飞轮储能系统正朝着高存储容量、高储能密度的方向发展，随之而来的是飞轮转子质量和体积的不断增大，转速的不断提高，造成支承困难、能耗增加问题越加突出，支承问题极大的限制飞轮储能系统的进一步发展和应用，如何实现高转速大飞轮的高效、稳定、可靠支承是目前亟待解决的关键问题。　　 为了解决该问题，论文在国家自然科学基金(61074019)资助下，对飞轮储能支承系统进行了研究，创造性的将磁悬浮开关磁阻电机应用于支承系统，将磁悬浮支承与传动电机相结合，提出了基于磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能复合悬浮支承方案，该方案由飞轮支承及传动用磁悬浮开关磁阻电机、飞轮支承用径轴向混合磁轴承和飞轮卸载永磁轴承三个部分组成。　　 采用单绕组磁悬浮开关磁阻电机实现电动、发电和径向悬浮，永磁卸载轴承卸载飞轮重量，再辅以混合磁轴承克服径轴向动载荷，实现了飞轮转子五自由度全悬浮。该方案结构简单坚固，固定在转轴上的电机转子和轴承转子仅为导磁铁心，特别适合于高速运行，而且采用磁悬浮开关磁阻电机省去了一个径向磁轴承，使得轴向长度缩短，这将更有利于提高飞轮的最高转速，进一步促进飞轮储能高速化、大容量方向发展。　　 通过比较，选用12/8极单绕组磁悬浮开关磁阻电机作为飞轮支承及传动用电机，提高了临界转速，绕组利用率高，极大的降低了功耗。针对12/8极单绕组磁悬浮开关磁阻电机，提出了一种新型的径向力数学模型，它充分考虑了各定子极通过的磁通和相互垂直方向偏移量对径向力的影响，准确的描述了电机的径向力特性。结合有限元仿真软件Ansoft完成了电磁参数的优化设计，并通过仿真验证了数学模型的正确性。　　 飞轮支承用径轴向混合磁轴承采用永磁体提供静态偏置磁场，并将轴向磁轴承与径向磁轴承集成到一起，大大减小了功耗及磁轴承的体积，节约了成本。本文阐述了其结构及工作原理，结合Ansoft建立了精确的线性化模型，并对其承载能力进行了分析，完成了参数设计，通过有限元仿真验证了参数设计和数学模型的正确性。　　 飞轮转子的重力作为不变的静载荷，采用飞轮卸载永磁轴承卸载之后极大的降低了混合磁轴承的功耗。结合Ansoft，分析了不同充磁方式下永磁体磁化长度、磁极宽度对卸载力的影响，确定了充磁方案，建立了卸载力模型，在此基础上，完成了飞轮卸载永磁轴承的参数优化设计，达到了预期的设计目标，并对不同气隙下卸载力大小的变化进行了仿真分析。关键词:飞轮储能，单绕组磁悬浮开关磁阻电机，复合悬浮支承，径轴向混合磁轴承，卸载永磁轴承，有限元分析