配永磁机构的真空断路器具有很高的可靠性和很好的可控性,是实现同步操作技术的理想选择,深入研究其设计方法和控制技术有助于提高其静、动态性能,这对于提高智能电网建设水平具有重要意义。本文针对10kV真空断路器设计了包括双稳态、U型单稳态和T型单稳态三种结构形式的永磁机构,并对这三种机构进行了对比分析,指出了它们各自的优势与不足。制作了实验样机,并通过实验结果与仿真结果的对比验证了所提设计方法的正确性和有效性。首先对以上三种永磁机构的拓扑结构及其工作原理进行了分析,并以双稳态为例简要介绍了永磁机构的设计方法,利用所述方法初步设计了三种永磁机构的结构尺寸及线圈参数。利用有限元分析软件Ansoft Maxwell对三种永磁机构进行了电磁场仿真,搭建了电磁场仿真模型,分析了三种永磁机构的静、动态特性。以双稳态为例,针对结构尺寸确定的永磁机构,提出了通过改变线圈线径以及对合闸线圈反向通电两种提升动铁心分闸速度的方法。为了简化设计过程,提高设计效率,开发了基于Visual C++平台的辅助设计软件。该软件通过调用Matlab曲线拟合功能,生成永磁机构在Maxwell模型中的反力函数和线圈参数,可以方便读取仿真结果。最后,利用所设计的双稳态以及U型单稳态永磁机构样机,结合10kV真空断路器、智能控制器、开关机械特性综合测试仪等仪器设备搭建了实验平台,进行了实验分析。实验结果验证了理论分析及仿真结果的正确性。