随着世界各国大力发展智能化电网,电器设备的智能化受到了越来越广泛的关注。真空断路器作为输配电系统中重要的开关电气元件,起着控制和保护的双重作用,而操动机构对断路器的可靠性和智能化起着决定性的作用。本文以采用型号为TD-40.5/1600-31.5灭弧室的40.5kV真空断路器为对象,提出了一种新型操动机构——永磁直线电机操动机构,为断路器操作实现智能化提供了保证。本文首先研究了真空断路器的操作特点,提出了电机操动机构这一新型操动机构。设计了真空断路器永磁电机操动机构,在对操动机构的动力学分析的基础上,归算了反力特性和运动质量,并以此为依据确定电机的性能指标,指导电机的设计。结合真空断路器操作时间短、反力大等特点,提出了永磁直线直流电机的整体结构,对电磁负荷、气隙长度、次级槽形、永磁体长度等结构参数进行了设计。采用有限元法分析了永磁直线电机的电磁场分布,保证了电机结构的合理性。同时本文结合局部扰动法,定量的分析了电负荷、次级齿槽比、初级铁轭厚度对电机性能的影响,并针对存在的问题对电机设计方案进行了调整,得到了较优的电机的设计方案。永磁直线电机工作在起动和制动状态,因此需要对其动态特性进行分析计算。本文分析了永磁直线直流电机的动态数学模型,采用有限元软件仿真计算了电机运动的动态过程,得到了电机的电流、速度、位移等参数和时间的关系。结合电机次级与动触头的运动的关系,计算得到了动触头的运动特性。分析结果表明,新型永磁直线电机操动机构性能可靠,能够满足真空断路器对操动机构的性能要求。