為了較清楚的展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把旋轉(zhuǎn)部分分離出來顯示，見圖2。

1-主軸   ???2-電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯 ? ??3-轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌永磁體   ??4-飛輪轉(zhuǎn)子   ??5-機(jī)械軸承
6-電機(jī)定子繞組 ?  ???7-機(jī)械軸承 ?   ???8-徑向磁懸浮軸承   ?  ??9-電機(jī)散熱片
10-電機(jī)定子鐵芯 ?   ?11-密封殼體 ?   ??12-軸向磁懸浮軸承與徑向磁懸浮軸承

下面就主要部件做簡(jiǎn)單介紹。

飛輪轉(zhuǎn)子的輪轂與輪緣采用整體結(jié)構(gòu)。飛輪可采用剛性材料（鋼材）制作，質(zhì)量大但強(qiáng)度不高，限制轉(zhuǎn)速的提高。而采用高強(qiáng)度復(fù)合材料的飛輪轉(zhuǎn)子，雖質(zhì)量較輕但轉(zhuǎn)速得到了成倍提高，前面說過飛輪的動(dòng)能是與轉(zhuǎn)速的平方成正比，所以能使飛輪有更高的儲(chǔ)能量與儲(chǔ)能密度，而且設(shè)備的質(zhì)量也降低了。以碳纖維為代表的復(fù)合材料具有強(qiáng)度極限大和密度低等優(yōu)勢(shì)，是目前制作高速儲(chǔ)能飛輪的主選材料。

小型高速飛輪質(zhì)量為數(shù)十公斤，大型飛輪質(zhì)量達(dá)數(shù)噸。

飛輪與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在主軸上，同步旋轉(zhuǎn)。

飛輪儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有感應(yīng)電機(jī)、磁阻電機(jī)、永磁電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)功率大，但在高速運(yùn)行時(shí)能量消耗比較大、電機(jī)的效率較低，只能用在低轉(zhuǎn)速飛輪儲(chǔ)能中；磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度高、啟動(dòng)性能好、適合高速運(yùn)行，在對(duì)運(yùn)行速度、調(diào)速范圍要求高的飛輪儲(chǔ)能領(lǐng)域有應(yīng)用。

永磁電機(jī)由于具有功率密度高、轉(zhuǎn)速范圍大以及損耗低的優(yōu)點(diǎn)，是飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)最常見的選擇，永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)參見永磁同步電動(dòng)機(jī)課件。

本模型采用永磁電機(jī)，可作電動(dòng)機(jī)又可作發(fā)電機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌有永磁體，轉(zhuǎn)子與飛輪安裝在主軸上，同步旋轉(zhuǎn)。電機(jī)定子鐵芯繞有三相繞組，定子安裝在機(jī)殼內(nèi)，機(jī)殼外有散熱片，幫助電機(jī)散熱。

一些低轉(zhuǎn)速大質(zhì)量的飛輪儲(chǔ)能裝置可用機(jī)械軸承，首先機(jī)械軸承由于會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力，降低飛輪效率。高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦損耗大，降低軸承壽命，使飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)維修頻率增加。

高速飛輪儲(chǔ)能裝置都采用磁懸浮軸承，在裝置上方有磁力徑向軸承，在裝置下方有磁力徑向軸承與磁力軸向軸承。軸向軸承支撐飛輪與電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，徑向軸承保證主軸保持在中軸線上。由于軸承轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分沒有接觸，沒有摩擦，也就沒有阻力。有關(guān)磁力軸承參見磁力軸承課件。

在主軸兩端還要有機(jī)械軸承，稱之備用安全軸承，是飛輪存儲(chǔ)單元發(fā)生故障是的備用防護(hù)技術(shù)措施。

密封殼體是飛輪存儲(chǔ)裝置的機(jī)座與外殼，為了減少飛輪旋轉(zhuǎn)受到空氣的阻力，飛輪需運(yùn)行在真空中，機(jī)殼要有很好的密封性。機(jī)殼也是重要的安全防護(hù)裝置，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪如果破裂，碎片速度接近子彈速度，所以機(jī)殼要堅(jiān)硬。故機(jī)殼也稱為真空保護(hù)罩。

下面是飛輪存儲(chǔ)裝置的旋轉(zhuǎn)演示動(dòng)畫，為了看清飛輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)畫轉(zhuǎn)速很慢，僅15rpm，實(shí)際轉(zhuǎn)速在10000rpm以上。

把電機(jī)置于飛輪輪緣的內(nèi)側(cè)，可減少單元的高度，稱之為緊湊型結(jié)構(gòu)。圖3是一個(gè)緊湊型飛輪儲(chǔ)能單元模型的剖視圖。

為了較清楚的展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把旋轉(zhuǎn)部分分離出來顯示，見圖4。

1-主軸   ???2-飛輪輪轂 ?  ??3飛輪輪緣 ?  ??4-電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯 ?? ??5-轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌永磁體 ??
6-密封殼體 ?     ?7-徑向磁懸浮軸承      ??8、9-機(jī)械軸承    ????11-電機(jī)定子繞組
10-軸向磁懸浮軸承與徑向磁懸浮軸承       ?12-電機(jī)定子鐵芯 ?    ?13-電機(jī)定子機(jī)座

下面就主要部件做簡(jiǎn)單介紹。

飛輪轉(zhuǎn)子的輪轂與輪緣采用不同材料的結(jié)構(gòu)形式。輪轂材料采用高強(qiáng)度合金制作、可采用高強(qiáng)度鋁合金（航空鋁）或及鈦合金。輪緣是飛輪主體，采用高強(qiáng)度金屬材料或碳纖維為代表的復(fù)合材料制作。

本模型采用永磁電機(jī)，可作電動(dòng)機(jī)又可作發(fā)電機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌有永磁體，轉(zhuǎn)子與飛輪安裝在主軸上，同步旋轉(zhuǎn)。電機(jī)定子鐵芯繞有三相繞組，定子安裝在定子機(jī)座內(nèi)。為了幫助電機(jī)散熱，定子機(jī)座除了支撐電機(jī)定子，還要起到幫定子散熱的功能，可以采用傳熱良好的金屬材料制作，或在機(jī)座內(nèi)通過冷卻循環(huán)管路流動(dòng)散熱介質(zhì)進(jìn)行散熱。

高速飛輪儲(chǔ)能裝置采用磁懸浮軸承，在單元上方有磁力徑向軸承與磁力軸向軸承，在裝置下方有磁力徑向軸承。在主軸兩端還有機(jī)械軸承，稱之備用安全軸承，是飛輪存儲(chǔ)單元發(fā)生故障是的備用防護(hù)技術(shù)措施。

密封殼體是飛輪存儲(chǔ)單元的機(jī)座與外殼，為了減少飛輪旋轉(zhuǎn)受到空氣的阻力，飛輪需運(yùn)行在真空中，機(jī)殼要有很好的密封性。機(jī)殼也是重要的安全防護(hù)裝置。機(jī)殼要有幫助定子機(jī)座散熱的措施。

下面是緊湊型飛輪存儲(chǔ)單元的旋轉(zhuǎn)演示動(dòng)畫，為了看清飛輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)畫轉(zhuǎn)速很慢，僅15rpm，實(shí)際轉(zhuǎn)速在10000rpm以上。

飛輪儲(chǔ)能單元緊湊型結(jié)構(gòu)可采用內(nèi)定子結(jié)構(gòu)，電機(jī)定子在中部固定，轉(zhuǎn)子在外部旋轉(zhuǎn)，也可稱為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，圖5是一個(gè)內(nèi)定子型飛輪儲(chǔ)能單元模型的剖視圖。

為了較清楚的展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把旋轉(zhuǎn)部分分離出來顯示，圖6是靜止部分結(jié)構(gòu)圖。

下面就主要部件做簡(jiǎn)單介紹。

本模型采用永磁電機(jī)，可作電動(dòng)機(jī)又可作發(fā)電機(jī)，電機(jī)采用內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，定子鐵芯是18槽，用硅鋼片疊成，在槽內(nèi)嵌有三相繞組。定子鐵芯固定在定子機(jī)座上，定子機(jī)座與機(jī)殼聯(lián)為一體，在機(jī)座內(nèi)有冷卻介質(zhì)流動(dòng)通道，以幫助定子散熱。

圖7是飛輪儲(chǔ)能單元的旋轉(zhuǎn)部分，為看清轉(zhuǎn)子永磁體把主軸分離開來。

電機(jī)的外轉(zhuǎn)子由磁軛與永磁體磁極組成，磁軛為圓管形，6塊磁極鑲嵌在磁軛內(nèi)圓周，磁軛固定在飛輪內(nèi)圓周，見圖7。圖8是轉(zhuǎn)子徑向切面圖，左圖是轉(zhuǎn)子切面圖，右圖是轉(zhuǎn)子與定子的切面圖，更清楚的顯示轉(zhuǎn)子與定子的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

動(dòng)畫3是轉(zhuǎn)子徑向切面動(dòng)畫，演示外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

高速飛輪儲(chǔ)能裝置采用磁懸浮軸承，在單元上方有磁力徑向軸承與磁力軸向軸承，在裝置下方有磁力徑向軸承。在主軸兩端還有機(jī)械軸承，稱之備用安全軸承，是飛輪存儲(chǔ)單元發(fā)生故障是的備用防護(hù)技術(shù)措施。

密封殼體是飛輪存儲(chǔ)單元的機(jī)座與外殼，為了減少飛輪旋轉(zhuǎn)受到空氣的阻力，飛輪需運(yùn)行在真空中，機(jī)殼要有很好的密封性。機(jī)殼也是重要的安全防護(hù)裝置。機(jī)殼要有幫助定子機(jī)座散熱的措施。

下面是外轉(zhuǎn)子飛輪存儲(chǔ)單元的旋轉(zhuǎn)演示動(dòng)畫，為了看清飛輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)畫轉(zhuǎn)速很慢，僅15rpm，實(shí)際轉(zhuǎn)速在10000rpm以上。

有些大功率的儲(chǔ)能單元采用大直徑飛輪，在一些過去的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中用得較多。圖5是這種飛輪儲(chǔ)能單元的模型剖視圖。

下面就主要部件做簡(jiǎn)單介紹。

為增加飛輪存儲(chǔ)的動(dòng)能，但電機(jī)轉(zhuǎn)速不太高時(shí)，就需增加飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)于園柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與半徑平方成正比，在同樣質(zhì)量時(shí)，半徑越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，增大直徑是最有效的方法，故飛輪為餅形結(jié)構(gòu)。但離心力與半徑成正比，考慮飛輪材料強(qiáng)度的限制，考慮最大轉(zhuǎn)速，以此作為飛輪直徑的設(shè)計(jì)值。飛輪中部較薄，輪緣較厚，采用高強(qiáng)度合金鋼制作。

大型電機(jī)較多采用感應(yīng)電機(jī)，功率大，價(jià)格相對(duì)低廉，但轉(zhuǎn)速較低，一般只有幾千轉(zhuǎn)/分鐘。可直接使用50Hz交流電（按3000rpm）啟動(dòng)運(yùn)行，省去昂貴的變頻器。有關(guān)感應(yīng)電機(jī)參見異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造課件。

由于轉(zhuǎn)速不是很高，軸承載荷大，多采用機(jī)械軸承，可大大降低軸承成本。在飛輪上方有徑向軸承，承受徑向載荷；在飛輪下方有雙向推力角接觸軸承，承受軸向與徑向載荷。

密封殼體是飛輪存儲(chǔ)單元的機(jī)座與外殼，為了減少飛輪旋轉(zhuǎn)受到空氣的阻力，飛輪需運(yùn)行在真空中，機(jī)殼要有很好的密封性。機(jī)殼也是重要的安全防護(hù)裝置。

采用轉(zhuǎn)差式電磁離合器，可調(diào)節(jié)飛輪與電機(jī)間的耦合程度。在無變頻電源啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，需通過轉(zhuǎn)差式電磁離合器平穩(wěn)啟動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)。

飛輪儲(chǔ)能單元的結(jié)構(gòu)花樣很多，但常采用的是以上形式，其他結(jié)構(gòu)形式有采用盤式電機(jī)，在電機(jī)二側(cè)安裝飛輪，這樣的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝麻煩，用的不多。