飞轮储能系统以其效率高,储能密度高,模块性高等优势,具有广阔的发展前景。在飞轮储能系统中,能量转换的高速电机的设计以及能量储存载体飞轮的设计是决定储能性能的关键环节。本文从高速电机的电磁性能,机械强度以及飞轮轴系的设计入手,得到了一套满足设计需求的飞轮储能系统电机与飞轮轴系设计参数。本文设计选用永磁同步电机作为飞轮储能用高速电机,采用通用的高速电机设计流程,对电机的各个参数进行了选取与设计。得到了设计方案。之后通过Ansoft RMxprt进行快速建模并进行磁路法计算,得到电机的基本电磁性能。接着导入到MAXWELL 2D Design进行设计电机的场域分析。通过电机的性能参数分析发现,电机设计方案能较好满足需求。高速电机永磁体的保护一直是电机中机械强度的主要关注点之一。本文利用解析法,分别分析了过盈量对于永磁体强度的影响关系,选取了合适的过盈量;之后计算分析了护套厚度对于护套强度的影响关系,选取了合适的护套厚度。最后利用ANSYS Workbench进行了有限元计算,并对解析法与有限元法的结果进行了对比,互相验证计算结果的正确性。最后从飞轮储能储能量、飞轮轴系材料的旋转强度、由于不平衡偏心引起的轴应力以及飞轮轴系的固有频率对工作转速的限制四个方面入手,研究了飞轮储能轴系尺寸参数与上述四个因素的关系。最后以轻量化为目标,这四个因素为约束条件,对飞轮轴系尺寸参数进行了优化设计分析。得到了一套满足设计要求的轻量化飞轮轴系尺寸参数。