单边直线感应电机结构简单，坚固耐用，散热良好，能够直接产生直线机械运动，不需要中间传动转换装置，在工业生产、城市轨道交通车辆以及磁悬浮列车等交通运输系统中有广泛应用。但是在单边直线感应电机中，初级和次级之间产生的法向力将对直线电机的运行特性、控制策略等方面产生影响。本文以轨道交通用单边直线感应电机为研究对象，从多层行波电磁场法、电磁场有限元法和实验验证三个方面，对单边直线感应电机的法向力特性进行了深入研究。　　 首先以解析法为基础，对单边直线感应电机的边端效应、法向力进行了定量分析。针对电机特性分析中使用的有限元方法，考察了有限元软件的时间步长设置对计算精度、计算时间的影响，对比了麦克斯韦应力法与虚位移法在计算电机的力问题上各自的主要特点。　　 其次，采用多层行波电磁场理论对单边直线感应电机的法向力特性计算进行了深入研究。从基本电磁场方程出发，在单边直线感应电机多层行波电磁场模型上，推导了相关电磁场量的基本关系。在单边直线感应电机五区域多层行波计算模型基础上，推导了单边直线感应电机多区域模型的法向力计算公式，指出了五区域模型与多区域模型在法向力计算上的异同。证明了多层行波电磁场理论的本质是对模型中处于不同层上的材料参数的准确考虑。针对多层行波电磁场理论中比较关心的材料电导率和磁导率，分别进行了分析。由于铁磁材料的非线性磁化曲线，即使在正弦磁场强度激励下也会得到非正弦的磁感应强度响应，故多层行波电磁场理论中使用的磁导率需要进行校正。论文也阐述了等效磁能积方法的基本原理，并给出了等效磁能积法在多层行波电磁场理论应用中的具体算法，该算法用MATLAB编程实现。　　 最后，对单边直线感应电机的法向力进行了仿真研究和实验验证。使用有限元法分析了次级不同导电结构单边直线感应电机的磁场分布，并计算了这几种类型电机的气隙磁通和法向力，为相关类型电机的设计给出了基本依据。并采用多层行波电磁场方法，对次级背铁取不同的电导率和磁导率时的法向力特性进行了分析，获得了次级背铁不同分层数下的法向力特性。由多层行波电磁场理论计算得到的法向力特性与有限元方法仿真得到的法向力特性进行了对比，并在一弧形旋转电机实验装置上验证了仿真得到的法向力特性。