随着陆上风电产业发展的逐步成熟,风电的发展重心正逐渐转向海上风能的开发。为了提高海上风电的可靠性与经济性,大容量直驱化成为海上风力发电机的主要发展趋势。但是大功率直驱风力发电机由于额定转速低,其体积和重量远高于传统的非直驱式机组,在电机的设计、制造与运输安装等方面都面临巨大挑战。超导电机因其具有转矩密度大、重量轻、体积小和效率高等优点,为大容量直驱式海上风电机组的产业化提供了潜在解决方案。但是传统电励磁超导同步电机由于存在旋转励磁或旋转电枢绕组,不可避免地引入了旋转供电、旋转冷却或电刷滑环等装置,很大程度上增加了电机系统结构的复杂性,并降低了系统的可靠性。双定子磁场调制电机具有无旋转绕组的结构,且系统简单可靠。在此背景下,本文对大型双定子超导磁场调制风力发电机的关键设计技术进行了深入研究,主要研究内容和贡献如下:（1）针对超导同步电机存在旋转绕组的问题,提出了整数槽分布式绕组结构的双定子超导磁场调制电机拓扑。在此基础上,对大型双定子超导磁场调制发电机的可行性进行了验证,并完成了双定子超导磁场调制发电机的电磁性能分析与电磁方案设计。本文首先对国内外现有超导电机的结构与工作原理进行了回顾与总结,并根据各类拓扑基本性能的对比,选定双定子超导磁场调制电机作为本文的研究拓扑。其次,基于经典磁场调制理论,对双定子磁场调制电机的工作特点进行了深入研究,解释了励磁与电枢绕组同时静止时电机仍能完成机电能量转换的原因。此外,对大型双定子磁场调制电机不同的衍生拓扑及电枢绕组结构进行了详细的对比研究,并由此提出了整数槽分布式绕组结构的双定子超导磁场调制电机拓扑。同时详细阐述了该拓扑的电磁设计流程,并完成了大型双定子磁场调制电机的优化设计。（2）针对双定子超导磁场调制电机交流损耗较大的问题,提出了采用铜屏蔽层与磁通分流器的组合方案来抑制超导线圈的交流损耗,并取得了良好的抑制效果。首先,通过对超导线圈周围交变磁场的分析,解释了该电机超导线圈存在较大交流损耗的原因。其次,对高温超导带材交流损耗的各向异性进行分析,得到了影响交流损耗大小的主要参数,同时为了准确并快速计算电机中超导线圈的交流损耗大小,建立了基于T-A方程组的全耦合有限元仿真模型。在此基础上,提出了两种抑制超导线圈交流损耗的方法,并对各方法的抑制效果进行了详细研究。最后,通过采用铜屏蔽层与磁通分流器的组合方案,完成了对交流损耗的抑制。（3）针对电机模块化低温恒温器结构紧凑的要求,提出了一种简单可靠且安装方便的低温恒温器结构。基于对超导线圈交流损耗的分析与电机的工作特点,对低温恒温器的组成部件进行了设计与分析。为了便于安装,提出了挤压式的支撑结构,通过恒温器外壁的分段组装,解决了恒温器支撑结构安装困难的问题。在完成结构设计的基础上,提出了分布式冷却方案,并完成了低温恒温器冷却功率的计算及超导线圈热稳定性的评估。（4）完成了10 MW双定子超导磁场调制发电机的整体设计方案,包括电机的详细尺寸及各部件的重量与成本。其次,通过将双定子超导磁场调制电机的性能参数与现有的10 MW超导同步电机方案的对比,证明了大型双定子超导磁场调制风力发电机的可行性及其应用潜力。此外,对风机在不同风况及转子转速下的运行特性进行了研究。综上,本文从理论分析、电磁设计、交流损耗抑制及低温恒温器设计等方面对大型双定子超导磁场调制电机进行了深入研究,完成了10 MW双定子超导磁场调制发电机的设计方案,为大型海上超导风力发电机的发展提供了理论支持与技术指导。