随着世界科技与经济的快速发展,能源短缺问题日益凸显,核能作为一种环保性、安全性、经济性较好的清洁能源,越来越受到各国青睐;核电是核能应用最为广泛地形式之一,发展核电是我国国家安全的重要保障。压水型反应堆是目前最常用、最成熟的核电堆型之一,压水堆核电站控制棒驱动机构（Control Rod Drive Mechanisms,CRDM）现普遍都采用磁力型控制棒驱动机构。磁力型控制棒驱动机构是利用电磁力及运动组件自身的重力来完成控制棒的提升、下降、保持及快速落棒等动作,从而使反应堆实现安全启动、停止反应堆、调节功率等功能。电磁设计是保障磁力型控制棒驱动机构安全稳定运行的关键技术,以往工程技术人员对CRDM进行了许多的相关研究,但还存在一些问题:（1）工程技术人员对CRDM进行了详细的电磁场分析计算,推导了电磁力的求解过程,但都未明确推导电磁线圈电流大小的确定过程;（2）磁力型控制棒驱动机构的运动过程是电磁场-流场-运动场多场耦合的复杂动态过程,涉及多学科问题,难以使用某一单个技术或者静态求解方法来进行准确求解。（3）磁力型控制棒驱动机构的运动是多场共同作用的结果,涉及多个零件,现有研究人员对主要碰撞零件之一的衔铁的研究较少,而衔铁发生碰撞,容易产生磨损,影响着整个驱动机构的使用寿命。针对以上所述问题,本文对磁力型控制棒驱动机构进行电磁仿真与优化设计研究,主要研究成果包括:（1）针对磁力型控制棒驱动机构的复杂运动过程,分析了驱动机构的运动过程及衔铁组件的受力情况,确定了电磁动态响应过程中衔铁开始运动时的动力学方程,研究了驱动机构涉及电场-磁场-流场-运动场的动态响应过程。从电路和磁路角度出发,推导了驱动机构电磁线圈电流的确定方法,建立了驱动机构电磁力的计算模型。（2）以磁力型控制棒驱动机构二维模型为基础,在驱动机构提升阶段,借助ANSYS Maxwell分析了保持衔铁、移动衔铁及提升衔铁的吸合过程,并建立了相应的数值模拟分析方法,分析了线圈匝数及电流、气隙尺寸、导磁环间距、电磁线圈间距与电磁力大小的影响关系。（3）研究了衔铁网格独立性验证对驱动机构衔铁碰撞模拟结果的影响关系,在驱动机构提升阶段,分析了保持衔铁、移动衔铁及提升衔铁的碰撞过程,进而分析了提升阶段中提升衔铁碰撞时的受力情况及最大应力的位置,并确定了提升衔铁作为优化设计的对象。（4）将提升衔铁作为优化对象,建立了基于代理模型的驱动机构提升衔铁优化设计流程。通过分析提升衔铁的功能特性及结构特征,确定了设计变量及其范围和优化目标。基于多种代理模型方法的精度对比,选择了标准二阶响应面方法来建立提升衔铁优化问题的代理模型。借助多目标遗传算法获得了最佳设计变量参数,完成了对提升衔铁的优化设计。