中速磁悬浮列车具有运行半径小、爬坡能力强、维护费用低和安全系数高等优点,成为未来城市与城际交通很强的竞争方案,应用前景良好,2016年被列入国家重点研发计划。牵引直线电机是中速磁悬浮列车的关键技术之一,长定子Halbach磁极空心永磁直线同步电机（IPMLSM）能较好地解决现有短初级LIM（Linear Induction Motor）提速所带来的相关问题。本文围绕长定子Halbach磁极IPMLSM的设计与分析展开,主要工作如下:首先,介绍了中速磁悬浮的牵引方案,给出了直线电机的初步设计主要参数。利用经典模型计算出不同速度下列车的运行阻力,根据性能指标需求给出了牵引动力要求。分析了短定子LIM提速带来的法向力、端部效应和低效率、低功率因数的问题以及选择IPMLSM的原因,结合牵引及悬浮方案的尺寸限制,得出了长定子Halbach磁极IPMLSM的设计要求。其次,阐述了长定子Halbach磁极IPMLSM的基本结构和Halbach磁极的排列方式,对电机的工作原理进行了解释。在此基础上,采用傅里叶级数偏微分方程求解法和等效面电流叠加计算法对Halbach磁极外磁场进行了解析计算,并与有限元仿真进行了比对,显示了两种解析法的优缺点。随后给出了推力、法向力以及空载反电势的解析式。最后,通过对长定子Halbach磁极IPMLSM电枢磁场的解析计算,得出电机的电抗和漏抗,与相量图结合得到电机端电压、功率因数和牵引效率的分析方法。分析了主要参数包括气隙长度、极距和永磁体高度、导体半径以及定子分段长度对电机性能的影响,并给出了各个参数的优化方向。在此基础上,采用多目标遗传算法对长定子Halbach磁极IPMLSM结构进行了全局优化,并建立了三维有限元模型进行了验证。