化石能源的日益枯竭和对环境保护问题的日益重视使得人类不断探寻可再生的清洁能源，风能作为一种最具前景的可再生能源，近几十年来得到了飞速的发展。相较于已经得到广泛发展的陆上风电，海上风电的风能资源丰富，风力平稳，风机利用率高；海上风电场一般距离用电负荷中心较近，节约了电力传输的成本；此外对于一些陆地面积有限的地区，海上风电还具有不占地的优点。但是海上风电场一般离岸较远，海上风电场建设成本高、安装难度大，后期维护不易，需要减少风机数量，提高单机容量来降低成本。作为风力发电的关键部件，高功率密度的风力发电机成为必然选择。超导风力发电机比双馈感应发电机和永磁直驱发电机体积小、重量轻，在提高风力发电机单机容量方面具有可观的前景。本文主要从以下几个方面对10MW超导直流风力发电机进行研究。
　　首先针对现有海上风力发电发展趋势及大型风力超导电机的研究进展，对不同超导风力发电机拓扑进行可行性分析。通过对比不同超导电机拓扑结构的优缺点，同时考虑海上风电的传输及风机大容量的要求，最终选择10MW超导直流电机作为本文的研究对象。
　　接着介绍了10MW超导直流电机的各个组件及组成结构，包括高温超导励磁线圈的材料选择，直流励磁系统、转子和低温冷却系统的设计。
　　然后，通过二维有限元仿真技术，对10MW超导直流电机的外径、磁负荷和极数进行系统的优化设计，对比了超导电机的有效材料成本、重量和体积，并确定最优尺寸方案。另外，本文对比了定子含铁齿绕组与气隙绕组两种拓扑的电磁性能，并分析了内外转子电磁性能的优劣性。
　　最后，确定了10MW超导直流风力发电机的设计方案，对电机的空载和负载特性进行了分析，并完成了超导直流电机的主要结构设计。