高温超导电机具有高可靠性、高功率密度和高效率的优势。但传统上超导电机大部分都是在转子结构上采用超导线圈或超导块材来发挥永磁体的作用，在电机高速运行时转子上的高温超导线圈或块材会承受较大的离心力，导致超导材料临界电流下降，影响超导电机的性能，此外转子冷却系统需采用动密封结构，导致电机的结构进一步复杂化而限制了转子的高速运行。本文提出了一种电枢超导型高温超导感应电机可以解决这些问题，实现高功率密度、高效率、冷却简单和成本低的需求。围绕该高温超导感应电机的电磁机理、参数分析、超导绕组交流损耗、设计原理及系统结构、结构优化设计等开展了深入的研究。全文的主要内容如下:
　　针对高温超导感应电机中由于采用非线性超导材料导致传统电机矢量分析法准确性存疑的问题，本文提出了LR电路微分方程数值解法研究高温超导感应电机的电磁机理。针对高温超导材料电磁本构关系，揭示了高温超导材料的电阻率变化规律，研究了高温超导体的磁场透入和电流分布的规律特点;结合超导材料E-J法则，推导出了定子电流和转子电流的常微分方程LR形式，采用了欧拉法解常微分方程的办法对微分方程组进行离散化，得到了电机定子电流和转子电流的离散化形式;结合Power-Law法则，推导出了转子超导型感应电机转子电阻表达式和电枢超导型感应电机电枢电阻表达式，并分别对转子超导型高温超导感应电机、电枢超导型高温超导感应电机和全超导型高温超导感应电机等电磁特性及运行性能进行了研究。结果表明，转子超导型和全超导型的转子电流峰值与临界电流的比值均大于1，存在超导体失超的风险。
　　针对高温超导材料存在背景磁场依赖性和各向异性的问题，结合本文超导感应电机所采用的双层绕组结构，提出了双重镜像法来建立开口矩形槽内漏磁场垂直方向和水平方向的解析模型，利用该模型研究了超导线圈在传输不同电流情况下磁场分布规律;揭示了开口矩形槽电磁结构参数对槽内超导线圈所受表面磁场的影响规律。研究结果表明，适当增大槽宽尺寸可以有效降低超导线圈表面所受最大磁场，传输电流和线圈匝数均能够近乎线性增大超导线圈表面所受最大磁场。
　　针对超导带材宽厚比大特别是在计算3D超导线圈的交流损耗时带来的计算困难问题，提出了T-A方程组模型研究跑道型超导线圈3D模型的交流损耗规律。从超导材料交流损耗的基本理论出发，建立了超导材料交流损耗的解析计算模型，利用解析法计算了不同影响因素的交流损耗;结合本文所用的超导线圈结构及超导材料技术参数，估算了超导线圈的临界电流大小;利用T-A方程组研究了在不同n值、不同传输电流、不同频率和不同线圈结构尺寸下超导线圈的传输交流损耗。研究结果表明了T-A数学模型的可信度。
　　提出了电枢超导型高温超导感应电机的数学模型原理。设计出了电机的各部件电磁参数，通过电机电压电流、气隙大小、绕组电密、最大转矩等不同参数的研究，得到了电机的最佳性能参数;针对所设计参数的可靠性问题，利用有限元方法对电机的运行性能进行分析。研究结果表明，所设计的电机参数基本能满足性能要求。
　　提出了一种非金属低温保持容器结构解决定转子之间采用金属低温保持容器会产生涡流损耗导致电机性能降低的问题。介绍了电枢型高温超导感应电机的定子、转子、超导线圈、低温保持系统等加工及制作工艺;搭建了高温超导带材和线圈的临界电流测试系统和交流损耗测试系统，对高温超导带材和线圈进行临界电流测试和交流损耗测试。测试结果证明了电枢超导型超导电机方案的理论分析的正确性和有效性。
　　针对超导绕组的排列结构导致槽部漏磁场偏大的问题，提出了矩形齿结构的槽型加以解决，有效避免了线圈端部交叉，优化了磁力线分布，同等尺寸下可以增加更多定子槽数;针对定子铁芯存在导致电机重量偏大的问题，提出了一种无铁芯结构，研究了其电磁性能并进行了优化，研究结果表明了这种结构的合理性和有效性。