永磁操动机构是将永磁和电磁结合起来而形成的一种新型操动机构。它可广泛应用于航天、汽车、电器等行业，替代普通电磁式操动机构来实现节能和提高控制系统的可靠性。随着永磁材料性能和智能控制水平不断提高，永磁操动机构朝着高功率密度、小型化和智能化方向发展。本文针对永磁操动机构的设计分析方法及在低压开关电器的应用进行深入研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文在阐述单稳态、双稳态以及分离磁路永磁操动机构工作原理基础上，给出了等效磁路的分析结果。深入研究了单稳态永磁操动机构和双稳态永磁操动机构电磁系统结构、型式选择以及电磁系统的设计理论和分析方法。给出了单稳态永磁操动机构的结构与电磁设计的具体方法和步骤。提出了一种新型非对称双稳态永磁操动机构结构，研究了结构参数设计。讨论了影响静态保持力的结构尺寸因素，为优化设计提供了一种有效手段。 触头电动斥力直接影响永磁操动机构的结构参数。采用三维有限元的方法计算了单支路和并联支路双断点结构触头电动斥力。研究了影响计算电动斥力的因素，得到了并联支路触头的电动斥力的规律。详细研究了永磁操动机构的静态特性和动态特性的仿真方法，基于磁场有限元理论，给出了永磁体的处理方法以及麦克斯韦张量法和虚功位移法两种求解电磁力的方法。研究了动态特性仿真的龙格库塔法、直接耦合变量法以及多体软件联合仿真法。 研究了双E型单稳态永磁操动机构在接触器上的典型应用。以63A接触器为研究对象，分析了典型位置的磁场分布，计算了永磁保持力，并进行了试验测试，根据接触器的功能要求设计了永磁接触器的控制单元，对电容的充放电过程进行了仿真和测试。研究了全桥整流驱动永磁接触器合闸过程的动态特性仿真，在分析模型结构和动态特性方程的基础上，采用MATLAB建立了永磁接触器合闸过程动态仿真模型。基于三维有限元的方法研究了永磁接触器永磁体安装位置对动态特性的影响，分析过程中考虑了铁磁材料的非线性，采用耦合电压的方式求得非规则线圈电流密度，并加载到线圈单元进而求解磁场方程。仿真和试验结果均验证了设计分析方法的有效性和仿真模型的正确性，从而为永磁操动机构的在接触器上的应用奠定必要的理论与技术基础。 深入研究了永磁操动机构在框架断路器的应用，提出了一种适用于非对称双稳态永磁操动机构的新的控制方法。耦合机械、磁场和电路方程进行动力学仿真，仿真中采用多体联合仿真的方法，在MATLAB建立控制仿真电路，机械系统由ADAMS动力学软件完成，电磁力由电有限元方法计算而得。构建了完整的分合闸仿真系统，通过设定仿真切换时间来完成合分闸操作的过程，探讨了电容参数对动态特性的影响。制作了样机并给出了样机试验结果。最后，比较了弹簧操动机构和本文开发的永磁操动机构的框架断路器的分合闸时间，给出了对比结果。试验结果表明，永磁操动机构具有比弹簧操动机构体积小、动作时间快等优点。