由于矿井下环境较为复杂,电网中时常会有漏电、短路等各种故障的发生,如果不能快速切除,很容易对生产和人身安全造成严重后果。真空断路器作为矿井下配电系统的重要设备之一,其性能的好坏会直接影响到煤矿的安全和生产效率。决定真空断路器性能的一个关键部件就是操动机构。传统的操动机构结构复杂、零部件多,工作过程中不仅可靠性低,分、合闸时间的分散性也很大。近年来永磁机构的出现受到了广泛关注。它结构简单,只有一个运动部件,分、合闸动作利用永磁保持和电磁操动相互配合,并通过电子控制来完成,不仅可靠性高,而且动作时间短,分散性小。对永磁机构的设计方法和控制技术展开深入研究,不仅能够提高其本身的静态特性和动态特性,还有助于同步关合技术的发展。本文针对矿井下11.4KV中央变电所所配用的12KV真空断路器的永磁机构进行了优化设计。永磁机构是利用永磁体保持,励磁控制系统实现分、合闸动作,所以本文的设计主要从两个方面入手:一是对永磁机构的本体结构进行设计,二是对外部励磁控制部分进行设计。首先选定设计对象为易于控制的双稳态永磁机构。然后对对象各部分结构尺寸、材料进行选择计算,并利用有限元软件Ansys Maxwell创建永磁机构的二维模型,进行静、动态特性的仿真计算。其次针对同步关合控制中分、合闸时间的分散性采用一种基于永磁机构线圈电流PID滞环控制的控制思想,用Matlab软件对控制模型进行仿真,使永磁机构动作时的分、合闸线圈电流曲线可以快速跟踪给定的电流曲线输出,从而保证分、合闸动作时间分散性变小,在此基础上对永磁机构控制系统的硬件和软件进行分析设计。最后对模型进行空载实验,验证了本设计符合设计要求。