一种基于电磁驱动的大行程作动器的制作方法

本实用新型属于作动器相关技术领域，具体涉及一种基于电磁驱动的大行程作动器。

背景技术：

作动器作为一种行程控制机构，在多个领域得到了广泛的应用，随着现代工业和科学技术的不断发展，对作动器的性能也提出了更多的要求，使得其不断向小型化、大行程、高响应速度等方向发展。

传统的作动器大多是基于电磁驱动、形状记忆合金驱动、易熔合金驱动、或者火药驱动来完成作动过程，其中，电磁驱动为一种应用较为广泛的驱动形式，其通过电磁驱动器提供驱动力，驱动相应部件完成对应的行程，进而完成相应结构的工作过程。

在现有技术中，根据电磁力公式，电磁驱动器的输出力与其驱动的行程成反比，即行程越大，相应的输出力就越小，若需要大驱动力和大行程，就必须增加线圈的匝数，使得电磁驱动器的结构体积和质量增大，如当电磁驱动器需要具备大于100N的输出力，且行程为5mm时，电磁驱动器的体积约为质量约为2kg，但是，当电磁驱动器需要具备大于100N的输出力，且行程大于20mm时，电磁驱动器的体积约为质量约为30kg；由此可见，在保持电磁驱动器输出力一定的情况下，行程微小的变化都会对驱动器的体积和质量产生较大的影响，使得驱动器的行程无法充分扩大，和/或体积无法充分缩小，进而制约了作动器的应用与发展。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于电磁驱动的大行程作动器，其通过设置电磁驱动器、滑块和行程放大单元匹配工作，由电磁驱动器驱动滑块移动，再将滑块的移动转化为行程放大单元中两连杆的相对转动，继而由至少一个行程放大单元将滑块的滑动行程放大并传递到作动器一端的插拔件上，完成插拔件的插/拔工序，有效实现了作动器的大行程控制，扩大了作动器的应用范围。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于电磁驱动的大行程作动器，包括内部中空并呈筒状结构的壳体和分别设置在所述壳体两端的底座与插拔件，其特征在于，

所述底座固定设置于所述壳体的一端，其与所述插拔件之间设置有行程放大机构，且在所述壳体的另一端上对应所述插拔件固定设置有压螺，以及在所述底座上设置有两个相互背离的电磁驱动器，并对应两所述电磁驱动器分别设置有滑块；其中，

所述行程放大机构包括至少一个行程放大单元，所述行程放大单元由一对连杆交叉设置而成，两所述连杆的交叉处以转动轴活动连接，以使得两所述连杆可绕该转动轴相对转动，继而该行程放大机构的一端可通过该侧的两所述连杆端部活动连接所述插拔件的一侧，且该行程放大机构的另一端可通过该侧的两所述连杆端部分别活动连接对应的所述滑块；

所述插拔件呈阶梯轴结构，其一端为外径较小的插拔端，另一端为外径较大的限位端，对应所述插拔端在所述压螺上开设有贯穿两端面的第一通孔，所述插拔端可对应穿过并突出该第一通孔，并以所述限位端的端面抵接所述压螺的内表面，以完成所述插拔件的引导和限位；

两所述滑块分别与对应电磁驱动器的输出轴匹配连接，并可在两所述电磁驱动器的驱动下进行相向运动或者背离运动，即两所述滑块可带动所述行程放大机构一端的两所述连杆端部进行相向运动或者背离运动，使得连接所述滑块的所述连杆另一端与所述底座的距离增大或者缩小，继而通过所述行程放大机构的行程放大，可将所述滑块的滑动行程放大成所述插拔件远离或者靠近所述底座的移动行程，从而完成所述插拔件的插过程或者拔过程。

作为本实用新型的进一步改进，所述行程放大单元的设置数量为1～5个。

作为本实用新型的进一步改进，所述行程放大单元为依次串联设置的多个，相邻两所述行程放大单元之间通过对应连杆的端部对正后以所述转动轴活动连接。

作为本实用新型的进一步改进，各所述连杆的两端分别开设有通孔，以用于所述转动轴依次穿过相互对正的两所述通孔而实现两相邻所述连杆的活动连接。

作为本实用新型的进一步改进，在所述连杆一端开设有所述通孔的部位设置有弧形凸起，并在该连杆另一端开设有所述通孔的部位设置有弧形凹槽，所述弧形凸起可对应嵌入另一所述连杆端部的所述弧形凹槽中，且所述弧形凸起嵌入所述弧形凹槽后两端部的所述通孔刚好对正。

作为本实用新型的进一步改进，所述滑块上设置有轴线相互垂直的驱动孔和连接轴，所述驱动孔可对应与所述电磁驱动器的输出轴匹配连接，且所述连接轴可对应穿过所述连杆端部的通孔，实现所述连杆和所述滑块的活动连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述行程放大单元中的两所述连杆长度相等，且所述转动轴分别穿过两所述连杆的中部以完成两所述连杆的交叉设置。

作为本实用新型的进一步改进，各所述行程放大单元中两所述连杆的长度相等，且任意两所述行程放大单元中的两对所述连杆的长度相等或者不等。

作为本实用新型的进一步改进，在所述底座的上端面上分别对应两所述滑块开设有凹槽，所述滑块可对应嵌入所述凹槽中并在该凹槽中往复滑动，继而可由该凹槽的开设长度来控制对应滑块的行程距离。

作为本实用新型的进一步改进，在所述底座的上端面上设置有凸台，两所述电磁驱动器可对应固定设置在所述凸台相对的两侧面上。

作为本实用新型的进一步改进，所述底座为圆盘形结构，其外周上开设有螺纹，以使得该底座可与所述壳体以螺纹连接。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的基于电磁驱动的大行程作动器，其通过设置电磁驱动器、滑块和行程放大单元匹配工作，由电磁驱动器驱动滑块移动，再将滑块的移动转化为行程放大单元中两连杆的相对转动，继而由至少一个行程放大单元将滑块的滑动行程放大并传递到作动器一端的插拔件上，完成插拔件的插/拔工序，行程放大机构的设置有效提升了作动器一端插拔件的行程距离，实现了作动器的大行程控制；

(2)本实用新型的基于电磁驱动的大行程作动器，其通过在底座上对应滑块开设相应的凹槽，使得滑块可在凹槽中滑动，从而实现了滑块滑动距离的精确控制，保证了插拔件行程控制的精确性，且通过改变凹槽的长度，可对应改变滑块的滑动距离，从而改变插拔件的行程距离，有效提升了作动器的行程可控性和兼容性；

(3)本实用新型的基于电磁驱动的大行程作动器，其可通过改变行程放大单元的设置数量和各行程放大单元中连杆的设置长度，有效改变作动器的行程距离，扩大了作动器行程距离的控制范围，提升了作动器的兼容性和应用范围，且对应设置的两电磁驱动器可往复驱动，实现插拔件的重复插拔，进一步提升作动器的兼容性，降低作动器的应用成本；

(4)本实用新型的基于电磁驱动的大行程作动器，其结构简单，设置简便，能通过电磁驱动器驱动滑块做相应距离的滑动，并通过行程放大机构将滑块的行程放大后传递到插拔件上，完成插拔件的相应插/拔工序，整个过程控制简单，控制精度高，且通过改变行程放大机构中行程放大单元的设置数量和/或滑块的滑动距离，可有效改变作动器的行程驱动距离，从而大大提升作动器的兼容性，实现作动器的大行程控制，具有较好的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中基于电磁驱动的大行程作动器的初始状态示意图；

图2是本实用新型实施例中基于电磁驱动的大行程作动器的工作状态示意图；

图3是本实用新型实施例中基于电磁驱动的大行程作动器的行程放大机构示意图；

图4是本实用新型实施例中基于电磁驱动的大行程作动器的滑块示意图；

图5是本实用新型实施例中基于电磁驱动的大行程作动器的底座示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.行程放大机构，101.第一连杆，102.第二连杆，103.转动轴；2.电磁驱动器，3.滑块，301.驱动孔，302.连接轴；4.插拔件，5.底座，501.圆盘，502.凹槽，503.凸台；6.壳体，7.压螺。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型优选实施例中基于电磁驱动的大行程作动器的结构示意图如图1～5中所示，其中，优选实施例中的大行程作动器包括壳体6和设置在壳体6中的行程放大机构1、电磁驱动器2、滑块3和底座5。

进一步地，优选实施例中的壳体6如图1和图2中所示，其优选为两端贯穿的圆筒状结构，内部预留有可容置部件的圆柱形中空空间，且优选实施例中的壳体6竖向设置，其顶端设置有压螺7，底端设置有底座5；进一步具体的，优选实施例中的压螺7呈圆柱形板状结构，其尺寸对应壳体6的内径设置，且其中部开设有贯穿压螺7两端面的第一通孔，用于插拔件4的插拔端对应穿过，且压螺7的外周优选通过螺纹与壳体6的顶部内周壁面匹配连接，即压螺7的外周上开设有外螺纹，且在壳体6的顶部内周壁面上开设有内螺纹，两者对应匹配；进一步地，在壳体6的底部设置有呈圆柱形板状结构的底座5，优选实施例中的底座5通过螺纹连接的形式与壳体6对应匹配连接，即底座5的外周上开设有外螺纹，壳体6底部的内周壁面对应开设有内螺纹，两者对应匹配连接。

进一步地，在底座5和压螺7之间的中空空间内设置有行程放大机构1，其可对电磁驱动器2的驱动行程进行放大，以实现作动器的大行程控制；进一步地，优选实施例中的行程放大机构1如图3中所示，其包括至少一个行程放大单元，行程放大单元在优选实施例中包括中部交叉设置的第一连杆101和第二连杆102，两连杆的交叉处优选对应开设有通孔，并对应设置有转动轴103，其可依次穿过两通孔而将两连杆活动连接，使得交叉设置的两连杆可绕转动轴103相对转动；进一步地，优选实施例中行程放大单元的第一连杆101和第二连杆102长度相同，且转动轴103的设置位置优选为两连杆的正中部；当然，行程放大单元为多个时，任意两行程放大单元中的连杆长度可以相同也可以不同，这也可根据实际需要进行优选。

进一步优选地，优选实施例中的转动轴103为T形螺钉结构，即具有螺帽和螺杆，转动轴103穿过两连杆上的通孔后可以螺帽进行限位，并在螺杆上对应设置有螺母，通过螺母与螺杆的对应匹配，可实现两连杆的有效连接；当然，转动轴103的形式也不局限于上述所记载的形式，其也可根据实际需要优选为别的形式，只要能将两连杆对应连接并使得两连杆可相对转动即可；进一步优选地，在转动轴103匹配穿入两连杆部分的外周上涂覆有固体薄膜保护剂，使得涂覆后的转动轴103与第一连杆101和第二连杆102的摩擦系数大幅降低，从而减少驱动力传递过程中因摩擦作用的损耗，保证行程放大机构1背离电磁驱动器2一端的部件的准确工作。

进一步地，优选实施例中的连杆一端设置有弧形凸台，另一端设置有弧形凹槽，即第一连杆101和第二连杆102的一端设置有弧形凸台，而其另一端设置有弧形凹槽，继而相邻两连杆的端部进行连接时，一个连杆端部的弧形凸台可对应嵌入另一个连杆端部的弧形凹槽中；进一步地，弧形凸台和弧形凹槽上分别对应开设有通孔，转动轴103可对应穿过匹配后的弧形凸台和弧形凹槽上的通孔，从而将相邻的两连杆活动连接；进一步地，相邻两行程放大单元通过对应连杆端部的弧形凸台和弧形凹槽进行匹配连接，从而多个行程放大单元可对应拼接成如图1～3中所示的行程放大机构1；当然，各连杆的端部也不局限于设置为上述弧形凸台和弧形凹槽组合的形式，其可直接在两连杆的端部开设对应的通孔，再由转动轴103对应穿过两通孔进行活动连接，此外，也可在连杆的一端设置球头结构，并在连杆的另一端设置球形凹槽，使得相邻两连杆可通过球头结构和球形凹槽进行匹配连接，即一连杆的球头结构对应嵌入另一连杆的球形凹槽中，球头结构可在球形凹槽中转动，从而实现相邻两连杆的活动连接，这利用现有技术中的相关技术手段容易实现，故而在此不做赘述。

进一步地，优选实施例中的行程放大机构1包括设置在底座5上的第一行程放大单元和与插拔件4对应连接的第二行程放大单元，两行程放大单元之间可进一步设置有至少一个行程放大单元，通过对第一行程放大单元的驱动，可相应带动各行程放大单元进行运动，继而通过第二行程放大单元带动插拔件4进行插销或者拔销的运动，优选实施例中的插拔件4为如图1和图2中所示的阶梯轴结构，即插拔件4沿轴向的外径不等，优选包括外径较大的限位端和外径较小并可对应穿过压螺7上第一通孔的插拔端；进一步地，插拔件4上的插拔端背离行程放大机构1设置，行程放大机构1的一端活动连接在限位端上背离插拔端的端面上，且行程放大机构1的另一端对应底座5的上端面设置，继而通过行程放大机构1的带动，可完成该插拔件4插拔端的插销或者拔销动作，从而控制相应结构的运转；进一步地，优选实施例中行程放大单元的设置数量不做具体限定，其可根据实际情况进行优选设置，如1个、2个、3个、4个、5个、或者更多个，当行程放大单元为多个时，任意两行程放大单元中的两对连杆长度可以相同，也可以不同，其也可根据实际需要进行优选，在此不做赘述。

进一步地，优选实施例中的底座5包括呈圆柱形板状结构的圆盘501，圆盘501的外周上优选设置有螺纹，用以与壳体6通过螺纹匹配连接；当然，底座5的主体结构也不仅局限于设置成上述圆盘板状结构，其也可根据壳体6的截面形状不同而优选设置为别的形状，如方块形、椭圆形等，且其与壳体的匹配形式也不局限于螺纹连接，其亦可通过套嵌或者卡扣的形式而与壳体匹配连接，这并非本专利所研究的重点，故而在此不做赘述。

进一步地，如图5中所示，优选实施例中的圆盘501上端面中部设置有凸台503，该凸台用于匹配设置电磁驱动器2；进一步地，优选实施例中的电磁驱动器2为分设于凸台503相对两侧面上的两个，凸台503上优选开设有螺纹孔，可用于对应固定电磁驱动器2；进一步地，两电磁驱动器2分别固定在凸台503上后，两电磁驱动器2的输出轴相互背离设置，进而对应两电磁驱动器2的输出轴分别设置有如图4中所示的滑块3，优选实施例中的滑块3上设置有驱动孔301，电磁驱动器2的输出轴可与对应滑块3上的驱动孔301匹配连接，从而使得电磁驱动器2可驱动对应滑块3运动；进一步地，滑块3上还设置有连接轴302，其可与第一行程放大单元中的连杆端部对应匹配连接，且两滑块3分别通过连接轴302而对应连接第一行程放大单元中的两连杆。

进一步地，优选实施例中对应两滑块3在圆盘501的上端面上分别开设有可对滑块3进行限位的凹槽502，两凹槽502分设于凸台503的两侧，且凹槽502的开设轴线与电磁驱动器2输出轴的轴线平行，继而可将滑块3对应匹配嵌入凹槽502中，并可在凹槽502中往复滑动，且可通过优选设置凹槽502的长度来控制滑块3的滑动距离；进一步优选地，优选实施例中的电磁驱动器2包括衔铁、轭铁、线圈和输出轴，由线圈接收电信号而控制衔铁和轭铁匹配工作，从而使得输出轴伸出或者缩回，相应地，输出轴可带动滑块3进行相应的滑动，继而带动两连杆的端部进行相背或者相向的运动，从而将滑块3的行程进行放大并传递出去；进一步地，优选实施例中电磁驱动器2的驱动力可根据实际情况进行优选，相应地，对应部件如连杆的长度、壳体6的尺寸和底座5的大小可进行相应的选择。

具体地，优选实施例中经行程放大机构1放大后的行程距离l可通过下式进行计算，

式中，l为经行程放大机构1对行程放大后插拔件4运动的行程距离；N为行程放大机构1中行程放大单元的设置数量，N≥1；θ1是初始状态下第一连杆101的轴线与滑块3滑动方向的夹角；x为电磁驱动器2的行程，即滑块3的滑动距离(此处规定电磁驱动器2的输出轴向外伸出的值为正，向内缩回的值为负)；L为第一连杆101两端部通孔之间的长度。

通过上述公式可以看出，在滑块3滑动相同距离的情况下，随着行程放大机构1中串联设置的行程放大单元的数量增加，插拔件4的行程距离增大，故而可通过优选设置行程放大单元的设置数量，来实现作动器的大行程驱动；且在行程放大单元的设置数量一定的情况下，通过增大滑块3的滑动距离，也可以增大插拔件4的行程距离，故而可通过优选设置滑块3的滑动距离来实现作动器的大行程驱动。

本实用新型的基于电磁驱动的大行程作动器，其第一连杆101和第二连杆102通过交叉布置而形成呈交叉式的行程放大单元，行程放大机构1靠近底座5的一端对应活动连接在两滑块3上，即第一行程放大单元交叉点一侧的两连杆端部分别对应活动连接在两个滑块3上；进一步地，两滑块3分别与对应电磁驱动器2的输出轴匹配连接，由电磁驱动器2可对应驱动滑块3滑动，继而带动对应连杆的端部运动，使得交叉设置的两连杆之间的夹角发生变化，即两连杆背离底座5一端到底座5的垂直距离发生变化，从而实现行程的转换，继而通过在第一行程放大单元背离底座5的一端依次串联多个呈剪式的行程放大单元，构成行程放大机构1，并由行程放大机构1带动插拔件4运动，通过行程放大机构1对行程的多级放大，可将底座5上滑块3的滑动位移转换为插拔件4沿垂直底座5方向上的大幅位移，实现作动器上插拔件4的大行程控制。

进一步优选地，优选实施例中作动器的初始状态如图1中所示，此时，两滑块3的距离最小，各行程放大单元中的两连杆夹角也最小，且插拔件4的插拔端端部突出于压螺7的端面，以该插拔端对应匹配插入外部的构件中，完成外部构件的控制，如外部隔离装置的控制；进一步优选地，插拔件4的限位端端面此时对应贴合压螺7的端面，实现插拔件4的限位；进一步地，当两电磁驱动器2接收到电信号开始工作后，两电磁驱动器2的输出轴分别相互背离伸出，即带动两滑块3相互背离运动，继而各行程放大单元中的两连杆夹角变大，插拔件4到底座5之间的距离缩短，即带动插拔件4的插拔端向靠近底座5的一侧移动，使得插拔端的端面不突出于压螺7的端面，完成插拔端从外部构件中的拔出，继而外部构件可进行相应的工作。

当然，当作动器如图2中所示时为初始状态时，初始时两滑块3的距离最大，通过两电磁驱动器2输出轴的回缩可使得两滑块3的距离缩小，继而带动插拔件4向背离底座5的方向运动，即插拔件4上的插拔端从压螺7上的第一通孔中伸出，并继而插入外部构件中，从而实现相应过程的控制。

本实用新型的基于电磁驱动的大行程作动器，通过设置行程放大机构1、电磁驱动器2和滑块3，使得行程放大机构1的一端通过滑块3对应连接在电磁驱动器2上，并由电磁驱动器2输出轴的伸缩运动带动滑块3的滑动，并继而将滑块3的滑动行程对应传递及放大到行程放大机构1另一端上的插拔件4上，带动其完成插/拔行程以实现外部构件的对应控制；且通过在壳体6背离底座5的一端设置中部开设有第一通孔的压螺7，使得插拔件4的插拔端可对应穿过该第一通孔中，继而插拔件4沿该第一通孔的轴线运动，由该第一通孔引导插拔件4的运动，防止因各行程放大单元中两连杆受驱动力不一致而导致插拔件4的插拔端左右偏离，影响对应匹配连接的精度，通过压螺7和第一通孔的设置，可有效实现插拔件4的精确插/拔，提升插拔件工作的精度和效率，并可通过优选设置行程放大单元的数量和各行程放大单元中连杆的长度，可将电磁驱动器的驱动行程转换为插拔件4的大行程，从而实现作动器的大行程快速驱动，响应的时间快，控制的准确性高，有效降低了作动器在大行程、大驱动力下的质量和体积，扩大了作动器的作用范围，降低了作动器的应用便捷性和经济性，具有较好的应用推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。