断路器作为控制输电线路通断的一种电气设备,它的性能直接关系到下游电气设备的安全,任何一次断路器故障都有可能带来巨大的经济损失甚至是人员伤亡。因此,开发一种性能优秀的断路器就具有十分重要的意义。理想的断路器要求合闸时间尽量短、合闸的末速度在一定范围内。而要减小合闸时间,就要在合闸开始的瞬间给操作机构的运动部件提供一个很大的吸力让其迅速加速,以减小合闸的用时;要使合闸末速度在一定范围内,就要在合闸的尾段给操作机构的运动部件提供一个很大的斥力来让其适当减速。因此,理想的断路器操作机构在合闸的过程中既要能实现加速又要能实现减速。本文介绍了断路器的发展概况,描述了断路器的操作机构特别是永磁电动操作机构的发展历史,归纳了现有永磁电动操作机构的种类,总结了永磁电动操作机构的性能优势,分析了学者们近年来为提高永磁电动操作机构的操作性能而做出的最新研究。鉴于典型永磁电动操作机构采用电磁驱动,只有吸力没有斥力,在分合闸过程中容易加速、不易减速,分合闸特性不十分理想,而改进的永磁电动操作机构结构较为复杂、可靠性降低,本文从操作机构的工作原理出发,提出了一种永磁驱动、永磁保持的新型永磁驱动操作机构。接着,本文利用MTS809材料试验系统测试出了所选用的10KV真空灭弧室的触头反力。结合所测得的触头反力,利用Maxwell软件对操作机构的磁场及驱动力进行了仿真与优化。在磁路分析的基础上确定操作机构的整体结构并开展详细的机械设计,并最终做出10KV真空断路器原理样机。再利用MTS809材料试验系统对所制作出的原理样机进行驱动力测试。驱动力测试结果表明:10KV真空断路器原理样机达到预期的设计目标。最后,本文分析了断路器继电器控制方式、电子控制方式和微机控制方式的优劣,并最终选择采用微机控制方式来控制所制作的10KV真空断路器原理样机。基于微机控制方式并结合断路器智能化操作的原理,设计并制作了10KV真空断路器原理样机的硬件电路,给出了相应的控制策略,并对整个断路器系统进行了联调。调试结果表明:所制作的原理样机具有良好的操作性能,同时也验证了采用永磁驱动永磁保持方案来设计断路器操作机构的可行性。