储能飞轮是一种新型高效能量存储与转换装置,具有使用寿命高、储能量大、能量转换效率高、无污染等优点,应用前景十分广阔。储能飞轮技术是一个多学科交叉融合的高科技技术,涉及到机械、电力电子技术、控制技术、磁技术、真空技术以及复合材料技术等,是未来储能技术的重要发展方向之一,研究内容十分丰富。本文课题来源于合肥工业大学能源所的预研项目,内容主要包括飞轮转子应力分析与设计计算、复合材料飞轮轮毂尺寸优化、磁力计算、系统动力学研究。飞轮转子是储能飞轮系统的核心部件,是能量的载体。对不同材料的飞轮转子进行应力分析与比较,推导出应力计算公式,得到飞轮转子的应力分布,为飞轮转子的设计计算提供理论依据。复合材料具有很高的比强度,是储能飞轮的首选材料。轮毂作为复合材料飞轮的重要组成之一,其设计工作同样十分重要。利用有限元分析软件,优化轮毂在额定转速下的最大外轮廓体积,提高轮毂的承载能力。磁力轴承能够降低传统轴承的损耗、提高飞轮转子的旋转速度,是储能飞轮系统的关键部件之一。飞轮磁力轴承包括永磁轴承与电磁轴承。只有永磁体构成的永磁轴承系统是不能实现6个自由度稳定的,永磁轴承必须与机械轴承或电磁轴承相配合才能实现转子的稳定旋转。磁力与刚度是磁力轴承非常重要的两个要素,同时影响着系统的动力学性能。从场能理论出发推导出永磁轴承与电磁轴承的磁力与刚度,为磁力轴承的设计计算提供理论依据。系统的动力学特性主要与其模态参数有关,模态分析理论是结构动力学分析的基础。运用动力学相关知识对储能飞轮系统进行动力学分析,利用有限元分析软件对模型进行相关处理,利用弹簧阻尼单元模拟磁轴承,计算系统的模态与振型,并将计算模态与实验模态进行对比。根据分析结果可以有效预估系统的振动特性,为结构优化与性能改进提供理论依据。储能飞轮是一种绿色环保的储能装置,具有重大的应用价值。