液化天然气(LNG)以其清洁环保的属性得到了各国的广泛应用,我国LNG进口量逐年增加。LNG泵在转运输送LNG的过程中得到了大量应用,LNG泵用电机作为泵的核心动力元件,高转速工作在低温环境下,因此针对LNG泵用低温高速永磁电机的性能研究具有理论和实际意义。结合低温环境的要求,论述了低温下定子绕组与永磁体电磁属性的变化特点,构建了电机瞬态电磁场路耦合有限元数学模型,计算对比了电机在低温与常温环境下的空载气隙磁密、永磁体表面磁密、空载反电势以及谐波电磁转矩的区别,电磁场性能的合理性证明了电机电磁设计与模型建立的准确性。针对低温高速永磁电机工作转速高、损耗大的问题,研究了低温高速永磁电机三维电磁场与涡流损耗的分布特征及变化规律。揭示了低温高速永磁电机端部磁场的衰减规律,采用三维有限元法分析了护套属性对转子涡流损耗的影响,探索了低温与常温环境下永磁体涡流损耗的差异性,研究了电流换相动态过渡过程永磁体与护套三维涡流电密的瞬时变化特性,并进一步分析计算了永磁体与护套分段对转子涡流损耗的削弱效果。针对低温环境下电机材料属性变化对电磁力特性产生影响的问题,研究了低温高速永磁电机偏心故障前后动态电磁力的分布特征及变化规律。建立了偏心故障有限元法与麦克斯韦张量法相结合的动态电磁力计算模型,计算了护套表面位置处、定子齿顶及定子齿壁的动态电磁力,分析其与常温下电磁力分布的差异性,定量阐述了偏心故障后电磁力的演变规律与应力集中位置。从气隙电磁力时空特性以及电磁转矩的角度验证了电磁力计算结果的准确性。计及涡流反作用的影响时,采用虚位移法与麦克斯韦张量法得到的电磁转矩计算结果的一致性,证明了电磁力与涡流损耗计算结果的合理性。本文涉及的计算方法与研究内容可为同类电机的设计及运行性能分析提供借鉴。