一種電源轉接插頭的製作方法

2023-10-11 12:19:34

本實用新型屬於電源插頭技術領域，具體地說，是涉及一種應用在電源插座與電器設備之間的電源轉接插頭。

背景技術：

隨著電氣化水平的不斷提高，現代家庭中所使用的電器設備的種類日漸繁多，用電功率也相差甚遠。而且，對於現有的家電設備來說，一般不具備自動通斷電的功能，一旦將電器設備的插頭插入到電源插座中，大多數電器設備將始終帶電，即便不運行也會產生待機功耗，導致能源的無謂浪費。雖然有些電器設備自帶交流開關，可以切斷交流市電與電器設備內部電路板之間的交流供電線路，使電器設備徹底斷電，但是，這種交流開關要麼採用機械式手動開關，需要用戶手動按壓開關才能進行切換控制，存在操作不便的問題；要麼需要在電器設備的內部電路板上設計專門電路進行交流供電線路的通斷控制，存在一定的不可靠問題。因此，如何保證家庭用電設備使用的安全性、可靠性和節能性就顯得十分重要。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種電源轉接插頭，獨立於電器設備，可以根據外部指令自動控制電器設備的供電線路物理斷開。

為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現：

一種電源轉接插頭，包括前插頭和後插頭，所述前插頭包括用於與外部的電源插座相插接的插頭插片、磁吸合部以及與所述插頭插片電連通的插針座；所述後插頭包括插針、電磁鐵、電路板和插片接收彈片；其中，所述插針在所述前插頭與後插頭插接時，與所述插針座插接或接觸，進而與所述插頭插片電連通；所述電路板與所述插針電連通，在有供電經由所述插針接入時，控制所述電磁鐵產生磁場，使所述電磁體與所述磁吸合部吸合；在接收到斷電信號時，控制所述電磁鐵斷電或生成反向磁場，使所述後插頭與前插頭分離；所述插片接收彈片與所述插針電連通，用於與外部的電器設備的電源插頭相插接。

進一步的，所述前插頭還包括第一前殼和第一後殼；所述第一前殼包括由第一前端面和四周側面圍成的第一腔室，在所述第一前端面上開設有插片穿孔，所述插頭插片穿過所述插片穿孔從所述第一腔室內延伸到所述第一腔室外；所述磁吸合部和插針座位於所述第一腔室內；所述第一後殼安裝在所述第一前殼的後部，用於封閉所述第一腔室，在所述第一後殼上開設有通孔，所述通孔與所述插針座正對，所述插針穿過所述通孔與所述插針座插接或接觸。

又進一步的，為了便於所述插頭插片和插針座的安裝固定，本實用新型在所述前插頭中還設置有第一基板、第二基板和第一柔性電路板；其中，所述第一基板位於所述第一腔室內，其上安裝有所述的插頭插片；所述第二基板位於所述第一腔室內，其上安裝有所述的插針座；所述第一柔性電路板連接在所述第一基板和第二基板之間，所述插頭插片通過所述第一柔性電路板與所述插針座電連通。

優選的，所述第一基板優選固定安裝在所述第一前端面上；所述第二基板優選固定安裝在所述第一後殼上，且位於第一後殼的上半部分；所述磁吸合部可以是鐵板或磁鐵，優選固定安裝在所述第一後殼上，且位於所述第二基板的下方。

進一步的，所述後插頭還包括第二前殼和第二後殼；所述第二前殼包括由第二前端面和四周側面圍成的第二腔室，在所述第二前端面上開設有插針穿孔，所述插針穿過所述插針穿孔從所述第二腔室內延伸到所述第二腔室外；所述電磁鐵和電路板位於所述第二腔室內；所述第二後殼安裝在所述第二前殼的後部，用於封閉所述第二腔室，在所述第二後殼上開設有插孔，所述插孔與所述插片接收彈片正對，所述電器設備的電源插頭穿過所述插孔插入到所述插片接收彈片中。

又進一步的，為了便於所述插針的安裝固定，本實用新型在所述後插頭中還設置有第三基板和第二柔性電路板；所述第三基板位於所述第二腔室內，其上安裝有所述的插針；所述第二柔性電路板連接在所述第三基板與所述電路板之間，所述電路板通過所述第二柔性電路板與所述插針電連通。

優選的，所述第三基板優選固定安裝在所述第二前端面上，且位於第二前端面的上半部分；所述電磁鐵安裝在所述電路板的正面，且緊鄰所述第二前端面的下半部分；所述插片接收彈片安裝在所述電路板的背面，在所述第二後殼安裝到所述第二前殼上後，所述插片接收彈片與所述第二後殼上的所述插孔貼合或緊鄰。

作為所述電路板的一種優選設計方案，本實用新型在所述電路板上設置有無線通信模塊、控制電路和電源轉換電路；所述無線通信模塊用於接收遠程控制終端發出的所述斷電信號；所述控制電路連接所述無線通信模塊，並對所述電磁鐵進行通斷電控制或者控制所述電磁鐵改變極性；所述電源轉換電路與所述插針電連通，將通過所述插針接入的供電轉換成低壓直流電，為所述無線通信模塊和所述控制電路供電。

進一步的，在所述電路板上還設置有電池和充電管理電路；所述電池在所述後插頭與所述前插頭分離時，為所述控制電路和無線通信模塊供電；所述控制電路在接收到所述斷電信號並控制所述電磁鐵與所述前插頭中的磁吸合部分離後，若檢測到通過所述插針無供電接入，則生成表示所述後插頭已與前插頭分離的確認信號，通過所述無線通信模塊發送至所述的遠程控制終端，以通知遠程控制終端電器設備已安全斷電；所述充電管理電路連接在所述電源轉換電路與所述電池之間，在通過所述插針有供電接入時為所述電池充電。

為了使本實用新型的電源轉接插頭同時具備USB充電功能，本實用新型在所述第二後殼上還設置有USB接口，連接所述電路板，所述電路板將通過所述插針接入的供電轉換成+5V直流電源，傳輸至所述的USB接口。外部的USB設備可以直接插接到所述電源轉接插頭的所述USB接口上進行充電。

與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是：本實用新型將電源轉接插頭分成前插頭和後插頭兩部分，其中前插頭用於插接電源插座，後插頭用於插接電器設備的電源插頭，在使用過程中通過建立磁場使電源轉接插頭的兩部分吸合對接，由此可以使得電器設備與電源插座接通，滿足電器設備的正常供電需求；而當電器設備需要關機時，可以通過取消磁場或者建立反向磁場來使電源轉接插頭的兩部分分離，繼而使電器設備的電源插頭徹底與電源插座物理斷開，由此不僅可以確保電器設備關機後徹底斷電，有效降低待機功耗，達到節約能源的技術效果，而且還有助於提高電器設備的安全性和可靠性，簡化電器設備自身的電路結構設計。本實用新型的電源轉接插頭結構簡單，使用方便，安全性高，產品內部自帶智能晶片，提供了其與其他智能設備連接的可能；產品內部自帶電池，可以提供產品是否斷電的自檢功能。

結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述後，本實用新型的其他特點和優點將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是本實用新型所提出的電源轉接插頭的一種實施例的整體結構前視圖；

圖2是本實用新型所提出的電源轉接插頭的一種實施例的整體結構後視圖；

圖3是本實用新型所提出的電源轉接插頭的一種實施例的分體式結構圖；

圖4是圖3中前插頭的一種實施例的結構爆炸圖；

圖5是圖3中後插頭的一種實施例的結構爆炸圖；

圖6是圖5中電路板的一種實施例的電路原理框圖；

圖7是圖5所示的後插頭組裝後的結構透視圖；

圖8是前插頭和後插頭的插接關係示意圖；

圖9是後插頭從前插頭上脫離下來的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細地說明。

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型的保護範圍。

在本實用新型的描述中，需要理解的是：術語「一」、「二」、「三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

參見圖1-圖3所示，本實施例的電源轉接插頭1主要應用在電源插座（例如居民家牆上的交流插座等）與電器設備（例如家用電器等）的電源插頭之間，分成前插頭100和後插頭200兩部分。前插頭100上設置有用於插接電源插座的插頭插片130，後插頭200上設置有用於插接電源插頭的插孔221。電器設備在插電工作時，不是將其電源插頭直接插入到電源插座中進行取電，而是經由本實施例的電源轉接插頭作為中間橋梁，間接地與電源插座接通，獲取供電。當電器設備需要徹底斷電時，只需控制電源轉接插頭1的後插頭200從前插頭100上脫離，即可實現電器設備的電源線的物理斷開，徹底斷電。

圖1、圖2為本實施例的電源轉接插頭1的整體外形圖，正面設置所述的插頭插片130，背面設置所述的插孔221。雖然圖1、圖2示出的電源轉接插頭1的整體外形呈長方體狀，但應該理解的是，本實施例的電源轉接插頭1的整體外形也可以設計成橢圓形、半球形等其他不同的形狀，本實施例對此不進行具體限制。

為了使電源轉接插頭1能夠實現物理斷開，本實施例將所述電源轉接插頭1設計成相互獨立的兩部分：前插頭100和後插頭200，如圖3所示。其中，前插頭100和後插頭200通過插針230實現電源線路的對接，以保證供電電流的正常傳送。

圖4示出了前插頭100的具體結構設計，主要包括第一前殼110、第一後殼120、插頭插片130、插針座140和磁吸合部150等部分。其中，第一前殼110包括第一前端面111以及圍繞第一前端面111的四周環繞設置的四周側面112，即，第一前殼110形成一個後部開放的第一腔室113。圖4中的第一前殼110以透視圖的方式呈現。在第一前殼110的第一前端面111上開設用於使插頭插片130穿過的插片穿孔114，所述插片穿孔114的大小、個數、位置關係應根據所述插頭插片130的配置情況具體確定。所述插頭插片130可以是雙插頭，也可以是三插頭，具體根據所需插接的電源插座的插孔配置情況確定，如圖4示出了三相電源插座所對應的插頭插片130布設方式。

在本實施例中，所述插頭插片130的選擇可以同電器設備的電源插頭上所使用的插頭插片。將所述插頭插片130穿過插片穿孔114從所述第一腔室113的內部延伸到第一腔室113的外部，即，從第一前端面111的內側伸出到第一前端面111的外側，以便於插接電源插座。為了提高插頭插片130在第一前殼110上裝配的牢固性，本實施例優選將所述插頭插片130首先固定到第一基板131上，將所述插頭插片130從插片穿孔114中穿出後，將所述第一基板131固定安裝到第一前端面111的內側，以實現插頭插片130在第一前殼110上的固定。

將磁吸合部150和插針座140設置在第一前殼110所形成的第一腔室113內，並在第一前殼110的後部安裝第一後殼120，通過第一後殼120封閉所述的第一腔室113，以起到保護和封裝內部器件的作用。

在所述第一後殼120上還開設有通孔121，所述通孔121與安裝在第一腔室113內的插針座140正對，以使插針座140外露，以便於後插頭200上的插針230能夠經由所述通孔121與所述插針座140相插接或者相接觸。

本實施例的插針座140可以設計成內凹的銅座，也可以設計成銅片或者其他結構形式，只要能夠使其與後插頭200上的插針230實現良好的電連通即可。本實施例優選將所述插針座140首先安裝在第二基板141上，通過將第二基板141安裝到第一後殼120的內側，以實現插針座140在第一後殼120上的裝配固定。

在第一基板130與第二基板140之間連接第一柔性電路板132，通過第一柔性電路板132實現插頭插片130與插針座140之間的電連接，以將通過插頭插片130接入的供電傳導至所述的插針座140，進而經由插針座140傳送至所述的後插頭200。

作為本實施例的一種優選設計方案，所述通孔121優選開設在第一後殼120的上半部分，如圖4所示，將磁吸合部150安裝在第一後殼120內側的下半部分，即，使插針座140位於磁吸合部150的上方，通過儘量地增大磁吸合部150與第一後殼120的接觸面積，以增加前插頭100與後插頭200的吸合強度。

在本實施例中，所述磁吸合部150可以是鐵片或鋼片等自身不帶磁力、但可與磁鐵吸合的金屬片，也可以直接選用永磁鐵，以配合後插頭200中設置的電磁鐵，實現前插頭100與後插頭200的吸合。所述插針座140可以設置有兩個、三個或者更多個，以用於傳輸單相交流電、三相交流電或者其他類型的供電電源。

圖5示出了後插頭200的具體結構設計，主要包括第二前殼210、第二後殼220、插針230、插片接收彈片240、電路板250和電磁鐵260等部分。其中，第二前殼210包括第二前端面211以及圍繞第二前端面211的四周環繞設置的四周側面212，即，第二前殼210形成一個後部開放的第二腔室213。圖5中的第二前殼210以透視圖的方式呈現。在第二前殼210的第二前端面211上開設用於使插針230穿過的插針穿孔214，所述插針穿孔214的大小和個數應根據插針230的配置情況具體確定，在保證插針230可由第二腔室213內穿出的同時，對內置於第二腔室213中的部件應起到有效的封裝作用。在本實施例中，所述後插頭200的第二前端面211的形狀和尺寸最好與前插頭100的第一後殼120的形狀和尺寸一致，所述插針穿孔214最好開設在第二前端面211的上半部分，位置與第一後殼120上開設的通孔121的位置相對應，以方便插針230與插針座140對準。通過將插針230插入到插針座140中或者使插針230與插針座140良好接觸，以實現供電線路的可靠連通。

在本實施例中，所述插針230優選設計成頭部為半球形的銅柱，且最好設計成伸縮式結構，以實現插針230與插針座140之間更好地接觸。

為了提高插針230在第二前殼210上裝配的牢固性，本實施例優選在第二腔室內213增設一塊固定板，即第三基板231，如圖5所示。將所述插針230安裝在第三基板231的正面，裝配時，首先將插針230從第二腔室213的內部通過插針穿孔214穿出，並使第三基板231的正面與第二前端面211的內側貼合，然後將第三基板231的正面採用粘接或者本領域公知的其他接合手段固定到第二前端面211上，以實現插針230在第二前殼210上的可靠裝配。

在第三基板231與電路板250之間連接柔性電路板232，插針230通過所述柔性電路板232與電路板250電連通，以將插針230接收到的供電傳送至所述的電路板250。

所述電路板250設置在第二腔室213內，具體可以與第二前殼210的四周側面212裝配固定。將所述電磁鐵260安裝在電路板250上，優選安裝在電路板250的正面，並在電路板250安裝到第二腔室213中時，剛好貼合或者鄰近第二前殼210的第二前端面211，以便於與設置在前插頭100中的磁吸合部150產生足夠的吸合力，確保前插頭100與後插頭200穩固對接。

在所述電路板250的背面安裝用於插入外部電器設備的電源插頭的插片接收彈片240，如圖5所示。所述插片接收彈片240垂直於電路板250的背面向外延伸，可以包括兩個、三個或者其他數目，其大小、個數和排布方式可以根據其所要插接的電器設備的電源插頭的具體類型確定，如圖5示出了三相插頭所對應的插片接收彈片240的布設方式。所述插片接收彈片240與柔性電路板232電連通，通過柔性電路板232連通插針230，繼而連通外部供電的傳輸通路。

在所述第二前殼210的後部安裝第二後殼220，通過第二後殼220封閉所述第二腔室213，以起到保護和封裝內部器件的作用。圖7為組裝後的後插頭200的透視圖。

在所述第二後殼220上還開設有插孔221，在所述第二後殼220安裝到第二前殼210上後，所述插孔221剛好與安裝在電路板250上的插片接收彈片240正對，以便於電器設備的電源插頭能夠經由所述插孔221與所述插片接收彈片240插接。

在所述後插頭200中還可以進一步設置電池270，安裝在所述的電路板250上，優選安裝在電路板250的背面，且位於插片接收彈片240的下方，用於在後插頭200與前插頭100分離後，為電路板上的某些功能電路供電，以完成特定的功能。

下面結合圖6對本實施例的電路板上布設的電路結構及其工作原理進行詳細闡述。

如圖6所示，在本實施例的電路板250上布設有電源轉換電路252、控制電路251、無線通信模塊（例如WiFi模塊253、GSM/CDMA模塊254等）等功能電路，對於內置有電池270的電源轉接插頭1來說，還可以在電路板250上進一步設置充電管理電路255，連接在電源轉換電路252與電池270之間，以用於在所述電源轉接插頭1插入到電源插座上時，利用電源插座提供的外部供電為所述電池270充電蓄能。

在本實施例中，可以將所述電源轉換電路252的輸入端通過第二柔性電路板232連接插針230，將通過插針230接入的外部供電轉換成電路板250上其他用電負載所需的工作電源（例如低壓直流電源），為所述控制電路251、無線通信模塊253、254以及充電管理電路255等用電負載供電。將電磁鐵260和無線通信模塊253、254連接至控制電路251，通過控制電路251控制無線通信模塊253、254完成射頻信號的收發，並對電磁鐵260進行通斷電控制。

當需要電器設備插電運行時，可以首先將電源轉接插頭1插入到電源插座中，例如插入到用戶家中的220V交流電源插座中；然後，將電器設備的電源插頭插入到電源轉接插頭1的插孔221中，通過電源轉接插頭1間接地獲取交流供電。

在插接所述電源轉接插頭1時，可以首先將前插頭100的插頭插片130插入到電源插座中，由於前插頭100的插頭插片130與插針座140電連通，因此插針座140上也帶有了220V交流電。然後，將後插頭200的插針230插入到前插頭100的插針座140中，使插針230連通220V的交流供電。此時，電路板250上的電源轉換電路252上電運行，將220V交流供電轉換成直流電源，傳輸至控制電路251、無線通信模塊253、254和充電管理電路255，使各功能電路上電運行。控制電路251在上電運行後，首先控制電磁鐵260通電，產生磁場，以與前插頭100中的磁吸合部150吸合，繼而確保前插頭100與後插頭200能夠穩固接合，如圖8所示。此時，由於電器設備的電源插頭通過後插頭200的插孔221插入到插片接收彈片240中，而插片接收彈片240又通過第二柔性電路板232與插針230連通，因此，便將220V交流供電傳送至電器設備的電源插頭，使電器設備上電運行。

所述控制電路251在上電運行後，與所述無線通信模塊253、254通信，等待接收遠程控制終端發出的斷電信號。所述遠程控制終端可以是煙霧報警器、溫度報警器、手機等，當煙霧報警器檢測到煙霧濃度超標時，或者溫度報警器檢測到環境溫度超過上限值時，或者用戶通過手機欲控制電器設備物理斷電時，通過煙霧報警器、溫度報警器或手機生成斷電信號，並以無線形式發送至所述電源轉接插頭1。所述電源轉接插頭1利用其內部的無線通信模塊253、254接收所述的斷電信號，並轉換成模擬信號或數位訊號傳輸至所述的控制電路251。所述控制電路251在接收到斷電信號後，切斷電磁鐵260的供電，使磁場消失。此時，後插頭200在其重力的作用下，從前插頭100上脫離下來，如圖9所示，由此使得電器設備的供電線路物理斷開，實現徹底斷電。

對於前插頭100中設置的磁吸合部150為磁鐵的情況，控制電路251在接收到斷電信號後，可以轉換電磁鐵260的供電電極，以轉換電磁鐵260的磁性，使後插頭200中的電磁鐵260與前插頭100中的磁鐵150磁性互斥，繼而在互斥力的作用下，使後插頭200與前插頭100分離，實現電器設備的物理斷電。

對於後插頭200中內置有電池270的電源轉接插頭1，在後插頭200從前插頭100上脫離後，此時，後插頭200中的插針230由於與前插頭100中的插針座140分離，因此切斷了插針230與外部交流供電的連接。此時，電路板250上的電源轉換電路252斷電停止運行，改由電池270為所述控制電路251和無線通信模塊253、254供電。利用控制電路251對通過插針230接入的供電進行檢測，具體可以採用增設電壓採樣電路或電流採樣電路的方式檢測插針230上是否帶電，或者通過檢測電源轉換電路252是否有直流電源輸出來間接地判斷插針230上是否帶電。當檢測到插針230上無供電接入時，認為後插頭200已從前插頭100上脫離。此時，控制電路251生成表示後插頭200已與前插頭100分離的確認信號，傳輸至所述的無線通信模塊253、254，進而通過無線通信模塊253、254轉換成射頻信號，發送至指定的遠程控制終端，例如用戶的手機，以通知用戶「電器設備已物理斷電」。

所述控制電路251在控制無線通信模塊253、254將確認信號發出後，切斷電池270連接控制電路251和無線通信模塊253、254的供電線路，使控制電路251和無線通信模塊253、254停止運行，節約電能。

此外，為了擴展電源轉接插頭1的功能，本實施例在所述後插頭200的第二後殼220上還設置有USB接口222，如圖5所示，連接電路板250上的電源轉換電路252。所述電源轉換電路252將通過所述插針230接入的220V交流供電轉換成+5V直流電源，傳輸至所述的USB接口，為插接到所述USB接口上的USB 外設供電。

當然，上述說明並非是對本實用新型的限制，本實用新型也並不僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本實用新型的保護範圍。