一种熔断兼机械力断开熔体式熔断器

技术领域

本发明作为一种新型可以电流熔断，也可以机械力断开电路的熔断器，涉及发电、输电、配电、用电等设备，也适用电动车辆、船舶、航空等领域，作为电路保护和故障控制器件。

背景技术

传统熔断器是利用流过的电流产生的热量熔断的，存在主要的问题是电流发热是动作的能量来源，在遇到较小幅度过电流时，需要大量的时间进行热量积累，由此保护速度难以提高；而且小于一定数值的过电流，例如出现：导体线圈的部分匝间短路、电源内阻较大或输出电流能力较小，或者用电设备浸水可能造成短路等，出现过电流不大时，但是需要切断电路，传统熔断器无法及时动作，无法可靠保护。如果采用开关切断类似小幅值电流，需要增加开关器件。由于开关最大分断电流能力比熔断器弱，需要区分过电流幅值区间并区别控制开关是否适合进行分断动作，不安全分断情况可能出现。开关也一般有体积大，成本高等不利。尤其对于直流过电流故障，由于直流没有过零点，一般的空气开关不能采用过零点熄弧，分断能力大幅下降，而熔断器分断直流过电流能力强，体积小，成本低，安全可靠。

熔断器分断能力高，主要源于充填的灭弧介质比开关的气体或真空介质的熄灭电弧能力强很多。

目前，有设置内部弹簧或重力拉长熔体断口结构，在熔体熔断后，熔体受力运动拉长断口，以提升分断能力的熔断器。但是具有如下问题：1.无法进行外部控制，必须有电流熔断后机械力才发挥作用；2.无法保证多个串联断口的可靠出现及拉长，而多串联断口对于分断较高的电压和较大过电流值至关重要；因而只能运用于额定电流比较小、额定电压较低、及或者分断能力比较低、或者体积和运动空间很大的熔断器上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过电流熔断兼具有机械力断开熔体熔断器，通过熔断及机械力断开熔体的一种或两种方式的结合，提高熔断器的分断能力、熄灭电弧能力和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案一种熔断兼机械力断开熔体式熔断器，包括中空的壳体、在壳体中填充有灭弧介质，在所述壳体中至少设置有一条熔体，所述熔体两端分别与穿设在所述壳壁上的导电端子连接，所述导电端子可与外部电路连接；在所述壳体内设置至少一个以机械式方式断开熔体的打断装置；设置在所述壳体外部的驱动装置在接收外部激励信号后，驱动所述打断装置以直线位移方式、旋转位移方式的一种或两种组合方式断开所述熔体，使其在灭弧介质中形成至少一个断口；在所述打断装置与所述壳体壳壁间设置有防止灭弧介质泄露的阻挡结构；

在位于所述灭弧介质中的所述熔体上设置有降低熔体机械式断开强度及易于熔断的薄弱处。

以直线移动方式断开所述熔体的打断装置，包括分别设置于所述熔体两侧的至少一个施力构件及一个导引构件；所述施力构件的一端穿出所述壳壁；所述导引构件一端穿设在所述壳壁上，当所述导引构件一端位于所述壳壁中时，其与所述壳壁间保留有供导引机构位移的空隙；所述施力构件、导引构件与所述壳壁间设置有防止灭弧介质泄露的阻挡结构；所述驱动装置驱动所述施力构件及导引构件位移断开所述熔体形成断口。

所述灭弧介质采用灭弧固体颗粒、灭弧液体或者带有或不带有颗粒的灭弧胶体，所述施力构件与所述导引构件共同夹持所述熔体，所述施力构件与所述熔体之间、所述导引构件与所述熔体之间无间隙或者具有所述灭弧介质不能通过的微小间隙；所述施力构件带动所述熔体运动时，所述施力构件与所述导引构件在所述壳体内部部分的体积之和变化不明显。

当所述驱动装置工作时，所述施力构件带动所述熔体在所述灭弧介质中运动，使得所述熔体被逐渐拉伸并在所述薄弱处形成所述断口，断开后的两侧熔体之间具有电弧通道，至少一侧的熔体和所述电弧通道的至少一部分路径处于所述灭弧介质中。

断开后的两侧熔体分别为阴极和阳极，所述阴极或者所述阳极能够在所述施力构件的带动下，移动到所述施力构件与所述壳体之间的绝缘狭缝中。

以直线位移方式断开所述熔体的打断装置，包括至少一组施力构件；所述施力构件一端伸出所述壳体，另一端位于所述灭弧介质中的所述熔体的一侧或两侧；在所述施力构件与壳体壳壁间设置有防止灭弧介质泄露的所述阻挡结构；所述驱动装置驱动所述施力构件拉断或推断所述熔体形成断口，当所述驱动装置工作时，所述施力构件带动所述熔体在所述灭弧介质中运动，使得所述熔体被拉伸并在所述熔体的机械强度薄弱位置或所述熔体的材料拉应力集中位置形成所述断口，断开后的两段所述熔体分别为阴极和阳极，所述阴极和所述阳极之间为电弧路径，所述阴极和/或所述阳极仍处于所述灭弧介质中，部分或者全部的电弧路径处于所述灭弧介质中。

以所述熔体与所述施力构件相近的位置为参考点，所述薄弱处与壳体之间和/或者所述参考点之间具有预设间距；

所述预设间距使得所述断口与所述壳体和/或所述施力构件具有距离，所述熔体断开后的两端中的至少一端能够被所述灭弧介质包裹，并且所述断口周围无大于预设范围的空气空间。

所述薄弱处与所述参考点之间存在所述预设间距；

所述熔体断开后的两部分分别为第一段和第二段，部分的所述第二段能够最终被挤到所述施力构件与所述壳体内的支撑结构之间的狭缝中。

所述薄弱处与所述参考点之间存在所述预设间距；

所述熔体断开后的两部分分别为第一段和第二段，所述第二段能够运动到和所述第一段分别处于所述施力构件的两侧。

所述施力构件的宽度不小于断开后的所述第一段的断面宽度或者所述第二段的断面宽度，所述第一段和所述第二段分别处于所述施力构件的两侧后，所述施力构件形成所述第一段与所述第二段之间的绝缘墙。

所述施力构件与所述壳体接触的部分或者所述施力构件本身，采用经电弧灼烧会产生灭弧气体的产气材料制成。

以直线位移方式断开所述熔体的打断装置，包括至少一组施力构件；所述施力构件位于所述壳体外部，位于所述壳体中的熔体部分绕出所述壳体，在所述壳体外部形成呈U型或弧形结构；所述施力构件穿设在所述弧形结构中；在所述熔体与壳体壳壁间设置有防止灭弧介质泄露的所述阻挡结构；当所述驱动装置驱动所述施力构件拉断所述熔体形成断口，所述断口位于灭弧介质中。上述直线位移方式断开熔体，施力构件和导引构件可以一一对应设置，也可以一对多、多对一设置，也可以仅设置施力构件，通过驱动装置提供的推力或拉力断开熔体；施力构件和导引构件可以由多个零部件套接组成，方便与熔体固定，尤其是在多组熔体并联设置时，各熔体可设置在套接的零部件间实现对熔体固定方便断开。

以旋转位移方式断开所述熔体的打断装置，包括以可旋转方式穿设在所述壳体上的旋转施力构件或者是所述壳体的一部分结构可以旋转并作为所述打断装置的旋转施力构件使用，所述旋转施力构件部分位于所述壳体外部、部分位于灭弧介质中；所述熔体穿设固定在位于灭弧介质中的旋转施力机构上；在所述旋转施力构件与壳体壳壁间设置有防止灭弧介质泄漏的阻挡结构；驱动装置驱动所述旋转施力构件以旋转位移方式断开所述熔体形成断口。

在所述熔体两侧设置有至少一组所述施力构件和导引构件；位于所述熔体两侧的所述施力构件和/或所述导引构件一端固定连接夹持、固定所述熔体。

当所述导引构件穿设在所述壳体壁上的通孔中时，在所述导引构件位移前进方向设置有位移距离限位结构。

位于灭弧介质中的所述旋转施力机构一端呈夹子状夹持在所述熔体上。

所述驱动装置为可产生压力气体的气体发生装置、产生压力流体的流体发生装置、电动机、气缸、液压缸、气动马达、液力马达、或传动装置。

在位于所述灭弧介质中的所述熔体上设置有降低熔体机械式断开强度及易于熔断的薄弱处。

在直线位移方式断开熔体的打断装置一侧壳体中还设置有以旋转位移方式断开熔体的至少一个打断装置；以旋转位移方式断开熔体的至少一个打断装置包括以可旋转方式穿设在所述壳体上的旋转施力构件，所述旋转施力构件部分位于所述壳体外部、部分位于灭弧介质中；所述熔体穿设固定在位于灭弧介质中的旋转施力机构上；在所述旋转施力构件与壳体壳壁间设置有防止灭弧介质泄漏的阻挡结构；驱动装置驱动所述旋转施力构件以旋转位移方式断开所述熔体形成断口。

在所述壳体内设置有支撑固定熔体的支撑固定装置。

本发明的熔断器，可在配电单元、各种设备仪器、车辆，比如新能源汽车等需要应用熔断器的各种电路中使用。

本发明的熔断器，可通过单独熔断、机械断开或两者结合断开熔体实现电路保护，拓宽分断电流范围，使熔断器全电流范围内分断，提高了熔断器分断能力及分断可靠性；将熔体分断口设置在密闭填充有灭弧介质的型腔内，提高了灭弧效果，同时防止了电弧外泄，提高了熔断器工作安全性；同时通过机械式断开熔体，缩短了分断时间；且本发明的熔断器结构简单，体积小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1，直线位移方式断开熔体的一种结构示意图。

图2，带有支撑固定装置的直线位移方式断开熔体的一种结构示意图。

图3，直线位移方式断开熔体的多组打断装置的结构示意图。

图4，部分熔体位于壳体外部的直线位移方式断开熔体的结构示意图。

图5，以旋转位移方式断开熔体的一种结构示意图。

图6，以旋转位移方式结合直线位移方式断开熔体的结构示意图。

图7，图6中A-A剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

针对上述技术方案，现举实施例并结合图示进行具体说明。本发明的熔断器，主要包括壳体、熔体、驱动装置、打断装置；其中。

壳体100，参看图1，为中空密封结构，在壳体中填充有灭弧介质101。灭弧介质为粒状固体、凝胶状、液体等状态的灭弧介质。通常采用密实充填的石英砂。熔体102，设置在壳体中的灭弧介质中，熔体的两端分别与穿过壳体壁的导电端子103连接。导电端子与壳体接触面间为密封接触，防止灭弧介质外溢。

驱动装置105位于壳体100外部，为打断装置提供驱动力。驱动装置可以是可产生压力气体的气体发生装置、产生压力流体的流体发生装置、电磁驱动装置、电动机、气缸、液压缸、气动马达、液力马达、或传动装置。通过驱动装置为打断装置提供直线位移驱动力、旋转位移驱动力或直线位移与旋转位移结合的驱动力。当驱动装置为气体发生装置时，驱动装置及位于壳体外部的打断装置部分则需密封设置在壳体外部，以保证产生的高压气体不会溢散。在图1中，驱动装置为气体发生装置，因此，在壳体外部的驱动装置及打断装置的外周设置有密封的盖子106。

打断装置，用于使位于灭弧介质中的熔体通过机械方式断开。打断装置可以通过直线位移方式使熔体断开，或通过旋转位移方式，使熔体断开。

参看图1，为直线位移方式断开熔体的结构方式。打断装置包括设置在壳体内熔体上下两面的施力构件200和导引构件201，其均为杆状结构。在图1中，施力构件200和导引构件201位于熔体两侧部位处一端固定连接在一起，使施力构件、导引构件及夹设在其间的熔体部分形成组合体。施力构件位于熔体上面，其向上穿过并突出壳体壁，其与壳体壁接触面处设置有防止灭弧介质泄露的阻挡结构。在本实施例中，施力构件与导引构件与壳体壁间的阻挡结构为密封件(202、203)，密封件为密封圈。阻挡结构还可以通过过盈配合实现，或通过其他的机械结构方式实现。

在导引构件下端对应的壳壁上开设有通孔，导引构件下端穿设在通孔中，在导引构件下端与壳体壁接触面处设置有防止灭弧介质泄露的阻挡结构。当驱动装置接收外部激励信号动作，驱动施力构件、导引杆及夹持在其中的熔体部分一起位移使熔体断开。由于设置的是通孔，因此导引构件位于通孔中的一端其位移的最终位置可以是通孔内，也可以是壳体外部。

当壳体壁上开设的不是连通壳体外部的通孔时，必须在导引构件端部与其所在的壳体壁中孔的底部间留有足够的供导引构位移的间隙。当导引构件在施力构件作用下位移时，导引构件不会伸出壳体外部。

图1中，驱动装置采用气体发生装置，气体发生装置接收来自外部的激励信号，一般为电信号，点火产生大量高压气体，推动施力构件和导引构件一起位移。

在位于施力构件和导引构件两侧的熔体长度方向上，分别开设有薄弱处204，薄弱处的设置其目的在于降低熔体断开处的断开强度，使其受到冲击时，更容易断开。在图1中薄弱处为间隔开设在熔体上数个透孔。薄弱处还可以为贯通熔体宽度的断开凹槽，可以设置在熔体的一面或两面的对应位置处；断开凹槽形状可以是V型、U型、波浪形等单一结构或几种组合结构。也可以是在熔体宽度方向，间隔开设有一排或几排透孔，降低薄弱处的强度。可以是使应力集中的结构方式，比如变截面结构，使断开处的熔体截面逐渐变窄，在受到外力冲击时，可提到单位面积的冲击力度。也可以采用强度较低的导电材料替代薄弱处原有的熔体材料制作薄弱处。在其他实施例中，采用的薄弱处的结构形式也可以参考此处举例。以便于进行机械式断开或者熔断式断开的操作。

熔体的固定方式可以是两端都压紧固定，然后在中间位置施力，使得熔体被拉断；也可以是一端固定，然后熔体在灭弧介质中造型成U或Z形，然后对另外的自由端进行拉伸，使得造形和施力点之间的薄弱处被拉断；还可以是利用壳体内向内凸出的柱状结构，将熔体穿过，且靠近柱体的部分设计薄弱处，这样在柱体的一侧或者两侧施力时，薄弱处容易被拉断。

在熔体上设置有熔断薄弱处205，熔断薄弱处可以是在熔体上间隔设置多个。在图1中，熔断薄弱处为狭径。熔断薄弱处还可以是变截面结构，或在熔断薄弱处设置低温熔断导电材料，或在熔体表面设置低温熔断材料，低温熔断导电材料为在较低温度下可熔融，其可加速熔体熔断；或在熔体上设置冶金效应点、或采用不用导电率的导电材料。熔断薄弱处在熔体上设置的位置以不影响打断装置断开熔体即可。

熔体在壳体腔室中可以一字平面状设置，也可以梯形折弯形状设置。当壳体内熔体设置为梯形结构时，薄弱处设置在与位于施力构件和导引构件间的熔体部分连接的一条梯形边上。当熔体在壳体腔室内设置为梯形结构时，由于灭弧介质的压制，在施力构件和/或导引构件带动其夹持或与之固定的熔体部分一起向下位移时，更容易拉断熔体。

参看图2，在熔体207与壳体间还设置有支撑固定装置206，固定装置位于打断装置的一侧或两侧；可以在熔体一侧或两侧设置。支撑固定装置206可以是支撑凸台结构、支撑悬臂结构，支撑杆状结构等用于对熔体进行支撑固定。支撑固定设置一端固定设置在壳体上，一端与熔体接触固定熔体。通过支撑固定装置，缩短打断装置与固定装置之间的熔体长度，有助于熔体快速断开。图2中，熔体断开处设置有凹槽结构，施力构件208位于灭弧介质中的一端嵌入卡设在熔体的凹槽中。在导引构件209所在一侧的壳体内壁上设置有凸台，在该凸台及壳体壁上开设通孔，在导引构件上外周设置限位凸棱210，当导引构件一端穿设在通孔中时，限位凸棱210恰好卡设在凸台上对导引构件进行位置限定的同时，防止灭弧介质泄露。导引构件另一端对熔体进行支撑。当驱动装置驱动施力构件和导引构件以直线方式位移时，导引构件上限位凸棱在驱动力作用下断开，解除对导引构件的限位。

参看图3，为以直线位移方式断开熔体的另一实施例。在壳体100中并联设置有两根熔体300，熔体的两端分别与导电端子103连接。在两熔体一侧间隔设置有三根施力构件，其中两施力构件301一端与熔体接触，一施力构件302一端与熔体间留有间隙，该间隙的大小满足其中间填充的灭弧介质不会阻止施力构件对熔体及导引构件的施力。在两熔体的另一侧设置有与一施力构件301和施力构件302分别相对应的导引构件303和导引构件304。

其中，本实施例的灭弧介质采用灭弧固体颗粒、灭弧液体或者带有或不带有颗粒的灭弧胶体，当施力构件与导引构件共同夹持熔体时(如施力构件302与导引构件304共同夹持熔体300)，施力构件与熔体之间、导引构件与熔体之间无间隙或者具有灭弧介质不能通过的微小间隙；施力构件带动熔体运动时，施力构件与导引构件在壳体内部部分的体积之和总体不变。

需要说明的是，施力构件与导引构件在壳体内部部分的体积之和总体不明显变化是指在壳体内部的部分的体积之和可以是完全不变，不随着二者的运动而有变化，也可以是有微小增加或者微小减小。这里的微小增加是指施力构件与导引构件可以是小角度锥面构件，不明显增加运动时与灭弧介质之间的阻力，不影响打断运动的可靠实施，还可以弥补灭弧介质在电弧灼烧下的损耗，压实灭弧介质提升灭弧能力。而体积减小则有助于减小阻力，但是体积减小的比例不能影响灭弧介质的灭弧能力。总之，微小增加体积以不阻挡打断装置运动，微小减小以不影响灭弧介质充填度为准。

详细的，导引构件303和导引构件304位于熔体一端分别开设有供熔体穿过的孔槽，其中一根熔体与导引构件的端部接触，另一根熔体穿过导引构件上的孔槽。在壳体壳壁上对应导引构件(303、304)的一端分别开设有通孔。导引构件303的另一端穿设在通孔中。在导引构件304对应的通孔外侧设置有限位销305，限位销呈凸型结构，限位销的底部开设在壳体外侧壁上，限位销销杆部位于通孔中。在导引构件304与限位销对应的端部处开设有具有一定深度的凹槽，限位销的位于通孔中的销杆部插设在导引构件304端部的凹槽中，并与凹槽底部保留有位移间隙，导引构件端部与限位销的底部间保留有位移间隙。通过限位销的设置，限定施力构件和导引构件的位移距离。

图3中，多个施力构件共用一个驱动装置，该驱动装置为气体发生装置。当气体发生装置接收来自外部的激励信号动作释放大量高压气体，三个施力构件均在高压气体的驱动下位移。其中一个施力构件301和施力构件302推动熔体和导引构件位移断开熔体，另一施力构件则断开其所在位移方向处的熔体。在熔体上形成多个机械式断开断口。

在上述灭弧过程中，施力构件与导引构件的运动能够保证灭弧介质是密实填充状态，不会导致灭弧介质松散，而且基于上述设计，不管是熔断还是机械力断开，都可以使得断开处与灭弧介质有充分的接触，确保灭弧分断电流的效果。

断开后的两侧熔体之间具有电弧通道，至少一侧的熔体和电弧通道的至少一部分路径处于所述灭弧介质中。即，可以是两侧熔体以及二者之间的电弧通道全部处于灭弧介质中，也可以是其中一侧的熔体处于灭弧介质内，另一侧熔体处于灭弧介质外，这样原有的电弧通道的一部分路径是处于灭弧介质内部，以保障灭弧效果。

进一步的，断开后的两侧熔体分别为阴极和阳极，阴极或者阳极能够在施力构件的带动下，移动到施力构件与壳体之间的绝缘狭缝中。如此，绝缘狭缝也能够提升灭弧效果。

进一步的，施力构件与熔体之间、导引构件与熔体之间设计成无间隙或者具有灭弧介质不能通过的微小间隙，可以使得施力构件、导引构件与熔体形成阻隔效果较好的墙，避免在电弧压力下出现气流导通，也避免间隙过大导致灭弧介质在电弧压力下流动而影响阻隔效果或者影响灭弧介质的密实度。并且由于不会增大与灭弧介质的阻力，加之不会因为存在过大间隙而存留灭弧介质，不会带动灭弧介质移动，所以这样的设计容易实现高速、较长距离运动，使得熔体能够被高速分离，并且分离的距离拉长可以显著增加灭弧、分断能力。

可以选择的是，可以在熔体上设置薄弱处，并对熔体的材质韧性指标进行试验，对施力构件的速度和力度进行试验。当驱动装置工作时，施力构件带动熔体在灭弧介质中运动，实现使得熔体被逐渐拉伸并在薄弱处形成断口，断口能够被灭弧介质包裹的效果。同样能够保障良好的灭弧效果。

参看图4，为以直线位移方式断开熔体的另一种实施例。在壳体400中间隔并联设置有两根熔体(401、402)，熔体的两端分别与穿设在壳体两侧的导电端子403连接。打断装置包括穿设在壳体中的施力构件404、施力构件405，及位于壳体外部的施力构件406。施力构件404一端穿过壳体壳壁位于灭弧介质中。在施力构件404位于灭弧介质中一端开设有供熔体401和熔体402穿设的凹槽，熔体401和熔体402穿设在施力构件404位于灭弧介质中的端部。在施力构件405位于施力构件404一侧，在施力构件404和施力构件405间设置有固定熔体的支撑凸台407，熔体(401、402)分别穿设固定在支撑固定装置407上。

请结合图4，当驱动装置工作时，施力构件404带动熔体在灭弧介质中运动，使得熔体被逐渐拉伸并在降低熔体机械强度的薄弱处408或熔体的材料拉应力集中位置形成形成断口，断开后的两段熔体分别为阴极和阳极，阴极和阳极之间为电弧路径，阴极和/或阳极仍处于灭弧介质中，部分或者全部的电弧路径处于灭弧介质中。

即熔体断开后，两侧的熔体可以始终被灭弧介质包裹，也可以是其中一部分被包裹。对于单侧熔体而言，也是可以在运动全程都被灭弧介质包裹，或者是只在断开后的一定时间内被包裹。总之，只要断口处能够被正常灭弧即可。

其中，要保障熔体被逐渐拉伸并在薄弱处形成断口，可以对施力构件的速度和力度进行试验，以及对熔体的材料韧性进行试验，以获得实现熔体被逐渐拉伸并在薄弱处形成断口的效果，从而保障断口初始一定时间/距离能够被灭弧介质包裹，提高灭弧分断的效果。

详细的，以熔体401与施力构件404相近的位置M为参考点，薄弱处与壳体之间和/或者参考点之间具有预设间距。

更为详细的，预设间距使得断口与壳体和/或施力构件具有距离，熔体断开后两端中的至少一端能够被所述灭弧介质包裹，并且断口周围无大于预设范围的空气空间。

薄弱处与壳体之间的预设间距为第一预设间距，此时薄弱处与参考点无间距。由于断口距离两端壳体均有一定距离，断开后的熔体在断开后的一定时间内仍然处于灭弧介质内，并且通过为不动端预留填充灭弧介质的空间，可以使得灭弧介质包覆断开的位置，利于灭弧。导体熔化/汽化也有空间可以扩散，断口处的电弧的压力也可以被灭弧介质缓冲，防止损坏其他结构。当然，也可以设计成断口与施力构件有距离(即薄弱处与参考点之间有预设间距，称为第二预设间距)，与壳体无间距。这时，被拉断后的熔体还是可以有一部分被施力构件继续带动，以运动到施力构件与壳体的狭缝中或者运动到施力构件的另外一侧，运动过程中，始终有灭弧介质包裹，以达到良好的灭弧-减压-隔离高温的效果。

或者是，断口距离壳体有间距，距离施力构件也有间距，即上述的第一预设间距、第二预设间距均存在。并且断开后的两端至少有一端可以被灭弧介质包裹，比较优选的是，断开后的两端，除了各自与壳体、与施力构件有间距，还都被灭弧介质包裹，以达到较优的性能。需要说明的是，第一预设间距、第二预设间距只是区别描述，并不代表二者的长度一定相同或者一定不同。

简而言之，只要薄弱处的位置，使得断开之后的两段的断面，要么与壳体之间有距离，要么与施力构件有距离。就能够实现在该薄弱处，施力构件可以拉断熔体，而不是剪断熔体。

可以理解的是，熔体402与施力构件404之间也可以如此设置。

其中，预设范围的空气空间是指数十微米级的空气空间，通过将空气空间限定在数十微米以下，可以防止过大尺寸的空气空间的自由空气中产生电弧。本实施例的灭弧介质可以是固态颗粒，颗粒间形成的空气空间的典型值是10微米以下，是受限的微小空间，可以避免产生电弧。

在施力构件404向上提拉或者向下下压的过程中，熔体401在灭弧介质内逐渐移动并被拉伸，由于有薄弱处408，该处的拉伸量最大，并最终被拉断，断开后的断口位置直接被灭弧介质包裹，使得断面以及断面周围都能有灭弧介质裹覆，并且不会有自由空气产生电弧，确保熔体断开后能够充分灭弧。

举例而言，壳体的内部凸设有支撑凸台407，熔体401断开后的两部分分别为第一段和第二段(在图4视角中，薄弱处408左侧为第一段，右侧到支撑凸台407之间的部分为第二段)，第二预设间距使得第二段能够随施力构件404继续运动，部分的第二段能够最终被挤到施力构件404与支撑凸台407之间的狭缝中。如此可以提高绝缘电阻值，进一步提高灭弧效果。需要说明的是，支撑凸台属于支撑结构中的一种示例，支撑结构不一定呈凸台状，只要能够与施力构件形成绝缘狭缝并允许断开后一部分熔体进入灭弧狭缝即可。该凸台也可以是壳体的一部分，即施力构件可以与壳体之间存在狭缝，以便于第二段的一部分进入。

举例而言，熔体断开后的两部分分别为第一段和第二段，第二预设间距使得第二段能够随施力构件404继续运动，且使得第二段能够运动到和第一段分别处于施力构件404的两侧。第一段、第二段的划分可以参考上文。由于第二段整体移动到了施力构件404的右侧，能够进一步提高绝缘效果，分断电弧的效果更佳。

进一步的，本实施例中的施力构件404呈板状或者柱状，其宽度不小于断开熔体的宽度(当第一段和第二段的宽度不一致时，则至少不小于其中一段的宽度)，施力构件404上下贯穿壳体，其长度使其足以在上下移动过程中，处于壳体内部的部分始终是横跨于壳体的相对的两侧壁且与侧壁是过盈配合，第一段和第二段分别处于施力构件的两侧后，施力构件404形成第一段与第二段之间的绝缘墙。施力构件404作为绝缘墙形成进一步的隔绝作用，不仅绝缘电流，同时阻隔两侧电弧可能出现的高温和压力。

可以选择的是，上述两种间距选择中的施力构件404与壳体接触的部分或者施力构件404本身，采用经电弧灼烧会产生灭弧气体的产气材料制成。由于会产生灭弧气体，在灭弧气体不能向着施力构件404自身流动的情况下，会向着反方向流动，并挤压着电弧向灭弧介质方向运动，从而提高了灭弧能力。

施力构件405位于灭弧介质中的一端能够接触熔体的呈U型或弧形结构的部分。熔体的弧形结构部穿设在施力构件405端部上。当施力构件405位于壳体外部一端受到驱动装置的驱动拉动施力机构时，带动熔体弧形结构处位移，拉断熔体。在熔体弧形结构处一侧或两侧上分别设置薄弱处，或在熔体折弯部位处设置薄弱处。弧形结构更有利于施力机构施力拉断熔体。在折弯处设置薄弱处，更有助于快速拉断熔体。

可以理解为，熔体401与施力构件405配合时，薄弱处的设置方式也可以参考上述与施力构件404的配合，使得熔体401可以被逐渐拉伸并最终在薄弱处形成断口，保障断口位置能够被灭弧介质包裹，以达到良好的灭弧效果。

熔体402一部分呈弧形状伸出壳体外部形成弧形结构。施力构件406为销轴结构，穿设在熔体弧形结构处。薄弱处设置在位于灭弧介质中的熔体上。当施力构件406受到驱动装置驱动拉断熔体时，熔体上形成的断口位于灭弧介质中。熔体与壳体壳壁间通过密封件密封防止灭弧介质泄露。位于壳体外部的施力构件406其形状也可以类似施力构件405的结构，但是如此结构，可能会导致壳体外施力构件占据的空间相对较大。

图4结构的驱动装置可以是电动机、气缸、液压缸、气动马达、液力马达、或传动装置。其通过与驱动装置之间的连接实现驱动。传动装置比如凸轮传动装置。在位于壳体外部的施力机构端部设置成丁字状结构，凸轮对施力机构端部的平板处向外施加驱动力，则可驱动施力机构拉动熔体从而断开熔体。

上述图1至图4，均为打断装置以直线位移方式打断熔体形成断口的几种实施例结构示意图。由以上可知，打断装置可以包含一个施力构件也可以多个施力构件，导引构件根据需要，可以设置也可以不设置；当设置导引构件时，导引构件可以是一个也可以是多个，其和施力机构非必须一一对应关系，还可以是一对多，多对一的对应关系。不论熔体全部或部分位于灭弧介质中，但是熔体机械式断口必须在灭弧介质中形成。施力构件、导引构件为壳体壳壁间均设置有防止灭弧介质泄露的阻挡结构，阻挡结构可以是设置的密封件结构，也可以采用过盈配合结构，或在壳体外部或壳体内壁处设置阻挡结构阻挡灭弧介质泄露。比如在导引构件所在一侧的壳体外部设置类似盖子结构，盖子与壳体紧密接触设置在壳体外部。盖子与导引构件端部间保留有足够的空隙供导引构件位移，保证导引构件在壳体壳壁间和盖子的空隙间位移即可。由于熔体打断过程所需时间非常短，最短为个位数的毫秒级打断时间，在如此短的打断时间里，导引构件位移速度远大于灭弧介质的泄露速度，因此，灭弧介质从壳体中的泄露不会阻碍导引构件的位移，又由于有盖子作用，灭弧介质不会泄露处盖子外部，也就不会对电路中其他部件造成损害。

打断装置以旋转位移方式断开熔体的结构进行具体说明。参看图5，在壳体600的灭弧介质中设置有熔体601，熔体601的两端分别与穿设在壳体上的导电端子602连接，导电端子可与外部电路连接。在相对熔体断开位置处两侧的壳体壳壁的相对位置处设有通孔。打断装置包括旋转施力构件603，其为杆状结构；旋转施力构件穿过灭弧介质，其两端分别穿设在通孔中。旋转施力构件一端伸出壳体外。在旋转施力构件与壳体壳壁接触面处设置有防止灭弧介质泄露的阻挡结构604。可以理解的是，壳体的一部分可以设计为可旋转的结构，该部分直接作为打断装置的旋转施力构件使用并配置有安装轴以实现相对于壳体其他部分转动。该部分转动时，可以以安装轴为轴转动，也可以设计成能够绕相对于安装轴有一定角度的轴线旋转，以对熔体进行打断。此外，其他使用旋转打断方式的实施方案也可以参考使用该以部分壳体作为旋转施力构件的方案。

在本实施例，阻挡结构为密封结构，采用密封件密封，比如密封圈。熔体穿设在旋转施力构件的外周并通过旋转施力构件固定。熔体被夹持、固定在旋转施力构件上。驱动装置(未图示)位于壳体外部，与旋转施力构件连接，为旋转施力构件提供旋转驱动力。驱动装置可以是电机、齿轮传动装置等可为旋转施力构件提供旋转驱动力，且必须是可通过接收外部激励电信号启动的驱动装置。机械薄弱处605设置在旋转施力构件的外侧。在机械薄弱处一侧设置有熔断薄弱处606。对于机械薄弱处，不论是哪个图示中的旋转打断方式，其断开后的两侧熔体在灭弧介质内的运动以及被灭弧介质包裹的时间等，可以参考上述关于直线打断的方案的介绍，并且同样可以设计相应的绝缘狭缝。总之，只要能够保障有良好的灭弧效果即可。

当熔体为长条片状结构时，图5中的旋转施力构件可以从熔体的正面穿过夹持熔体通过旋转位移断开熔体，也可以从熔体侧面夹持熔体通过旋转位移断开熔体。

参看图6和图7，多组打断装置分别以直线位移或旋转位移两种方式结合断开熔体的结构示意图。在壳体700中填充有灭弧介质，在灭弧介质中平行间隔设置有两根并联的熔体(701、702)，两熔体的两端分别与穿设在壳体上的导电端子703连接，导电端子可与外部电路连接。在本实例中，熔体为长条片状结构。在熔体正面上面的壳体上间隔开设有两通孔，在两通孔分别相对的另一侧壳体壳壁上分别设置有凸台704和导柱705，在凸台704中开设有未穿透壳壁的孔。在两熔体对应两个通孔位置处分别设置有一组施力构件和导引构件。其中，施力构件706一端穿过壳壁上通孔伸出壳体外，另一端位于熔体701上面。导引构件707包括导引构件分件708和导引构件分件709，通过两分件套接组成。其中，导引构件分件708位于两熔体间，其一端间隔设置有三个连接柱710，连接柱710穿过熔体701与熔体701固定连接，另一端位于熔体702上面。导引构件分件709与分件708连接一端也间隔设置有三个连接柱，导引构件分件709上的三个连接柱穿过熔体702与导引构件708位于熔体702上面的一端固定连接形成完成完整的导引构件707，实现熔体701和702在导引构件707上的固定。导引构件的另一端穿设在凸台中的孔中，在导引构件与孔底部间保留足够供导引构件位移的间隙。在施力构件706和导引构件707与壳体接触面处设置有防止灭弧介质泄露的阻挡装置718。在本实施例中，采用密封件进行密封。导引构件处的密封件设置有限位凸台，该限位凸台卡设在壳壁凸台704上。施力构件706和导引构件707形成一个打断装置。

另外一组打断装置也包括施力构件711和导引构件712。施力构件711一端通过通孔伸出壳体外部，另一端位于熔体701上面。导引构件712包括导引构件分件713和导引构件分件714。导引构件分件713位于熔体701和熔体702间，其一端与熔体701固定连接，另一端位于熔体702上面。导引构件分件714其上端间隔设置有数个连接柱，连接柱穿过熔体702与导引构件分件713固定连接形成完成导引构件，实现对熔体701和熔体702在导引构件上的固定。导引构件712的另一端相对于导柱705位置处开设有卡槽715；导引构件上的卡槽715卡设在导柱705外周，在导柱705端面与卡槽715底部之间保留有供导引构件位移的空隙，在导引构件设置有卡槽的端面与设置有导柱的壳体壳壁间保留足够供导柱构件沿导柱位移的距离。在施力构件711与壳壁接触面处设置有防止灭弧介质泄露的阻挡装置718，在本实施例中阻挡装置为密封件。也可以通过过盈配合实现或设置在壳体内或壳体外的机械阻挡结构实现。

在两组打断装置间设置有支撑固定两熔体的支撑臂716和支撑凸台717。熔体701穿设在支撑臂716上进行固定支撑，熔体702位于支撑凸台上面进行支撑固定。

上述两打断装置在驱动装置的驱动下，施力构件驱动导引构件带动熔体位移断开熔体形成机械式断开断口。

在两以直线位移方式断开熔体的打断装置的一侧还设置有以旋转位移方式断开熔体的打断装置。该打断装置包括旋转轴800，旋转轴一端伸出壳体一侧壳壁，在位于壳体外的旋转轴端部设置有旋转柄801。位于壳体中的旋转轴一端从两熔体之间穿过可转动地设置在壳体内壁上。旋转轴位于两熔体间的部分设置为与两熔体面贴合的块状结构，在两熔体的另外一面分别设置有压块与位于两熔体间的块状结构部分固定连接形成旋转轴上的夹持组件802，实现将两熔体夹持、固定在旋转轴上。

驱动装置作用在旋转柄上或直接作用在旋转轴上驱动旋转轴转动断开两熔体。由于旋转轴从两熔体的侧面的壳壁中穿设，其夹持在熔体的两面上，因此，其断开效果比图5中的断开效果更好，形成的断口更大。当驱动装置驱动旋转柄带动旋转轴转动时，驱动装置可以是直线驱动装置，此时，旋转柄为倾斜设置，驱动装置从高点向低点位移压迫旋转柄带动旋转轴转动。当驱动装置作用与旋转轴时，此时驱动装置需提供直接给旋转轴提供旋转力，此时，驱动装置可以是齿轮、皮带、链条等传动装置等。

在本发明中，以直线位移方式断开熔体时，打断装置断开熔体形成断口后，随着打断装置的持续位移，有可能带着断开的熔体部分脱离灭弧介质，进入设置在壳壁上的通孔中，或进入在壳壁上设置的位移空间中。在断口处产生的电弧则可能会有一小部分随着打断装置进入通孔或位移空间中，这种情况下，断口产生的电弧大部分通过灭弧介质灭弧，小部分通过活塞和壳体形成的狭缝灭弧。

上述所有实施例，着重描写了壳体中填充有灭弧介质情况下以机械方式打断熔体的结构示例。针对熔体熔断描写较少，不论是何种机械式打断熔体结构，熔体的本质特征是熔断，当故障电流足够使熔体熔断时，熔断断口则必然形成。因此，在此则没有大篇幅对其进行说明。比如，当故障电流较小或故障电流为0时，故障电流不足以使熔体熔断时，灭弧介质中的熔体仅存在机械式断开断口。当故障电流较大，熔断断口可在机械式断口产生的前或后产生；在故障电路非常大时，首先熔体熔断产生熔断断口。熔体熔断断口产生后，是否会还需形成机械式断开断口，则需依据分断电压的大小、熔断器体积大小等决定，通过在外部的控制装置中设定发出激励信号的条件即可实现。上述所有结构中，与熔体接触的施力构件及导引构件端均为绝缘材料。

本发明的所有结构中，在打断装置的动作前后，灭弧介质必须位于壳体中，不能泄露，否则，泄露的灭弧介质会影响使用熔断器的设备仪器、单元、车辆等的性能。

上述不论以直线位移方式断开熔体还是以旋转位移方式断开熔体，驱动装置均为可以接收外部激励信号动作的。可以是电动机、气缸、液压缸、气动马达、液力马达、传动装置或其他可以根据外部激励信号动作的其他驱动装置。

本发明熔断器工作原理：

以直线位移方式断开熔体和以旋转位移方式断开熔体的工作原理相同，因此以图1的以直线位移方式的打断装置断开熔体为例说明。

当故障电流较小或故障电流为零但根据设定条件需断开熔体时，此时故障电流不足以熔断熔体；驱动装置接收来自外部的激励信号，驱动施力构件、导引构件及其间的熔体部分组成的组合体一起向下位移，将熔体从薄弱处拉断在灭弧介质中形成断口，在灭弧介质中灭弧，熔体通过机械式打断方式断开从而实现电路保护；

当故障电流较大时，可以熔断熔体时，则在熔体熔断薄弱处产生高温，熔体熔断；熔体熔断的同时，驱动装置接收来自外部的激励信号，驱动施力构件、导引构件及其间的熔体部分组成的组合体一起向下位移，熔体从薄弱处被拉断，确保了熔体的断开。由于较大故障电流存在一定电流范围，在这个电流范围内熔体熔断所需的时间不同，因此，机械式断开断口可能在熔断断口形成前形成，也可能在之后形成。

当故障电流很大时，熔体首先熔断形成熔断断口，可以仅通过熔体熔断断开电路；外部可以不发送激励信号至驱动装置，打断装置不动作。

当没有故障电流产生时，也可以根据设定的条件向驱动装置发出激励信号，促使驱动装置驱动打断装置断开熔体，断开电路。

综上所述，本发明的熔断器，可以根据需要，单独通过机械式单独断开、也可以通过熔体单独熔断，也可以根据需要机械断开和熔体熔断结合断开。提高了熔断器的电流分断范围和分断能力；同时，由于产生的电弧在灭弧介质中进行灭弧，且通过机械式拉断熔体形成断口，再随着打断装置位移拉长了电弧距离，更易灭弧，提高了灭弧能力。另外，施力构件和导引构件的位移时，施力构件和导引构件与壳体壁处设置有阻挡结构，避免了灭弧介质泄露，提高了熔断器工作安全性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。