一种智能配电箱的制作方法

本实用新型涉及配电设备，尤其是一种安装于墙体的小型的智能配电箱。

背景技术：

室内供电用的小型配电箱通常嵌于墙体内，由总开关、至少一个分开关和防雷保护模块等组成。伴随物联网的兴起，出现了可以远程控制家电的智能配电箱。现有配电箱的分开关仅仅设置有一个进线端子和一个出线端子，用来对线路的火线控制，在接线时，所有线路的零线均引自总开关，这样造成线路混乱，不方便在线检修。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种智能配电箱。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种智能配电箱，其包括：

电源模块，其内置有防雷保护电路、且侧部具有第一通讯接口(100)；

总开关，其侧部具有第一通讯接口；

至少一个分开关，所述分开关的侧部具有第一通讯接口，一个端部具有L极进线端子(300)和N极进线端子(200)，另一个端部具有L极出线端子(300’)和N极出线端子(200’)，内部设置有连通所述N极出线端子和所述N极进线端子的导体(400)；以及

通讯模块，其具有第一通讯接口和第二通讯接口(500)；

所述电源模块、所述总开关、所述分开关和所述通讯模块并排组合、且通过所述第一通讯接口插接实现通讯连接，所述第二通讯接口用于连接网络。

优选地，各进线端子和各出线端子均包括锁紧螺杆，所述锁紧螺杆由螺杆头和螺杆座组成，所述螺杆头的材质为金属，所述螺杆座的材质为绝缘材料。

优选地，所述防雷保护电路包括：第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻、瞬态抑制二极管、第一保险丝和第二保险丝，所述瞬态抑制二极管的一端与地线接线端子连接、另一端分别连接所述第一压敏电阻的一端和所述第二压敏电阻的一端，第一压敏电阻的另一端连接第一保险丝到L极，第二压敏电阻的另一端连接第二保险丝到N极，第三压敏电阻连接在第一压敏电阻的所述另一端和第二压敏电阻的所述另一端之间。

优选地，所述总开关包括：

并排设置的两个第一断路器；

漏电保护模块，设置在两个所述第一断路器的一侧，与所述第一断路器的出线端子电连接、并通过拨杆与所述第一断路器的触头系统配合、用于检测线路的漏电电流并在有漏电电流时驱动所述第一断路器进入分闸状态；以及

第一重合闸模块，设置在两个所述第一断路器的另一侧，与所述第一断路器中的电流互感器电连接、并通过联动轴与所述第一断路器的手柄的转轴联结、用于检测线路中的电流以及控制所述第一断路器分闸或合闸；

所述第一断路器、所述漏电保护模块和所述第一重合闸模块各自具有独立壳体，构成模块化的总开关；

所述分开关包括：

一个第二断路器；以及

第二重合闸模块，设置在所述第二断路器的一侧，与所述第二断路器中的电流互感器电连接、并通过联动轴与所述第二断路器的手柄的转轴联结、用于检测线路中的电流以及控制所述第二断路器分闸或合闸；

所述第二断路器和所述第二重合闸模块各自具有独立壳体，构成模块化的分开关；所述N极进线端子、所述N极出线端子和所述导体设置于所述第二重合闸模块所在的壳体。

优选地，所述漏电保护模块包括第二壳体(301)、零序电流互感器(302)、牵引件(306)、漏电脱扣器(311)和第一线路板(313)，所述第二壳体的一个侧部的中心区域设置有弧形孔(304)、边缘区域设置有两个电极孔(314)，所述第二壳体的内部于所述弧形孔的一侧设置销轴(305)、且所述弧形孔的另一侧于所述销轴的两侧相对地设置限位部(303)和第一容置腔(312)；所述第一线路板安装于所述第二壳体的内部；所述零序电流互感器靠近所述两个电极孔安装于所述第二壳体的内部、且与所述第一线路板电连接；所述牵引件安装于所述销轴上、一端从所述限位部和所述第一容置腔之间穿过，牵引件与所述弧形孔相交、且与所述第二壳体之间设置有牵引件复位弹簧；所述漏电脱扣器卡置于所述第一容置腔中、且与所述第一线路板电连接，漏电脱扣器的输出杆与所述牵引件接触。

优选地，所述牵引件(306)包括基板(317)和成形在所述基板上的轴座(315)，所述基板的一边缘向外且向下延伸、形成限位配合部(319)和输出杆配合部(320)，所述输出杆配合部(320)的上端向所述轴座延伸、形成有与所述拨杆(211)配合的弧形的拨杆配合部(318)，所述基板上成形有用于连接弹簧的突耳(316)。

优选地，所述第一重合闸模块和所述第二重合闸模块均包括第三壳体(101)、联动齿轮(102)、电机(106)、齿轮组(104)和第二线路板(108)，所述第三壳体的一个内壁设置有第二容置腔(106’)和若干线路板安装柱(103)、相对的另一个内壁设置有电机抵压部(117)和线路板抵压柱(118)；所述联动齿轮设置于所述第三壳体内、与断路器操作手柄的转动中心在空间上相对，联动齿轮上设置有磁芯和联动轴(107)；所述电机卡置于所述第二容置腔中、被所述电机抵压部触压而固定在所述第三壳体内，电机的输出轴设置蜗杆(105)；所述齿轮组设置于所述第三壳体内分别与所述蜗杆和所述联动齿轮相啮合；所述第二线路板通过所述线路板安装柱和所述线路板抵压柱固定于所述第三壳体内，与所述电机电连接，所述第二线路板上设置有霍尔开关(115)、用于与所述磁芯配合检测所述联动齿轮的转动位置。

优选地，所述第二线路板(108)上设置有供所述电机(106)穿过的第一缺口(113)、供所述齿轮组(104)穿过的第二缺口(114)、以及供所述联动轴穿过的第三缺口(116)，所述电机、所述齿轮组和所述联动轴对应经所述第一缺口、所述第二缺口和所述第三缺口贯穿第二线路板。

优选地，所述线路板安装柱(103)包括第一柱体(1031)和成型在所述第一柱体的前端的定位销(1032)，所述线路板抵压柱(118)的前端成型有与所述定位销配合的销孔，所述线路板上设置有定位孔，所述线路板通过所述定位孔和所述定位销配合定位、并通过所述线路板安装柱和所述线路板抵压柱夹持固定。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本智能配电箱组合方便，线路清晰，维护方便。

附图说明

图1为智能配电箱的一些实施例的组成示意图；

图2为其接线示意图；

图3为其接线端子的锁紧螺杆的结构示意图；

图4为锁紧螺杆末端的连接部的一实施例示意图；

图5为锁紧螺杆末端的连接部的另一实施例示意图；

图6为防雷保护电路的一实施例电路图；

图7为总开关一实施例的结构图；

图8为总开关的分解状态图；

图9为第一重合闸模块内部的电机、联动齿轮、齿轮组的装配示意图；

图10为第二线路板、电机、齿轮组的装配示意图；

图11为第一重合闸模块的分解状态图；

图12为第二线路板、线路板安装柱和线路板抵压柱的装配示意图；

图13为第一断路器的结构图；

图14为第一断路器的内部结构示意图；

图15为触头系统一实施例的示意图；

图16为漏电保护模块的结构图；

图17为漏电保护模块的内部结构示意图；

图18为牵引件的结构示意图；

图19为分开关的结构图；

图20为分开关的分解状态图；

图21为第二重合闸模块上的接线端子及导体的示意图；

图22为中间件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本智能配电箱包括：电源模块、总开关、通讯模块和多个分开关。电源模块内置有防雷保护电路，用于吸收电网中雷电引起的脉冲电流。

在电源模块的侧部设置有第一通讯接口100，同样，在总开关、分开关及通讯模块的侧部均设置有第一通讯接口100，所述电源模块、所述总开关、所述分开关和所述通讯模块并排组合、且通过所述第一通讯接口100插接实现通讯连接。这样各模块(泛指前述的总开关、分开关、通讯模块、电源模块)之间不需要通过线缆连接，只需通过推压模块使相互之间的第一通讯接口100插接即可，组合简单方便。

在通讯模块还设置有第二通讯接口500，用于连接网络。

分开关的一个端部具有L极进线端子300和N极进线端子200，另一个端部具有L极出线端子300’和N极出线端子200’，内部设置有连通所述N极进线端子200和所述N极出线端子200’的导体400。这样，在每一分开关均具有火线接线端子(本文中的接线端子泛指进线端子和出线端子)和零线接线端子，在接线时，如图2所示，线路1的火线和零线引自一个分开关，线路2的火线和零线引自一个分开关，线路3的火线和零线引自一个分开关，依此类推，线路清晰规整，大大方便了后期线路检修。

总开关、分开关、电源模块上均包括进线端子和出线端子，这些进线端子和各出线端子均包括锁紧螺杆，用于将外部导线和内部导线锁紧在端子上实现电连接。现有技术中，锁紧螺杆采用金属材质的螺杆，由于螺杆与导线相接触，螺杆本身带电，如果不小心触碰到螺杆，就会引发触电事故，为了避免触电，现有做法是将螺杆的容置孔做得较深、或者在端子处增加防护盖，但是会影响设备外观，而且仍有触电风险。为此，本发明设计了一种专用锁紧螺杆，如图3所示，该锁紧螺杆由螺杆头401和螺杆座402组成，所述螺杆头401的材质为金属，所述螺杆座402的材质为绝缘材料，优选塑料。螺杆的螺纹部分优选但不限于设置在金属部分。结合图3、图4和图5，在螺杆头401的末端设置有连接部4011，螺杆座402的前端包裹在所述连接部4011的周围熔结固定，将二者联结为一体。为了加强螺杆头401和螺杆座402联结的可靠性，避免旋拧中二者脱开，在所述连接部4011的侧壁分布有竖向的凹凸条纹4012。在图4所示实施例中，连接部4011设计为柱体。在图5所示实施例中，连接部4011设计为工字形，具有更好的可靠性。

如图6所示，较佳实施例中采用的防雷保护电路包括：第一压敏电阻R11、第二压敏电阻R9、第三压敏电阻R10、瞬态抑制二极管G1、第一保险丝TF1和第二保险丝TF2，所述瞬态抑制二极管G1的一端与地线接线端子连接、另一端分别连接所述第一压敏电阻R11的一端和所述第二压敏电阻R9的一端，第一压敏电阻R11的另一端连接第一保险丝TF1到L极，第二压敏电阻R9的另一端连接第二保险丝TF2到N极，第三压敏电阻R10连接在第一压敏电阻R11的所述另一端和第二压敏电阻R9的所述另一端之间。瞬态抑制二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。电路中的第一保险丝TF1和第二保险丝TF2可以防止第三压敏电阻R10短路失效引起火灾。

进一步在该防雷保护电路还设置有失效检测电路，所述失效检测电路包括光耦U3，所述光耦U3连接在所述第三压敏电阻R10的两端，当防雷保护正常时，所述光耦U3导通、输出低电平；当防雷保护失效后，所述光耦U3不导通、输出高电平，从而可在防雷保护电路失效后及时的发现。

请参照图7、图8，一实施例总开关包括：第一重合闸模块1、两个第一断路器2、漏电保护模块3，在它们的上端设置有装饰盖4，左右两侧部均设置有第一通讯接口100。

两个第一断路器2并排设置，分别用于对火线和零线控制。

漏电保护模块3设置在两个所述第一断路器2的一侧，通过辅助电极215与所述第一断路器2的出线端子电连接、并通过拨杆211与所述第一断路器2的触头系统配合、用于检测线路的漏电电流并在有漏电电流时驱动所述第一断路器2进入分闸状态。

第一重合闸模块1设置在两个所述第一断路器2的另一侧，与所述第一断路器2中的电流互感器电连接、并通过联动轴107与所述第一断路器2的手柄的转轴联结、用于检测线路中的电流以及控制所述第一断路器2分闸或合闸。

所述第一断路器2、所述漏电保护模块3和所述第一重合闸模块1各自具有独立壳体，构成模块化的总开关。采用这种模块化的总开关，当某一模块故障时，直接更换故障模块即可，维护非常方便。

请参照图9、图10、图11，一实施例第一重合闸模块1包括第三壳体101、联动齿轮102、电机106、齿轮组104和第二线路板108。

其中，第三壳体101的一个内壁设置有第二容置腔106’，相对的另一个内壁设置有电机抵压部117，电机106卡置在第二容置腔106’中、且被所述电机抵压部117触压固定，即电机106采用卡嵌方式安装。

第三壳体101的一个内壁还设置有若干线路板安装柱103、相对的另一个内壁还设置有线路板抵压柱118，第二线路板108通过所述线路板安装柱103和所述线路板抵压柱118固定于第三壳体101内。采用该方式，线路板的安装更简单。参照图12，作为优选，所述线路板安装柱103包括第一柱体1031和成型在所述第一柱体1031的前端的定位销1032，所述线路板抵压柱118的前端成型有与所述定位销1032配合的销孔，第二线路板108上设置有定位孔，第二线路板108通过所述定位孔和所述定位销1032配合定位、并通过所述线路板安装柱103和所述线路板抵压柱118夹持固定。可见，线路板不需采用螺丝即可定位、固定，安装和拆卸更加方便。

联动齿轮102与断路器操作手柄的转动中心在空间上相对，联动齿轮102上设置有磁芯(未图示)和联动轴107，电机106的输出轴设置蜗杆105，齿轮组104分别与所述蜗杆105和所述联动齿轮102相啮合，电机工作时，通过所述蜗杆105、所述齿轮组104、所述联动齿轮102带动联动轴107同步转动。

第二线路板108上设置有霍尔开关115，霍尔开关115与联动齿轮102上的磁芯配合，检测所述联动齿轮102的转动位置，反馈给第二线路板，当到达合闸位置或分闸位置后控制电机106停止。

请参照图10、图11，第二线路板108上设置有供所述电机106穿过的第一缺口113、供所述齿轮组104穿过的第二缺口114、以及供所述联动轴穿过的第三缺口116，所述电机106、所述齿轮组104和所述联动轴对应经所述第一缺口113、所述第二缺口114和所述第三缺口116贯穿第二线路板108。这样，不但第三壳体内部部件排列规整有序、且可以使重合闸模块整体厚度较小，从而有利于智能开关的小型化。

请参照图9、图11，齿轮组104由第一齿轮110、第二齿轮111和第三齿轮112三个齿轮组成，其中第一齿轮110具有蜗轮部，与蜗杆105相啮合，第三轮齿112与联动齿轮102相啮合，第二齿轮111分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合。这样，电机106的转轴与联动轴107相垂直，电机106竖立安装在第三壳体中，有利于缩小第三壳体的厚度。

请参照图13、图14、图15，一实施例第一断路器2包括：第一壳体201、以及安装在第一壳体201内的短路保护机构203、过载保护机构212、触头系统209、操作手柄207和辅助电极215。

操作手柄207通过第一轴206安装于第一壳体201中、手柄部从第一壳体201的一个端部伸出。触头系统209通过第二轴210安装于第一壳体201的中部、一方面通过一个联动杆208与所述操作手柄207相联结，当操作手柄绕第一轴206转动时，带动联动杆208动作，进而通过联动杆208带动触头系统209绕第二轴210逆时针转动或顺时针转动，实现分闸或合闸。

触头系统209还通过另一个联动杆208与过载保护机构212相联结，所述过载保护机构212为双金属片，当电路处于过载故障时，双金属片向图14中的右侧方向弯曲形变，带动联动杆208向右运动，进而带动触头系统209绕第二轴210逆时针转动，使第一断路器进入分闸状态。

短路保护机构203为电磁脱扣器，其线圈连接在静触点和进线端子202之间，其输出杆204的端部与所述触头系统209相对，当电路处于短路故障时，线圈产生的磁场推动输出杆204向图14中的右侧方向运动，推动触头系统209绕第二轴210逆时针转动，使第一断路器进入分闸状态。

辅助电极215的一端与输出端子214相连、另一端从第一壳体201的侧壁穿出且与该侧壁垂直。这样，与漏电保护模块3组合时，辅助电极215可以直接伸入至漏电保护模块3内，组合更方便。

第一轴206沿其轴向设置有联结部205，联结部205和前述联动轴107(见图9)配合，使第一重合闸模块1驱动操作手柄207转动，进而驱动触头系统209实现分闸和合闸。

触头系统209上设置有与所述第二轴210相平行的拨杆211，拨杆211一方面用于与漏电保护模块3中的牵引件配合，另一方面用于与另一个断路器中的拨杆联结，实现两个断路器的联动。图15中示出了触头系统209的一实施例，其中，219为第二轴210的安装孔，220、221是与两个联动杆208配合的销孔。

在其中一个第一断路器2内设置有第一电流互感器213，该第一电流互感器213与重合闸模块1中的线路板相连，对通过该断路器的电流进行采样，实现电流监测、以及电量的统计。

第一壳体的侧部对应第一电流互感器213处开设有通孔，第一电流互感器213的取样线经所述通孔与重合闸模块中的线路板相连。所述通孔使得电流互感器到重合闸模块的走线更方便。

请参照图16、图17，一实施例漏电保护模块包括：第二壳体301、零序电流互感器302、牵引件306、漏电脱扣器311和第一线路板313。第二壳体301的一个侧部的中心区域设置有弧形孔304、边缘区域设置有两个电极孔314，所述第二壳体301的内部于所述弧形孔304的一侧设置销轴305、且所述弧形孔304的另一侧于所述销轴305的两侧相对地设置限位部303和第一容置腔312。所述第一线路板313安装于所述第二壳体301的内部。所述零序电流互感器302靠近所述两个电极孔314安装于所述第二壳体301的内部、且与所述第一线路板电连接。所述牵引件306安装于所述销轴305上、一端从所述限位部303和所述第一容置腔312之间穿过，牵引件与所述弧形孔304相交、且与所述第二壳体之间设置有牵引件复位弹簧(未图示)。所述漏电脱扣器311卡置于所述第一容置腔312中、且与所述第一线路板电连接，漏电脱扣器的输出杆307与所述牵引件306接触。

零序电流互感器302采样从所述两个电极孔14伸入的辅助电极215(见图8)中的电流，采样数据输入第一线路板313，当有漏电电流时，漏电脱扣器311产生磁场使输出杆307向图17中的左侧顶出，推动牵引件306绕销轴305顺时针转动，牵引件306的转动带动断路器触头系统上的所述拨杆211(见图14)沿弧形孔304转动，使断路器的触头系统解锁，断路器切换至分闸状态，此时，牵引件306被限位部303阻挡，不会继续转动。漏电流消失后，漏电脱扣器311产生的磁场消失，输出杆307回缩，在牵引件复位弹簧的作用下，牵引件306绕销轴305逆时针转动，回复原位，使断路器可以被合闸。

漏电保护模块3进一步还包括漏电保护测试机构，请参照图17，所述漏电保护测试机构包括设置在第二壳体301内的在空间上相对且相隔一定间距的两个金属片308和310、以及设置在所述第二壳体301上的用于推动所述两个金属片接触的测试按钮309，所述两个金属片与所述漏电脱扣器311电连接。测试时，按下测试按钮，使两个金属片导通，漏电脱扣器产生模拟漏电磁场，使输出杆307向图17中的左侧顶出，输出杆的上述运动将推动断路器进入分闸状态。测试按钮309下面装配有压簧(未图示)，释放测试按钮后，压簧的弹力使测试按钮向上复位，两个金属片恢复至断开状态。

图18中示出了牵引件306的一实施结构。参照图18，所述牵引件包括基板317和成形在所述基板317上的轴座315，所述基板317的一边缘向外且向下延伸、形成限位配合部319和输出杆配合部320，所述输出杆配合部320的上端向所述轴座315延伸、形成有与断路器上的拨杆211(见图14)配合的弧形的拨杆配合部318，所述基板317上成形有用于连接弹簧的突耳316。该牵引件采用板状的限位配合部和输出杆配合部、以及弧形的拨杆配合部318，使得与漏电脱扣器311的输出杆307、限位部303以及拨杆211的配合更可靠，从而能够进一步提高漏电保护的可靠性。

如图19、图20所示，分开关包括：一个第二断路器5和第二重合闸模块6，在第二断路器5和第二重合闸模块6的上端设置有分开关装饰盖7，分开关的左右两侧部分别设置第一通讯接口100，图中100’为通讯板。第二重合闸模块6设置在所述第二断路器5的一侧，与所述第二断路器5中的电流互感器电连接、并通过联动轴107与所述第二断路器5的手柄的转轴联结、用于检测线路中的电流以及控制所述第二断路器5分闸或合闸。所述第二断路器5和所述第二重合闸模块6各自具有独立壳体，构成模块化的分开关；所述N极进线端子200(见图1)、所述N极出线端子200’(见图1)和所述导体400(见图1)设置于所述第二重合闸模块6所在的壳体。采用这种模块化的分开关，当某一模块故障时，直接更换故障模块即可，维护非常方便。

第二断路器的构造与前述第一断路器的构造相同，这里不再赘述。

第二重合闸模块的构造与第一重合闸模块的构造基本相同。图21示出了第二重合闸模块的内部结构。参照图21，第二重合闸模块6是在第一重合闸模块的基础上在壳体上增加了N极进线端子200、N极出线端子200’，在壳体内增加了导体400。并且在壳体内设置有隔离板122、隔离板122和壳体的底壁之间形成一线槽123，导体(导电片)400设置在该线槽内、两端延伸至N极进线端子200、N极出线端子200’。第二重合闸模块的其它结构与第一重合闸模块相同，这里不再赘述。通过隔离板，可以减少干扰，以及预防维修时触电。

请参照图1、图2，上述智能配电箱的接线方法如下：

将所述第一通讯接口100相插接，使所述电源模块、所述总开关、所述分开关和所述通讯模块通讯连接；

将所述第二通讯接口500通过网线连接至网关设备；

通过导线将各分开关的L极进线端子300和N极进线端子200与总开关的L极出线端子和N极出线端子对应相接，以及将各分开关的L极出线端子300’和N极出线端子200’与对应的线路相接。可以看出，其接线简单，且线路非常清晰，方便检修。

在一些实施例中，一个侧部的第一通讯接口采用多脚母连接座，另一侧部的第一通讯接口采用多脚公连接座，多脚母连接座和多脚公连接座直接插接。还有一些实施例中，两个侧部的第一通讯接口均为多脚母连接座或者均为多脚公连接座，插接时通过一个中间件实现二者的插接，如图22中示出了一种中间件，用于将两个多脚母连接座相连接。

上述通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本实用新型的内容，并不能理解为对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员在本实用新型构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本实用新型的保护范围内。