21世纪以来,环境和能源问题己成为全球关注的重要话题。能量存储是实现能源高效利用、解决能源危机的一个重要途径。飞轮储能作为高效绿色储能器的代表,广泛应用于电动汽车、风力发电、UPS电源、轨道交通等领域,尤其在汽车上的应用有着巨大潜力。本文针对目前飞轮储能装置中存在的问题,创新提出将飞轮和磁力耦合传动机构相结合的飞轮储能新传动装置(FES-MCD),该装置兼具电驱式和机械式飞轮储能系统的功能。课题主要研究工作包括:通过对比现有电驱式和机械式飞轮储能装置的优缺点,设计出一种利用磁力耦合传动的FES-MCD,从磁场分析角度对装置核心部件—磁力耦合传动机构的传动原理进行分析,利用图解法分析装置的运行特性,为FES-MCD的设计提供理论基础。将FES-MCD与双转子电机相结合,提出一种FES-MCD改进型EV动力系统。详细分析了该系统在不同工况下的工作模式,并建立系统的动力学模型,结合系统在某款电动汽车上的应用需求,提取FES-MCD样机的性能目标设计参数,完成对FES-MCD的整体结构设计和关键部件的强度分析。对V型内置式永磁转子的结构参数进行优化。基于离心力和变形协调机理,推导出V型内置式永磁转子受力解析表达式,并通过有限元模拟,对比验证解析法的正确性。利用响应面法定量分析两对极V内置式永磁转子的电磁性能,得到转子各结构参数与峰值转矩的拟合函数关系式。最后基于转子结构性能和电磁性能的提高,建立多目标优化模型,为磁齿轮中的V型内置式永磁转子的结构优化提供参考。对样机进行仿真试验研究,分析其稳态特性及在启动、储能、放能工况时各转子的动态响应特性。利用Maxwell软件分析磁力耦合传动机构的内、中、外三层气隙磁场分布特性及转子峰值转矩。利用时步有限元法建立装置的联合仿真模型,实现对三转子的控制及磁力耦合的联合仿真计算,结果表明FES-MCD的运行特性与理论分析相符。