本世纪以来,航空航天、电动汽车和轨道交通等领域的快速发展推动驱动电机朝高转矩密度和高功率密度方向发展。定子永磁型磁场调制电机由于永磁体和电枢绕组位于定子侧,易于实现永磁体和绕组的热管理,有利于提高电流密度,从而提升电机的功率密度。因此,该类电机在高速大功率的工业应用中具有潜在的发展前景。目前,为了提升定子永磁型磁场调制电机的转矩密度,国内外的学者们提出了一系列新型的电机拓扑,但是此类电机的拓扑设计尚不完善,其转矩密度存在较大的提升空间。本文从电磁分析方法和拓扑结构研究的角度,对定子永磁型磁场调制电机的现有文献进行了综述。归纳了目前主流的三类分析方法:基于子域模型的方法、基于集总参数磁路模型的方法和基于磁动势磁导模型的方法。主要介绍了双凸极永磁电机、开关磁链永磁电机和磁通反向永磁电机的发展历程。介绍了为提升转矩密度和降低转矩脉动,学术界提出的基于三种基本拓扑的主要衍生结构,并指出拓扑演变途径主要是优化励磁磁动势单元、定子磁导单元和电枢磁动势单元。本文系统地研究了定子永磁型磁场调制电机的分析与拓扑构造方法,提出了系列新型的高转矩密度定子永磁型磁场调制电机拓扑,并通过解析推导、有限元分析和样机实验测试等手段对其电磁性能进行了分析和验证,取得了阶段性的研究成果,具体如下:（1）提出了基于气隙功率流的磁场调制效应定量分析方法,基于此,指出了定子永磁型磁场调制电机转矩密度受限的原因,从而进一步提出转矩密度的提升方法。针对定子永磁型磁场调制电机的各功能单元,提出了多谐波和多励磁源的励磁磁动势单元、多谐波定子磁导单元、非常规的电枢磁动势单元的拓扑构造方法。阐述了构造多谐波型拓扑的两种方法:直接叠加法和间接构造法。（2）基于定子永磁型磁场调制电机功能单元的拓扑构造方法,提出了一类多谐波单励磁源磁场调制电机,并介绍了其两种基本拓扑结构:表贴式多谐波单励磁源磁场调制电机和交替极多谐波单励磁源磁场调制电机。针对上述两种电机,在分析基本工作原理的基础上,对它们的电磁性能进行了分析,并研究了主要设计参数对转矩性能的影响。指出了表贴式多谐波单励磁源磁场调制电机的反电势、转矩和永磁体利用率均高于不对称定子极磁通反向永磁电机。制作并测试了一台交替极多谐波单励磁源磁场调制样机,与传统的交替极磁通反向永磁电机相比,该拓扑转矩密度提升了55%。（3）基于多励磁源型的拓扑构造方法,提出了一类多励磁源磁场调制电机,并介绍了其两种基本拓扑结构:交替极多励磁源磁场调制电机和分裂齿多励磁源磁场调制电机。在阐述基本工作原理的基础上,分析了这两种电机的电磁性能,还研究了主要设计参数对转矩性能的影响。与传统的交替极开关磁链永磁电机相比,交替极多励磁源磁场调制电机通过定向增强等效磁动势的主要工作次谐波幅值,转矩密度提升幅度达18%。制作并测试了一台分裂齿多励磁源磁场调制样机,与传统的分裂齿开关磁链永磁电机相比,该拓扑的转矩密度提升幅度达30%。综上,本文提出了基于气隙功率流的磁场调制效应定量分析方法,基于此提出了定子永磁型磁场调制电机的转矩密度提升策略。提出了四种高转矩密度的定子永磁型磁场调制电机,并通过仿真分析和样机实验验证了这些拓扑的转矩密度优势。