模拟空间微重力实验的电磁弹射系统要求其电磁推进装置必须在较短的弹射行程内产生出足够大且平稳的电磁推力。双边型长初级直线感应电机具有次级质量轻(当负载和推力一定时,可获得尽量大的加速度)、推力波动小、次级所受法向合力为零、可靠性高的特点,能够满足模拟空间微重力实验系统的大推力要求,因而针对双边型长初级直线感应电机电磁推力特性的研究具有重要的工程应用价值。本文以模拟微重力实验装置电磁弹射用的一台双边型长初级直线感应电机为例,对直线感应电机的一维场解析计算、电磁设计方法及结构参数对电机性能的影响进行了研究,并进行了电机的多目标优化。主要包括以下内容:首先根据电磁场理论,通过对初级行波电流层和次级电流的微分运算,推导出计及端部效应的双边型长初级直线感应电机气隙磁密的解析表达式,并从理论的解析角度分析影响推力波动的各项因素。为了削弱端部效应对推力波动的影响,改进绕组排列形式,即采用发卡式全填充绕组以改善气隙磁密分布的正弦性,并得到绕组改进后的气隙磁密的解析表达,同时,以一台现有电机为例,对改进绕组前后电机气隙磁密的正弦性进行验证。最后,在一维场解析计算的基础上,依据场、路计算复功率平衡原则,推导出计及磁场后退分量的等效电路。其次,根据直线感应电机的设计原则和实际电机的性能指标要求,基于磁路计算方法,对一台双边型长初级直线感应电机的结构参数进行设计。并利用有限元电磁场仿真软件对设计电机的空载、额定负载及降频起动运行时的各项电磁特性进行了2D有限元计算和分析。然后,研究初级绕组形式对电机电磁推力及其波动的影响,同时综合考虑电机制造工艺的便捷性和安装运输的方便性等,选出适合模块化设计与制作的初级绕组形式——单层同心式绕组。同时,还研究了次级开槽及其结构参数(如槽宽、槽高及初、次级槽配合)变化对推力波动的影响,利用有限元参数扫描的方法实现了对次级结构的优化。最后,为实现所设计的双边型长初级直线感应电机电磁性能(电磁推力及推力波动等)的最优化,利用电机的参数化仿真模型,通过拉丁超立方采样法(Latin hypercube sampling,LHS)进行灵敏度分析。根据电磁推力及推力波动对各优化变量的敏感度,确定参与多目标优化的优化变量个数,并基于改进的粒子群算法对电机进行了多目标优化,得到一组电磁推力较高、推力波动占比低的最优解集。