与传统的操动机构相比，电磁斥力机构具有响应时间短、刚分速度快、结构简单等优点，可在几个毫秒内驱动触头到达额定绝缘开距，满足高压直流断路器对机械开关快速性的需求。随着机械开关电压等级的提升，如何提高电磁斥力机构传动系统的机械寿命，研究快速操动工况下的结构损伤机理，提高机械开关动作的稳定性和可靠性是目前的研究重点和难点。
　　本文以线圈-盘式电磁斥力机构为研究对象，结合材料力学特性试验，基于COMSOLMultiphysics有限元软件搭建了耦合电路、电磁场、结构力场以及机械运动的瞬态动力学柔性体模型。根据机构的受力特性和运动特点将其操动过程划分为驱动阶段、惯性阶段和缓冲阶段等三个阶段。基于上述建模方法分析了刚体模型与柔性体模型在运动特性上的差异，讨论了斥力盘、过渡接头、传动连杆等关键部件的受力特性以及应力分布情况，明确了传动系统机械强度薄弱环节。
　　针对机构的驱动阶段，基于频域的模态分析，讨论了结构参数对系统固有频率的影响，获得了电磁斥力机构固有振型与动力学响应的对应关系，提出了一种可以兼顾驱动效率和结构强度的新型斥力盘结构，讨论了斥力盘厚度、圆台半径、倒角半径等结构参数以及洛伦兹力体密度、电磁力波形等电气参数对系统应力分布的影响，分析了双脉冲驱动方式在提高结构强度方面的可行性。
　　针对机构的缓冲阶段，分别对碰撞缓冲、电磁缓冲和液压缓冲开展仿真研究，分析了采用不同缓冲装置时传动系统冲击应力分布情况，证明了液压缓冲与电磁缓冲最适用于电磁斥力机构的操动工况。最后，基于110kV超高速机械开关样机，对有限元模型以及结构强度优化规律开展试验验证，所获得的结构强度优化方法可用于指导电磁斥力机构的样机设计。