能量转换与存储效率是飞轮储能系统的主要性能指标。飞轮储能的耗能部分包括风损、电机的能量转换损耗和轴承摩擦损耗等，其中轴承的摩擦损耗是影响飞轮储能效率的主要因素。永磁轴承由于其高转速、低噪声、低功耗、无摩擦、长寿命等突出优势，在飞轮储能系统中得到应用。永磁轴承力学特性包括承载能力与径向刚度，是永磁轴承最重要的性能指标。目前，永磁轴承的理论分析与结构设计还不够成熟。本论文对储能飞轮用永磁轴承的力学特性建模方法进行了研究，旨在设计出用于储能飞轮轴向卸载的永磁轴承。本文主要工作如下： （1）提出一类基于磁导法的永磁轴承轴向承载能力的简化算法。建立了永磁轴承轴向承载能力的数学模型；同时，研究了永磁轴承磁环尺寸和材料对磁阻系数的影响，给出了磁阻系数的推荐值1．28；研制了永磁轴承力学特性的测试装置，试验验证了简化算法。 （2）传统等效磁荷法与分子电流法分析永磁轴承轴向承载能力时，所建立的数学模型中存在四重积分，求解方程困难，计算工作量大。本文提出采用蒙特卡罗法进行近似计算，将求解过程大为简化。分析了几种数学模型计算值，并与试验值相比较，对几种建模方法进行了评述。 （3）研制具有大轴向承载能力的新型永磁轴承结构，基于有限元法，完成了结构参数的参数化设计，试验测试了轴向与径向承载能力及其刚度特性，与永磁体体积相同的传统型单环永磁轴承的力学特性进行比较。 研究结果表明：在轴向气隙不大时，磁导法在计算轴向磁力时精度较高，且计算过程简单，不需要再借助计算软件；相对于传统永磁轴承，新型永磁轴承的轴向承载能力有较大幅度地提高。当内外磁环的面积比接近1时，轴向磁力最火。磁环有个最佳高度值，当超过这个值时，轴向磁力将会趋于饱和。