高性能永磁同步电机由于其具有体积小、转矩密度高、运行效率高等优点,在工业工程领域得到了越来越多的重视。对于风力发电机组而言,特别是大型离岸风力发电机,模块化的定子结构与单层集中绕组的绕组配置具有便于运输与安装、容错能力强、维修方便、制造周期短等优点,对发展清洁能源、提高能源利用率有重要意义。在此背景下,论文通过在两种槽极配置电机的非绕线齿中插入定子间隙的方式,完成了对传统一体式分数槽集中绕组电机的定子模块化改造,并通过有限元软件对传统一体式电机与模块化电机进行建模仿真。首先,分析了分数槽永磁电机的理论基础与数学模型,介绍了常规分数槽电机拓扑结构的几何关系,探究了分数槽电机定子铁芯中铁耗与绕组中铜耗的计算方法,分析了分数槽单层绕组、双层绕组、集中绕组与分布绕组电机槽极配合的原则,并从电机能量转换的角度,分析了分数槽电机齿槽转矩的产生机理。其次,从绕组因数最大化的角度,确定了本文的研究对象为采用单层绕组的12槽10极与12槽14极分数槽集中绕组永磁电机,详细推导了两种槽极配置下电机的绕组因数,以及模块化的定子结构对分数槽电机绕组因数的影响,确定模块化电机的定、转子结构,并使用有限元软件完成了对电机拓扑结构的合理性检验,最终确定电机的详细参数与设计方案。最后,使用有限元软件对所建立的电机模型进行电磁特性、转矩特性与损耗特性的分析,并分别计算出四种电机的运行效率,明确了模块化电机定子间隙的存在会改变定子磁路,从而影响电机的性能。结果表明,定子间隙的存在提升了12槽14极电机的绕组因数、输出转矩,运行效率等,说明相对于12槽10极,12槽14极分数槽集中绕组电机更适合进行模块化改造。