永磁操动机构因为具有零部件数量少、高可靠性、免维护、出力特性与真空断路器反力特性配合良好等传统断路器操动机构所无法比拟的优点,受到了世界各国的普遍关注。 文中首先介绍了永磁操动机构优化的意义和目的,并论述了优化方法、永磁机构和电磁场逆问题等方面国内外的发展概况。在优化方法方面,本文提出了对模拟退火法的改进方案,并将其与遗传算法相结合,同时引入小生境思想,提出了小生境遗传模拟退火法,编程实现并用通用函数加以测试、对比,证明此算法具有较强的寻优能力。在电磁场计算方面,本文以有限元理论为基础,针对永磁机构建立了两种不同激磁回路下非线性电磁场的动、静态数学模型,对边界条件进行了确定,还对永磁机构中永磁体进行了面电流的模拟,给出了电磁力的求解方法,并阐述了本文中所采用的数值计算方法。在永磁机构的动态求解中,提出了为避免反复迭代求解磁链ψ而改求电流i的动态方程,并针对永磁机构运动过程的不同阶段应用四阶Runge-Kutta方法求解。应用小生境遗传模拟退火法对一台40.5kV圆柱形双稳态永磁操动机构进行优化设计,建立了以机构总体积和永磁体体积为目标函数的多目标数学优化模型,选择了合适的优化变量和约束条件,所得的优化结果表明:机构的总体积和成本都有较大的减小。本文还对此优化结果进行了动态仿真,并研制样机将其配ZN12-40.5型户内真空断路器进行调试、试验,试验数据表明:样机满足真空断路器的各项性能指标要求,验证了优化方法的可行性和优化设计结果的正确性。