1、飛輪儲能系統是一種機械儲能方式的儲能裝置，具有體積小、質量輕，能量密度高，能量轉換效率高，壽命長，可靠性好，“零”污染等諸多優(yōu)點，其已在軍事、航空航天等領域得到應用，擁有巨大的應用前景。學位論文在課題組現有研究成果的基礎上，基于減小飛輪儲能系統體積，減輕飛輪儲能系統質量的目的，主要做了如下幾個方面的研究：
　　針對現有的飛輪儲能系統結構，提出了一體化飛輪儲能系統結構方案。一體化飛輪儲能系統是指將飛輪儲能系統的電機和飛輪轉子集成在一

2、起所形成的新的儲能裝置。該結構方案擁有更小的體積、質量，可提高系統的能量密度、效率、散熱能力、使用壽命，減小損耗等優(yōu)點。
　　介紹Halbach陣列的形成原理、特點、制造方法。分析曲面Halbach陣列——矩形圓柱Halbach陣列和扇形圓柱Halbach陣列磁場分布特點，扇形圓柱Halbach陣列更適用于旋轉電機。分析相同條件下Halbach陣列電機和永磁同步電機的性能，對比分析可知，Halbach陣列電機的氣隙磁密是永磁同步電

3、機氣隙磁密的3.6倍，而且氣隙磁密的正弦性也更好；高階諧波對基波的影響Halbach陣列電機要小于永磁同步電機；Halbach陣列電機轉子的轉矩是永磁同步電機電機轉子轉矩的5.35倍。Halbach陣列電機的性能要優(yōu)于永磁同步電機。
　　對一體化飛輪儲能系統的永磁軸承拓撲結構進行了分析，列舉所有可能的軸承拓撲結構情況，并對各種情況分類為徑向、軸向、向心軸承三類中一種。根據任意形狀永磁體空間磁場分布解析式，推導軸承外圈永磁體在軸向磁

4、場分布解析式，在Z=5mm處磁感應強度最大。以徑向永磁軸承為列，根據分子電流學說，建立軸承空間模型，推導徑向力的解析式。定義徑向力密度作為衡量軸承性能的評價量。分析軸承結構參數對軸承性能的影響，為提高軸承承載能力，應增加軸承高度、軸承外圈永磁體外徑、軸承內圈永磁體內徑，減小軸承外圈永磁體內徑、軸承內圈外徑。
　　針對一體化飛輪儲能系統復雜的耦合磁場，分析了系統磁場優(yōu)化前后磁場分布、耦合磁場對軸承承載能力影響、飛輪受力情況。對比分析