飞轮电池是一种储能密度高、适应性强、应用范围广、效率高、长寿命、无污染和维修花费低的机械储能装置。随着20 世纪90年代以来高强度纤维材料、低损耗轴承、电力电子学三方面技术的发展，飞轮储能的技术研究和应用研究日益深入。 目前国内外的研究大多集中于原型装置，充放电转换电路的设计及控制，磁悬浮支撑、飞轮本体以及其在航空、电力等领域的应用。本论文在前述研究基础上，对集成式电动/发电机及其控制电路从结构、控制策略及性能出发基于效率最优进行分析设计，减少电机、电路损耗，从而提高整个系统的储能效率。 论文首先确定了集成式电动/发电机的电机方案，然后结合其在飞轮电池中电动和发电的双功能特点，应用传统磁路计算结合RMxprt软件通过参数分析优化，设计了电动和发电效率最优的集成式永磁同步电机，接着应用Maxwell软件对Halbach 阵列磁体性能以及Halbach 永磁电机磁场分布进行了有限元分析，结果表明halbach 阵列永磁电机转子铁耗有所降低，更加适合飞轮电池的应用。 论文最后对集成电机控制电路（即飞轮电池能量转换电路）进行了分析。电动（充电）过程采用空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略驱动功率管器件，在matlab/simulink中仿真获得良好电机的动态稳态性能，然后对电路中开关管的开关频率、通过的电流状态进行分析，总结了采用不同零矢量分割方式的SVPWM 对电路损耗的影响。对于发电（放电）过程采用基于有源功率因数校正（APFC）环节的升压式AC-DC转换电路，使得输入功率因数及电流总谐波畸变率降低，从而降低放电时电机的损耗。