但是，由于超导绕组必须运行在液氦或液氮温区，同时又因超导绕组电流密度大，给电机的设计、制造和运行带来一系列新的技术问题。例如，大电流密度和高磁场的超导电机绕组设计和电磁计算，超导绕组的阻尼屏蔽结构，超导绕组的稳定性和失超保护，超导绕组低温容器的真空绝热和密封技术，超导绕组冷却技术，以及高速旋转下冷却介质输运技术等都需要研究和解决。
迄今为止，所研制的超导同步发电机只是转子励磁绕组采用超导线圈，电机的定子绕组一般仍然采用常规的铜绕组。这是因为电机的定子绕组是在50Hz工频下运行的，而超导体在交流运行条件下存在交流损耗。日本自1988年开始进行超导同步发电机研究，已研制出一台励磁绕组采用NbTi超导线绕制的70MVA超导同步发电机。这台电机采用超临界氦冷却，并于1997年成功地进行了试验。原计划准备在这基础上进一步研制200MVA超导同步发电机，但至今未进行。
1996年，美国Reliance电力公司(REC)成功研制出一台转速为1800r/min的四极高温超导同步电动机，其高温超导线圈是在27K下运行。经试验，该电动机输出功率达147kW(比设计的92kW高出60%)，其效率达97.1%。1997年，REC开展了3.7MW(5000马力)的四极高温超导电动机研究工作，目前已完成该机研制工作。2003年，美国AMSC公司和ALSTOM公司研制成功5MW高温超导单极电动机，并在模拟船舶上进行了测试。美国AMSC公司目前正在进行36.5MW、转速120r/min的船舶推进用高温超导电动机研制。美国海军期望未来的作战舰艇能使用包括高温超导电机、超导限流器、超导电缆、超导变压器在内的高温超导电力系统，美国空军也计划在新一代飞机中使用超导电机。
5.超导磁储能
超导磁储能(SMES)是利用超导线圈作储能线圈，由电网经变流器供电励磁，在线圈中产生磁场而储存能量。需要时，可经逆变器将所储存的能量送回电网或提供給其他负载用。由于超导储能线圈几乎是无损耗的，因此线圈中储存的能量可以长久储存而几乎不衰减。与其他储能系统相比，超导磁储能具有很高的转换效率(可达95%)和很快的反应速度(可达几毫秒)。正因为如此，超导磁储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷，而且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性。此外，它还可用于无功和功率因素的调节以改善系统的稳定性。
在20世纪70年代，美国等主要致力于大型超导储能技术的研究，其目的是用于电力系统负载调节和其他如军事应用。在70年代末，美国曾研制出一台30MJ超导储能装置并安装在西海岸的一条500kV输电线路上，用以消除其0.35Hz负阻尼振荡和提高其输送功率。试验取得了满意的结果，但因低温系统达不到运行要求并出现故障，致使该储能装置没能继续运行。80年代，美国军方提出一个研制20.4MWh的超导储能工程实验模型计划，并开展了预研工作，后因冷战结束，该计划也随之中止。90年代，美国为改善阿拉斯加电网的可靠性，曾提出研制1.8GJ超导储能装置计划，该项目完成了设计并开始进行预研。后因经费等原因，研制计划中止。
