動(dòng)器框架和小尼龍球珠，所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3、定子冷卻系統(tǒng)的冷媒傳輸耦合器、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動(dòng)器、小尼龍球珠均裝配在所述致動(dòng)器框架上，與所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2共同構(gòu)成超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形的第一類型致動(dòng)器1；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3裝配在所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2側(cè)旁或四周，并為石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2提供磁懸浮力、移動(dòng)力矩或旋轉(zhuǎn)力矩；所述小尼龍球珠沿石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子赤道線四周對(duì)稱裝配在致動(dòng)器框架內(nèi)側(cè)面；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3包括定子導(dǎo)冷骨架4、定子凹槽5、超導(dǎo)繞組線圈6、定子冷卻組件7和絕熱屏蔽屏8；所述超導(dǎo)繞組線圈6、定子導(dǎo)冷骨架4、定子凹槽5、定子冷卻組件7均位于所述絕熱屏蔽屏8的內(nèi)部，所述超導(dǎo)繞組線圈6裝配在所述定子凹槽5中；所述定子凹槽5于所述定子導(dǎo)冷骨架4上，所述定子冷卻組件7緊靠所述超導(dǎo)繞組線圈6，并協(xié)同所述定子導(dǎo)冷骨架4為所述超導(dǎo)繞組線圈6提供并維持低溫工作環(huán)境。

優(yōu)選地，所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2是由最外層為石墨烯層構(gòu)成的多層復(fù)合球形體，包括2層或多層，其中包括石墨烯層、銅層、鋁層、鋼鋁復(fù)合材料層、鋼銅復(fù)合材料層、鋁銅復(fù)合材料層、合金材料層、有機(jī)材料層或有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)合材料層；所述石墨烯層為石墨烯薄膜層、石墨烯涂層或石墨烯復(fù)合材料層；所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子為石墨烯感應(yīng)磁懸浮中空球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應(yīng)磁懸浮實(shí)心球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應(yīng)磁懸浮圓柱形轉(zhuǎn)子或石墨烯感應(yīng)磁懸浮圓筒形轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，所述小尼龍球珠為4～8個(gè)，當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器處于非工作狀態(tài)時(shí)，小尼龍球珠托住石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子，并保持所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3與石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2之間有一定的間隙；當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器1處于啟動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，在所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3產(chǎn)生的電磁作用下形成磁懸浮效應(yīng)，使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2離開(kāi)小尼龍球珠的依托移動(dòng)運(yùn)行或旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3包括一個(gè)或多個(gè)；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3的空間裝配方式為沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的極軸方向?qū)ΨQ排布裝配、沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的赤道線方向?qū)ΨQ排布裝配或按轉(zhuǎn)子輸出軸特殊功能需求的移動(dòng)方向或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作排布裝配。根據(jù)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器1的具體功能需求，并結(jié)合石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的輸出軸位置，來(lái)確定定子超導(dǎo)繞組線圈盒3的具體數(shù)量以及空間裝配方式。

優(yōu)選地，所述超導(dǎo)繞組線圈6為三相超導(dǎo)繞組線圈，呈120度分布于所述定子凹槽5；所述絕熱屏蔽屏8為多層結(jié)構(gòu)，包括外真空層、真空空間、內(nèi)真空層和屏蔽層；所述定子導(dǎo)冷骨架4為矽鋼片疊置的曲面形態(tài)。

優(yōu)選地，所述超導(dǎo)繞組線圈6采用單面超導(dǎo)石墨烯復(fù)合薄膜線/帶材、雙面超導(dǎo)石墨烯復(fù)合薄膜線/帶材或超導(dǎo)線/帶材；所述超導(dǎo)線/帶材為yba2cu3o7-x(ybco或y-123)涂層導(dǎo)體帶材、mgb2超導(dǎo)線/帶材、bi2sr2ca2cu3ox或(bi，pb)2sr2ca2cu3ox(bi2223)超導(dǎo)帶材、bi2sr2cacu2ox(bi2212)超導(dǎo)帶材、gdba2cu3o7-x(gbco)超導(dǎo)帶材、ybco或gbco涂敷超導(dǎo)帶材、nbti超導(dǎo)材料或nb3sn超導(dǎo)材料。

優(yōu)選地，所述定子冷卻系統(tǒng)包括冷媒傳輸耦合器、定子冷卻組件7和冷卻工質(zhì)；所述冷媒傳輸耦合器與定子冷卻組件7相連接；所述定子冷卻組件7包括制冷機(jī)兩級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭、低溫液態(tài)物質(zhì)浸泡器件、低溫氣體物質(zhì)強(qiáng)迫冷卻器件和管道冷卻器件；所述制冷機(jī)兩級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭中的一級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭與所述定子導(dǎo)冷骨架4相連接，其二級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭靠近超導(dǎo)繞組線圈6側(cè)旁裝配，所述管道冷卻器件裝配在所述超導(dǎo)繞組線圈6側(cè)旁，并緊密相連接；所述工質(zhì)為低溫液態(tài)物質(zhì)或低溫氣態(tài)物質(zhì)；所述低溫液態(tài)物質(zhì)為液氦、液氮或納米物質(zhì)液態(tài)流體；所述低溫氣態(tài)物質(zhì)為氦氣或氫氣；所述管道冷卻器件形態(tài)結(jié)構(gòu)為半圓形管、圓形管、橢圓形管、矩形管或多邊形管。

所述定子冷卻系統(tǒng)中采用二級(jí)直接傳導(dǎo)冷頭靠近超導(dǎo)繞組線圈6側(cè)旁連接和管道冷卻器件裝配在超導(dǎo)繞組線圈6側(cè)旁并緊密相連接的結(jié)構(gòu)，能夠維持超導(dǎo)繞組線圈6在低溫環(huán)境工作，克服超導(dǎo)繞組線圈6產(chǎn)生失超現(xiàn)象。

優(yōu)選地，所述傳感器包括轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)子位移傳感器或轉(zhuǎn)子力矩傳感器；所述傳感器裝配在所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的側(cè)面或四周。

優(yōu)選地，所述致動(dòng)器框架為合金鋼材料、鋁材料、有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料或復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述傳感器、電流驅(qū)動(dòng)器和定子冷卻系統(tǒng)均與智能控制器相連接，并均由智能控制器所控制；所述電流驅(qū)動(dòng)器與所述超導(dǎo)繞組線圈相連接；所述轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)子位移傳感器或轉(zhuǎn)子力矩傳感器將檢測(cè)到石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的信息傳輸給智能控制器；所述智能控制器根據(jù)工作指令或檢測(cè)到的石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信息，控制石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。所述智能控制器包括計(jì)算機(jī)及相關(guān)控制程序，并通過(guò)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算后發(fā)出工作指令給電流驅(qū)動(dòng)器；電流驅(qū)動(dòng)器則分別向各個(gè)所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3輸出不同的工作電流；各個(gè)所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3中由于超導(dǎo)繞組線圈6產(chǎn)生的強(qiáng)電流作用、強(qiáng)電磁效應(yīng)和強(qiáng)磁懸浮效應(yīng)，則石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)感應(yīng)渦流作用和強(qiáng)電磁效應(yīng)；由于各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒3中的超導(dǎo)繞組線圈6產(chǎn)生的綜合力矩作用，使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的輸出軸能夠?qū)ν猱a(chǎn)生可控的強(qiáng)致動(dòng)效應(yīng)。

實(shí)施例二

參照附圖1、3，一種超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器，包括定子超導(dǎo)繞組線圈盒3、石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2、定子冷卻系統(tǒng)、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動(dòng)器、7075-t6鋁合金的致動(dòng)器框架和小尼龍球珠，所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3、定子冷卻系統(tǒng)的冷媒傳輸耦合器、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動(dòng)器、小尼龍球珠均裝配在所述致動(dòng)器框架上，與所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2共同構(gòu)成超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器1；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3設(shè)有6個(gè)，分別為j1～j6，沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的極軸方向?qū)ΨQ排布裝配，為所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子提供磁懸浮力、移動(dòng)力矩或旋轉(zhuǎn)力矩；所述小尼龍球珠采用6個(gè)，沿石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2赤道線四周對(duì)稱裝配在致動(dòng)器框架的內(nèi)側(cè)面；當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器1處于非工作狀態(tài)時(shí)，小尼龍球珠托住石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2，并保持定子超導(dǎo)繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)與石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2之間有一定的間隙；當(dāng)超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器1處于啟動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，在定子超導(dǎo)繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)產(chǎn)生的電磁作用下形成了磁懸浮效應(yīng)，使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2離開(kāi)小尼龍球珠的依托，并在智能控制器的調(diào)控下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)行；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)包括：定子導(dǎo)冷骨架4、定子凹槽5、超導(dǎo)繞組線圈6、定子冷卻組件7、絕熱屏蔽屏8；；所述超導(dǎo)繞組線圈6、定子導(dǎo)冷骨架4、定子凹槽5、定子冷卻組件7均位于所述絕熱屏蔽屏8的內(nèi)部，所述超導(dǎo)繞組線圈6裝配在所述定子凹槽5中；所述定子凹槽5于所述定子導(dǎo)冷骨架4上，所述定子冷卻組件7緊靠所述超導(dǎo)繞組線圈6，并協(xié)同定子導(dǎo)冷骨架4，為所述超導(dǎo)繞組線圈6提供并維持低溫工作環(huán)境。

優(yōu)選地，參照附圖4，所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2是由最外層為石墨烯層構(gòu)成的多層復(fù)合球形體，包括3層，由內(nèi)到外依次為：石墨烯薄膜層9、鋼銅復(fù)合材料層10、中空層11；所述石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2為石墨烯感應(yīng)磁懸浮中空球形轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)具有12個(gè)定子凹槽5，并具有9組超導(dǎo)繞組線圈6；超導(dǎo)繞組線圈6裝配在定子凹槽5中；9組超導(dǎo)繞組線圈6包括：a、b、c、d、e、f、g、h、i；9組超導(dǎo)繞組線圈6包括：三相繞組線圈呈120度正交分布,構(gòu)成三相四極；三相繞組線圈材料采用mgb2超導(dǎo)線/帶材；所述絕熱屏蔽屏8為多層結(jié)構(gòu)，包括：外真空層、真空空間、內(nèi)真空層、屏蔽層；所述定子導(dǎo)冷骨架4采用矽鋼片材料與絕緣材料組成疊置的曲面形態(tài)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述定子導(dǎo)冷骨架4和定子冷卻組件7均與定子冷卻系統(tǒng)的冷媒傳輸耦合器相連接；所述定子冷卻組件7裝配在超導(dǎo)繞組線圈6的側(cè)旁；定子冷卻組件7采用矩形管道冷卻器件；所述定子冷卻組件7的工質(zhì)為液氮。

優(yōu)選地，所述傳感器使用轉(zhuǎn)子位移傳感器，采用光電二極管傳感器測(cè)量當(dāng)石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2移動(dòng)時(shí)led光靈敏度。

優(yōu)選地，將所述轉(zhuǎn)子位移傳感器、電流驅(qū)動(dòng)器和定子冷卻系統(tǒng)均與智能控制器相連接，并均由智能控制器所控制；電流驅(qū)動(dòng)器與定子超導(dǎo)繞組線圈盒3中的超導(dǎo)繞組線圈6(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)相連接；轉(zhuǎn)子位移傳感器將檢測(cè)到石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的信息傳輸給智能控制器；智能控制器根據(jù)工作指令或檢測(cè)到的石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2運(yùn)轉(zhuǎn)信息，進(jìn)行啟動(dòng)、調(diào)整和控制石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；智能控制器包括計(jì)算機(jī)及相關(guān)控制程序，并通過(guò)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算后分別發(fā)出各個(gè)工作指令給各個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器；各個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器則分別向各個(gè)對(duì)應(yīng)定子超導(dǎo)繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)輸出不同的工作電流；各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒3中的超導(dǎo)繞組線圈6(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)產(chǎn)生強(qiáng)電流作用、強(qiáng)電磁作用和強(qiáng)磁懸浮效應(yīng)，則石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生相應(yīng)的強(qiáng)感應(yīng)渦流和強(qiáng)電磁效應(yīng)；由于各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒3中的超導(dǎo)繞組線圈6(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)產(chǎn)生的力矩大小和力矩方向不相同，則各個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒3中的超導(dǎo)繞組線圈6(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)將產(chǎn)生一定的綜合力矩，促使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生磁懸浮現(xiàn)象，并按一定的控制方向移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，因此能夠使石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的輸出軸對(duì)外產(chǎn)生可控的強(qiáng)致動(dòng)效應(yīng)。

實(shí)施例三

參照附圖2，一種超導(dǎo)型石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形致動(dòng)器，第二種類型致動(dòng)器12的定子超導(dǎo)繞組線圈盒設(shè)有8個(gè)(k1～k8)，將4個(gè)定子超導(dǎo)繞組線圈盒3(包括：k1、k2、k3、k4)沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2極軸的旁側(cè)安裝，另外4個(gè)所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3(包括：k5、k6、k7、k8)沿平行于石墨烯感應(yīng)磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2赤道線的旁側(cè)安裝；所述定子超導(dǎo)繞組線圈盒3內(nèi)的超導(dǎo)繞組線圈6的三相繞組線圈材料采用ybco超導(dǎo)帶材；所述傳感器為光學(xué)鼠標(biāo)傳感器；其余同實(shí)施例二。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來(lái)定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。