高速磁浮列车使用电磁力驱动列车前进且车辆的动能来自于轨道上的直线电机,有效避免了轮轨黏着力和接触式受电设备对车辆速度的限制,已经成为轨道交通领域向更高运行速度发展的必然选择。由于高温超导材料具有较高的载流能力、较低的励磁损耗和优越的磁场输出特性,可以大幅提升直线电机的推力密度与功率因数,并且在较大的运行气隙条件下仍可保持较高的推力输出,是高速磁浮轨道交通系统的理想选择。超导磁体和电机定子的性能对高温超导直线驱动电机起到至关重要的作用,因此是高温超导直线驱动技术相关研究的关键所在。本文以无绝缘高温超导磁体在空心绕组上方的电磁力为研究对象,采用有限元仿真计算与实验测试相结合的研究方法,开展了应用于高速磁浮交通的高温超导直线电机的初级定子的绕组结构设计、无绝缘高温超导线圈结构参数设计、高温超导电机有限元建模和实验样机制作等研究,对比分析了空心和有铁芯的高温超导直线电机的电磁力特性。首先在初级绕组设计时对比了集中式与分布式绕组各自的性能特点与应用优势,采用了高次谐波含量较低、磁动势正弦性更好的双层叠绕分布式绕组,设计了定子绕组的电路结构、接线方式等电气参数。基于涂层高温超导带材的机械加工性能与超导线圈的自场特性等理论参数,完成了无绝缘高温超导线圈结构参数的设计。根据超导直线电机初级的绕组结构和无绝缘高温超导线圈的几何参数,同时考虑高温超导材料的非线性E-J关系,建立了用于计算高温超导直线电机电磁力的二维有限元仿真模型。其次,根据空心和有铁芯直线电机初级绕组的设计参数和特性需求,分别对两种形式的定子样机进行了设计制作。除此以外,根据有绝缘和无绝缘的涂层高温超导线圈的绕制工艺和技术特点的对比结果,设计制作了线圈的环氧骨架及其机械式夹装机构并以无绝缘方法完成了两个高温超导线圈的绕制工作。最后,搭建了应用于高温超导直线电机的电磁力实验测试系统,研究了直线电机定子电流大小对电机推进力的影响,发现大气隙条件下空心电机仍能实现较好的推力输出。有铁芯和空心直线电机法向电磁力测试结果验证了空心直线电机不存在电磁吸引力等问题,同时具有电磁力波动小、运行稳定性高等优势,因此空心超导直线电机具有更好的应用前景。