随着经济社会的快速发展,能源危机变得日益严重。飞轮储能作为一种新型的储能技术,具有存储能量高、储能密度大、高效可靠无污染等优势。随着高强度复合材料的出现、电机和控制系统的不断发展以及磁悬浮轴承技术的日益完善,使得飞轮储能系统在应力水平、储能密度和动态性能方面得到了进一步提升,为飞轮储能技术带来广阔的研究空间和应用前景。通过阅读大量文献,了解飞轮储能系统的国内外研究现状,完成系统整体结构设计、飞轮应力水平分析和系统动态性能研究,对飞轮储能系统的优化有重要的指导意义。首先根据给定的技术指标,为飞轮系统确定合理的机械电气结构,完成一系列重要部件的选型,保证整个系统结构紧凑,控制良好,,运行可靠。以周向缠绕复合材料飞轮为研究对象,建立整个飞轮转子的几何模型,结合复合材料力学知识完成飞轮运动平衡方程的建立,并最终得到飞轮转子径向应力和环向应力的理论表达式,为飞轮的应力分析奠定理论基础。利用ANSYS Workbench有限元软件对单层和多层飞轮转子的应力进行详细的分析。对于单层飞轮转子,分析弹性模量比、内外半径比和泊松比对飞轮径向应力和环向应力的影响；对于多层飞轮转子,分析多层同构和多层异构情况下飞轮转子应力的变化。同时还考虑径向厚度和层间过盈量对应力的影响。最后通过对转子动力学和模态分析理论的了解,利用ANSYS Workbench软件对飞轮转子系统进行模态分析,得到系统的固有频率和振型。同时对影响系统临界转速的因素作了详细分析,包括飞轮轴的结构尺寸、陀螺效应、电磁轴承的刚度和阻尼,通过对比分析数据,找到各因素对临界转速的影响规律,从而优化参数,改善系统的振动特性。