飞轮储能是一种储能性能高、使用寿命长并且对环境友好的一种储能技术。飞轮储能磁力耦合装置（FES-MCD）结合飞轮储能系统与磁齿轮的原理,设计磁力耦合传动机构传递能量,解决了传统机械式飞轮储能系统有摩擦损耗、电气式飞轮储能系统能量损失大等缺点。文章基于FES-MCD的设计,着重研究其应用于电动汽车时的强度及平衡性问题,主要研究内容如下:首先,对FES-MCD传动原理及结构进行分析。研究内外转子以及旋转磁场三者转速关系;基于FES-MCD在某台电动汽车上使用的性能要求,完成装置内外转子的几个关键结构参数以及装置整体结构尺寸的计算。第二,对FES-MCD工作应力最大的内转子强度进行研究。依据弹性力学理论推导了高速旋转下永磁体和保护套的应力计算公式,使用ANSYS Workbench分析应力分布,并研究保护套厚度、转速、过盈量对保护套径向应力与切向应力的影响;对提出的含填充胶内永磁转子应力与另两种现有转子进行对比,确定了内转子有足够的机械强度。第三,研究FES-MCD的固有频率及其临界转速特性。基于转子动力学理论,建立内外转子数值模型,计算FES-MCD各转子固有频率及临界转速;对内外转子以及箱体进行模态分析,对比验证固有频率与临界转速值,确定三者不产生共振;对振动耦合下转子转速、刚度变化对转子临界转速的影响进行了分析和研究。最后,研究FES-MCD不平衡响应特性。计算内外转子不平衡量,将不平衡激励分别施加在内外转子、和转子耦合系统,研究装置不平衡响应特性,结果证明箱体连接板的存在使内外转子的不平衡响应特性相互影响;根据装置结构参数,搭建实验平台进行不平衡响应实验,测得样机在不同旋转激励下的振动情况,把实验结果与仿真结果进行对比分析,实验结果与理论研究结果相符合。