高温超导磁悬浮是一个无源自稳定系统,只需简单的控制就能产生稳定的悬浮力和导向力,具有运行可靠性高、结构简单、体积小等优点,在轨道交通领域有广阔的应用前景。永磁直线同步电机因其效率和推力密度高、可控性好等优点适用于高速场合,将永磁直线同步电机应用于高温超导磁悬浮以实现列车高速驱动具有深远的研究意义。本文首先采用曲线拟合法和分段近似法求解列车的非线性运动模型,计算出不同运行状态下列车的速度和加速度,模拟了磁浮列车运行特性。同时结合列车的运行阻力和加速过程,分析了列车运行时需要的推力,简化了列车运动模型,为磁浮列车中直线电机的设计奠定基础。其次,采用电枢绕组等效面电流法和永磁体等效磁化强度法,将永磁直线电机模型分层,建立电枢绕组、永磁体和气隙区域的泊松方程,并利用边界条件推导出无槽电枢反应和永磁体励磁作用下的磁场解析模型;将其与有限元MAXWELL的仿真结果对比,验证了解析磁场的正确性。针对高温超导磁浮列车的系统需求,同时基于传统旋转电机和直线电机的结构设计方法,对永磁同步直线电机的参数进行了详细的设计;设计了一台满足高温超导磁浮系统需求的大功率直线电机,并对其电参数与性能指标进行分析,结果表明该电机具有功率因数和效率高的优点。另外,由于高温超导磁浮列车在高速运行时对稳定性的要求较高,本文基于电机的结构设计,针对几种优化推力波动抑制技术进行研究。通过对绕组的节距系数分析,发现绕组节距系数为5/6的双层短距绕组能有效抑制磁势的5次和7次谐波分量;基于分数槽理论,研究了一种直线电机的不等极距结构,大大减小了推力脉动,使推力波动降到3%以内,并且给出了确定动子极距的方法,实现了不等极距结构的最佳设计;通过研究辅助槽深、槽宽、槽型变化对推力波动的影响,结果表明矩形辅助槽具有最优的抑制齿槽力的效果。上述优化设计方法均取得较好的抑制推力波动的效果,为高温超导磁浮直线电机优化设计提供了理论依据。最后,基于大系统电机设计方法,设计了同类型小型样机,并搭建了永磁同步直线电机样机实验平台,对该电机运行效果进行实验分析,并与仿真结果对比;实验结果与仿真分析具有一致性,且验证了本文电机设计的正确性。