作为电力系统网络的保护与控制设备,真空断路器是构建智能电网的基础元件之一。真空断路器分合闸所需驱动能量来源于操动机构,其工作性能直接决定真空断路器运行特性和可靠性。为解决12kV真空断路器传统操动机构和旋转电机操动机构结构复杂、可靠性低、动作分散性大以及有槽直线电机操动机构磁阻力引起推力脉动、振动、噪声及速度控制退化等而导致其不能够精确分、合闸的问题,提出无槽圆筒形永磁直线同步电机操动机构。以真空断路器操动机构用圆筒形永磁直线电机为研究对象,对该电机操动机构本体结构与电磁特性进行预设计,采用既能保持种群多样性,又能提高算法收敛速度的多种群遗传算法进行全局优化,对影响真空断路器分合闸振动和噪声的永磁直线电机定位力进行抑制,利用有限元法分析不同电压等级真空断路器圆筒形永磁直线电机操动机构的静动态特性与运动特性定量表征。真空断路器用永磁直线电机操动机构工作性能分析。根据12kV真空断路器实际工程需要和运行环境等条件因素,对比分析不同结构形式的直线电机工作性能,以短时、短行程内提供较大直线运动动能为目标,将无槽圆筒形永磁直线电机用于12kV真空断路器操动机构,采用数值分析手段对其本体结构和电磁参数进行设计。针对真空断路器分合闸过程中须高推力密度与低推力脉动的特殊性要求,采用多种群遗传算法,以永磁体宽度、极距及环形绕组宽度为优化变量,以电磁推力、推力波动畸变率及电机常数(电磁推力与铜损平方根比值)为优化目标,以得到无槽圆筒形永磁直线电机操动机构优化结构参数。传统操动机构(如弹簧操动机构、电磁机构以及永磁机构)和旋转电机操动机构结构复杂、可靠性低、动作分散性大、推力脉动、振动噪声及速度难以控制等因素影响真空断路器的分合闸。依据永磁直线电机定位力产生机理解析分析,采用有限元法,从有/无槽结构、槽极数配合、永磁体宽度、初级铁心长度、初级铁心端部附加辅助铁环等因素综合分析以实现推力波动有效抑制。在上述研究12kV真空断路器无槽圆筒形永磁直线电机操动机构的基础上,提出将无槽圆筒形永磁直线电机用于40.5kV、126kV真空断路器操动机构方案,并对其机构本体进行参数设计与优化,以抑制其推力波动,建立无槽圆筒形永磁直线电机操动机构物理数学模型,并采用有限元法分别对12k V、40.5kV、126k V真空断路器无槽圆筒形永磁直线电机操动机构静动态特性数值仿真与分析,所设计的12k V、40.5kV、126k V真空断路器无槽圆筒形永磁直线电机操动机构能较好满足这三个电压等级真空断路器分合闸标准规定要求。