本發(fā)明屬于機器人關節(jié)致動器和超導磁懸浮電機技術領域，具體地涉及一種超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器。

背景技術：

當前，快速發(fā)展的機器人技術在眾多發(fā)達國家的生產(chǎn)部門已經(jīng)有許多應用,并顯著提高了勞動生產(chǎn)率，降低了勞動成本。電機作為機器人或各種機械的動力源及致動器,已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分。隨著機器人技術、傳感器檢測技術、自動控制技術、超導技術等高新技術的進一步發(fā)展，電機也在不斷的需求中獲得了一定的進步和較快的發(fā)展。目前傳統(tǒng)電機作為致動器能夠與執(zhí)行裝置相連接，但一般采用機械連接技術較多，比如：采用法蘭連接、聯(lián)軸器連接、鍵連接等，這種電機往往只有單個自由度，在需要兩自由度甚至多自由度的場合，則需要多個電機提供協(xié)同動力，而這樣的驅(qū)動器技術方式存在的問題是：會造成致動裝置體積過于龐大、動作協(xié)調(diào)性偏低、輸出力矩偏低、運動空間偏小、效率偏低、響應速度偏慢、動態(tài)性能較差、檢查維護也不方便等系列缺點；而且由于各個電機傳動裝置之間還存在一定的傳動系統(tǒng)誤差，也會產(chǎn)生較大的累積誤差，因此會導致致動裝置系統(tǒng)控制精度偏低，并影響致動裝置系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，以至于機器人技術還不能充分滿足于精度要求高和輸出力矩大的市場需求。另外，在需要電機驅(qū)動多個液壓馬達的場合，也容易造成液壓油泄露，會對環(huán)境造成污染。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供一種超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器，以達到優(yōu)化提升多自由度致動器或電機工作效率的目的。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例采用的技術方案是一種超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器，包括定子超導繞組線圈盒、石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子、定子冷卻系統(tǒng)、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動器、致動器框架和小尼龍球珠；所述定子超導繞組線圈盒、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)動器、小尼龍球珠均裝配在致動器框架上，并與石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器；所述定子超導繞組線圈盒裝配在石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子側(cè)旁或四周，并為石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子提供磁懸浮力、移動力矩或旋轉(zhuǎn)力矩；所述小尼龍球珠沿石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子赤道線四周對稱裝配在致動器框架內(nèi)側(cè)面；所述定子超導繞組線圈盒包括超導繞組線圈、定子導冷骨架、定子凹槽、定子冷卻組件、絕熱屏蔽屏；所述超導繞組線圈、定子導冷骨架、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冷骨架上；所述定子冷卻組件緊靠超所述導繞組線圈，并協(xié)同定子導冷骨架，為所述超導繞組線圈提供并維持低溫工作環(huán)境。

由于定子超導繞組線圈盒中的超導繞組線圈電阻小，并且電導性能優(yōu)良，能夠通過強電流；石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子最外層的石墨烯也具有電阻小、電導性能優(yōu)良的性質(zhì)，能夠產(chǎn)生對應的強感應渦流，因此超導石墨烯感應磁懸浮球形致動器能夠產(chǎn)生強磁懸浮力、強移動力矩或強旋轉(zhuǎn)力矩。

上述方案中，所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(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、鋼鋁復合材料層、鋼銅復合材料層、鋁銅復合材料層、合金材料層、有機材料層或有機和無機復合材料層；所述石墨烯層為石墨烯薄膜層、石墨烯涂層或石墨烯復合材料層；所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子為石墨烯感應磁懸浮中空球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應磁懸浮實心球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應磁懸浮圓柱形轉(zhuǎn)子或石墨烯感應磁懸浮圓筒形轉(zhuǎn)子。

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

上述方案中，所述的定子超導繞組線圈盒包括一個或多個；所述定子超導繞組線圈盒的空間裝配方式為沿平行于石墨烯感應磁懸浮球形轉(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方向或旋轉(zhuǎn)動作排布裝配。

上述方案中，所述超導繞組線圈為三相超導繞組線圈，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兩級直接傳導冷頭、低溫液態(tài)物質(zhì)浸泡器件、低溫氣體物質(zhì)強迫冷卻器件和管道冷卻器件；所述制冷機兩級直接冷頭中的一級直接傳導冷頭與所述定子導冷骨架相連接，其二級直接傳導冷頭靠近超導繞組線圈側(cè)旁裝配，所述管道冷卻器件裝配在超導繞組線圈側(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)中采用二級直接傳導冷頭靠近超導繞組線圈側(cè)旁連接和管道冷卻器件裝配在超導繞組線圈側(cè)旁并緊密相連接的結(jié)構(gòu)，能夠維持超導繞組線圈在低溫環(huán)境工作，克服超導繞組線圈產(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磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的側(cè)面或四周。

上述方案中，所述致動器框架采用合金鋼材料、鋁材料、有機材料、無機材料或復合材料。

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

上述方案中，所述傳感器、電流驅(qū)動器和定子冷卻系統(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)動器與所述超導繞組線圈相連接；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到石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的信息傳輸給智能控制器；所述智能控制器根據(jù)工作指令或檢測到的石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)信息，控制石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動力矩。

智能控制器包括計算機及相關控制程序，并通過計算機程序運算后發(fā)出工作指令給電流驅(qū)動器；電流驅(qū)動器則分別向各個定子超導繞組線圈盒輸出不同的工作電流；各個定子超導繞組線圈盒中由于超導繞組線圈產(chǎn)生的強電流作用、強電磁效應和強磁懸浮效應，則石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相應強感應渦流作用和強電磁效應；由于各個定子超導繞組線圈盒中的超導繞組線圈產(chǎn)生的綜合力矩作用，使石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的輸出軸能夠?qū)ν猱a(chǎn)生可控的強致動效應。

上述方案中，所述超導石墨烯感應磁懸浮球形致動器能夠應用于：機器人、機械手、艦船推進器、多坐標機械加工中心、金屬切削機床、攪拌機、火槍炮塔控制臺、雷達無線跟蹤機構(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)動臂、全景攝影操縱臺、球形閥、泵類、電動陀螺儀、智能表中三維空間測量、需要做多自由度運動的設備儀器。

本發(fā)明的超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器的工作過程如下：

根據(jù)超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器的具體應用領域和應用功能需求，并結(jié)合石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的輸出軸位置，來確定定子超導繞組線圈盒的具體數(shù)量以及定子超導繞組線圈盒在石墨烯感應磁懸浮球形轉(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方向或旋轉(zhuǎn)動作要求進行組合排布裝配。

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

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)動器與定子超導繞組線圈盒中的超導繞組線圈相連接；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到石墨烯感應球形轉(zhuǎn)子的信息傳輸給智能控制器；智能控制器根據(jù)工作指令或檢測到的石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)信息，啟動、調(diào)整和控制石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動力矩；智能控制器包括計算機及相關控制程序，并通過計算機程序運算后分別發(fā)出各個工作指令給各個電流驅(qū)動器；各個電流驅(qū)動器則分別向各個對應定子超導繞組線圈盒輸出不同的工作電流；各個定子超導繞組線圈盒中的超導繞組線圈產(chǎn)生強電流作用、強電磁作用和強磁懸浮效應，則石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相應的強感應渦流和強電磁效應；由于各個定子超導繞組線圈盒中的超導繞組線圈產(chǎn)生的力矩大小和力矩方向不相同，則各個定子超導繞組線圈盒中的超導繞組線圈將產(chǎn)生一定的綜合力矩，促使石墨烯感應磁懸浮球形轉(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或旋轉(zhuǎn)，因此能夠使石墨烯感應球形轉(zhuǎn)子的輸出軸對外產(chǎn)生可控的強致動效應。

本發(fā)明實施例的超導石墨烯感應磁懸浮球形致動器與相關技術相比具有以下有益效果：

a、本發(fā)明采用由定子超導繞組線圈盒與石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成超導石墨烯感應磁懸浮球形致動器的整體協(xié)同結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了超導繞組線圈電阻小、電導性能好、能夠通過強電流的優(yōu)良性能，并結(jié)合石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子最外層的石墨烯也具有電阻小、電導性能優(yōu)良、機械性能優(yōu)良的性質(zhì)，能夠產(chǎn)生對應強感應渦流作用、強電磁效應和強磁懸浮效應；因此在智能控制器的調(diào)控下，超導石墨烯感應磁懸浮球形致動器能夠?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、大的移動力矩或大的旋轉(zhuǎn)力矩。

b、本發(fā)明可以根據(jù)超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器的具體應用領域及功能需求，并結(jié)合石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的輸出軸位置，來確定定子超導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方向或旋轉(zhuǎn)動作要求進行組合排布裝配，因此本發(fā)明可以滿足多領域、多功能的應用，以及能夠廣泛滿足不同的各種應用需求。

c、本發(fā)明的超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器可以克服傳統(tǒng)致動器或傳統(tǒng)電機通過連桿連接來實現(xiàn)多自由度運動，克服了傳統(tǒng)電機構(gòu)成致動器所存在的裝置輸出力矩偏小、運動空間偏小、動作協(xié)調(diào)性偏低、效率偏低、響應速度偏慢、動態(tài)性能較差等問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一、實施例二的超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例三的超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器結(jié)構(gòu)示意圖；

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

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

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

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

實施例一

參照附圖1、3，一種超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器，包括定子超導繞組線圈盒3、石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2、定子冷卻系統(tǒng)、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動器、致動器框架和小尼龍球珠，所述定子超導繞組線圈盒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)動器、小尼龍球珠均裝配在所述致動器框架上，與所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2共同構(gòu)成超導型石墨烯感應磁懸浮球形的第一類型致動器1；所述定子超導繞組線圈盒3裝配在所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2側(cè)旁或四周，并為石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2提供磁懸浮力、移動力矩或旋轉(zhuǎn)力矩；所述小尼龍球珠沿石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子赤道線四周對稱裝配在致動器框架內(nèi)側(cè)面；所述定子超導繞組線圈盒3包括定子導冷骨架4、定子凹槽5、超導繞組線圈6、定子冷卻組件7和絕熱屏蔽屏8；所述超導繞組線圈6、定子導冷骨架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于所述定子導冷骨架4上，所述定子冷卻組件7緊靠所述超導繞組線圈6，并協(xié)同所述定子導冷骨架4為所述超導繞組線圈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、鋼鋁復合材料層、鋼銅復合材料層、鋁銅復合材料層、合金材料層、有機材料層或有機和無機復合材料層；所述石墨烯層為石墨烯薄膜層、石墨烯涂層或石墨烯復合材料層；所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子為石墨烯感應磁懸浮中空球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應磁懸浮實心球形轉(zhuǎn)子、石墨烯感應磁懸浮圓柱形轉(zhuǎn)子或石墨烯感應磁懸浮圓筒形轉(zhuǎn)子。

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

優(yōu)選地，所述定子超導繞組線圈盒3包括一個或多個；所述定子超導繞組線圈盒3的空間裝配方式為沿平行于石墨烯感應磁懸浮球形轉(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方向或旋轉(zhuǎn)動作排布裝配。根據(jù)超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器1的具體功能需求，并結(jié)合石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的輸出軸位置，來確定定子超導繞組線圈盒3的具體數(shù)量以及空間裝配方式。

優(yōu)選地，所述超導繞組線圈6為三相超導繞組線圈，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；所述定子導冷骨架4為矽鋼片疊置的曲面形態(tài)。

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

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包括制冷機兩級直接傳導冷頭、低溫液態(tài)物質(zhì)浸泡器件、低溫氣體物質(zhì)強迫冷卻器件和管道冷卻器件；所述制冷機兩級直接傳導冷頭中的一級直接傳導冷頭與所述定子導冷骨架4相連接，其二級直接傳導冷頭靠近超導繞組線圈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)中采用二級直接傳導冷頭靠近超導繞組線圈6側(cè)旁連接和管道冷卻器件裝配在超導繞組線圈6側(cè)旁并緊密相連接的結(jié)構(gòu)，能夠維持超導繞組線圈6在低溫環(huán)境工作，克服超導繞組線圈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磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的側(cè)面或四周。

優(yōu)選地，所述致動器框架為合金鋼材料、鋁材料、有機材料、無機材料或復合材料。

優(yōu)選地，所述傳感器、電流驅(qū)動器和定子冷卻系統(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)動器與所述超導繞組線圈相連接；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到石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的信息傳輸給智能控制器；所述智能控制器根據(jù)工作指令或檢測到的石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)信息，控制石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動力矩。所述智能控制器包括計算機及相關控制程序，并通過計算機程序運算后發(fā)出工作指令給電流驅(qū)動器；電流驅(qū)動器則分別向各個所述定子超導繞組線圈盒3輸出不同的工作電流；各個所述定子超導繞組線圈盒3中由于超導繞組線圈6產(chǎn)生的強電流作用、強電磁效應和強磁懸浮效應，則石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生相應強感應渦流作用和強電磁效應；由于各個定子超導繞組線圈盒3中的超導繞組線圈6產(chǎn)生的綜合力矩作用，使石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的輸出軸能夠?qū)ν猱a(chǎn)生可控的強致動效應。

實施例二

參照附圖1、3，一種超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器，包括定子超導繞組線圈盒3、石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2、定子冷卻系統(tǒng)、傳感器、智能控制器、電流驅(qū)動器、7075-t6鋁合金的致動器框架和小尼龍球珠，所述定子超導繞組線圈盒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)動器、小尼龍球珠均裝配在所述致動器框架上，與所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2共同構(gòu)成超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器1；所述定子超導繞組線圈盒3設有6個，分別為j1～j6，沿平行于石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的極軸方向?qū)ΨQ排布裝配，為所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子提供磁懸浮力、移動力矩或旋轉(zhuǎn)力矩；所述小尼龍球珠采用6個，沿石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2赤道線四周對稱裝配在致動器框架的內(nèi)側(cè)面；當超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器1處于非工作狀態(tài)時，小尼龍球珠托住石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2，并保持定子超導繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)與石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2之間有一定的間隙；當超導型石墨烯感應磁懸浮球形致動器1處于啟動工作狀態(tài)時，在定子超導繞組線圈盒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，使石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2離開小尼龍球珠的依托，并在智能控制器的調(diào)控下進行旋轉(zhuǎn)運行；所述定子超導繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)包括：定子導冷骨架4、定子凹槽5、超導繞組線圈6、定子冷卻組件7、絕熱屏蔽屏8；；所述超導繞組線圈6、定子導冷骨架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于所述定子導冷骨架4上，所述定子冷卻組件7緊靠所述超導繞組線圈6，并協(xié)同定子導冷骨架4，為所述超導繞組線圈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、鋼銅復合材料層10、中空層11；所述石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2為石墨烯感應磁懸浮中空球形轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，所述定子超導繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)具有12個定子凹槽5，并具有9組超導繞組線圈6；超導繞組線圈6裝配在定子凹槽5中；9組超導繞組線圈6包括：a、b、c、d、e、f、g、h、i；9組超導繞組線圈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量當石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2移動時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)動器與定子超導繞組線圈盒3中的超導繞組線圈6(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)相連接；轉(zhuǎn)子位移傳感器將檢測到石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的信息傳輸給智能控制器；智能控制器根據(jù)工作指令或檢測到的石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2運轉(zhuǎn)信息，進行啟動、調(diào)整和控制石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動力矩；智能控制器包括計算機及相關控制程序，并通過計算機程序運算后分別發(fā)出各個工作指令給各個電流驅(qū)動器；各個電流驅(qū)動器則分別向各個對應定子超導繞組線圈盒3(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)輸出不同的工作電流；各個定子超導繞組線圈盒3中的超導繞組線圈6(包括：j1、j2、j3、j4、j5、j6)產(chǎn)生強電流作用、強電磁作用和強磁懸浮效應，則石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生相應的強感應渦流和強電磁效應；由于各個定子超導繞組線圈盒3中的超導繞組線圈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，則各個定子超導繞組線圈盒3中的超導繞組線圈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或旋轉(zhuǎn)，因此能夠使石墨烯感應磁懸浮球形轉(zhuǎn)子2的輸出軸對外產(chǎn)生可控的強致動效應。

實施例三

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

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定義的，只是為了表達技術方案的清楚及方便。應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。