为了较清楚的展示内部结构，把旋转部分分离出来显示，见图2。

1-主轴      2-电机转子铁芯     3-转子内嵌永磁体     4-飞轮转子     5-机械轴承
6-电机定子绕组       7-机械轴承        8-径向磁悬浮轴承        9-电机散热片
10-电机定子铁芯      11-密封壳体       12-轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承

下面就主要部件做简单介绍。

飞轮转子的轮毂与轮缘采用整体结构。飞轮可采用刚性材料（钢材）制作，质量大但强度不高，限制转速的提高。而采用高强度复合材料的飞轮转子，虽质量较轻但转速得到了成倍提高，前面说过飞轮的动能是与转速的平方成正比，所以能使飞轮有更高的储能量与储能密度，而且设备的质量也降低了。以碳纤维为代表的复合材料具有强度极限大和密度低等优势，是目前制作高速储能飞轮的主选材料。

小型高速飞轮质量为数十公斤，大型飞轮质量达数吨。

飞轮与电机转子固定在主轴上，同步旋转。

飞轮储能驱动电机主要有感应电机、磁阻电机、永磁电机。感应电机功率大，但在高速运行时能量消耗比较大、电机的效率较低，只能用在低转速飞轮储能中；磁阻电机转子结构简单、机械强度高、启动性能好、适合高速运行，在对运行速度、调速范围要求高的飞轮储能领域有应用。

永磁电机由于具有功率密度高、转速范围大以及损耗低的优点，是飞轮储能系统最常见的选择，永磁电机结构参见永磁同步电动机课件。

本模型采用永磁电机，可作电动机又可作发电机。电机转子内嵌有永磁体，转子与飞轮安装在主轴上，同步旋转。电机定子铁芯绕有三相绕组，定子安装在机壳内，机壳外有散热片，帮助电机散热。

一些低转速大质量的飞轮储能装置可用机械轴承，首先机械轴承由于会产生摩擦阻力，降低飞轮效率。高速旋转时，摩擦损耗大，降低轴承寿命，使飞轮储能系统维修频率增加。

高速飞轮储能装置都采用磁悬浮轴承，在装置上方有磁力径向轴承，在装置下方有磁力径向轴承与磁力轴向轴承。轴向轴承支撑飞轮与电机转子的质量，径向轴承保证主轴保持在中轴线上。由于轴承转动部分与固定部分没有接触，没有摩擦，也就没有阻力。有关磁力轴承参见磁力轴承课件。

在主轴两端还要有机械轴承，称之备用安全轴承，是飞轮存储单元发生故障是的备用防护技术措施。

密封壳体是飞轮存储装置的机座与外壳，为了减少飞轮旋转受到空气的阻力，飞轮需运行在真空中，机壳要有很好的密封性。机壳也是重要的安全防护装置，高速旋转的飞轮如果破裂，碎片速度接近子弹速度，所以机壳要坚硬。故机壳也称为真空保护罩。

下面是飞轮存储装置的旋转演示动画，为了看清飞轮旋转运动，动画转速很慢，仅15rpm，实际转速在10000rpm以上。

把电机置于飞轮轮缘的内侧，可减少单元的高度，称之为紧凑型结构。图3是一个紧凑型飞轮储能单元模型的剖视图。

为了较清楚的展示内部结构，把旋转部分分离出来显示，见图4。

1-主轴      2-飞轮轮毂      3飞轮轮缘      4-电机转子铁芯      5-转子内嵌永磁体   
6-密封壳体        7-径向磁悬浮轴承        8、9-机械轴承        11-电机定子绕组
10-轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承        12-电机定子铁芯       13-电机定子机座

下面就主要部件做简单介绍。

飞轮转子的轮毂与轮缘采用不同材料的结构形式。轮毂材料采用高强度合金制作、可采用高强度铝合金（航空铝）或及钛合金。轮缘是飞轮主体，采用高强度金属材料或碳纤维为代表的复合材料制作。

本模型采用永磁电机，可作电动机又可作发电机。电机转子内嵌有永磁体，转子与飞轮安装在主轴上，同步旋转。电机定子铁芯绕有三相绕组，定子安装在定子机座内。为了帮助电机散热，定子机座除了支撑电机定子，还要起到帮定子散热的功能，可以采用传热良好的金属材料制作，或在机座内通过冷却循环管路流动散热介质进行散热。

高速飞轮储能装置采用磁悬浮轴承，在单元上方有磁力径向轴承与磁力轴向轴承，在装置下方有磁力径向轴承。在主轴两端还有机械轴承，称之备用安全轴承，是飞轮存储单元发生故障是的备用防护技术措施。

密封壳体是飞轮存储单元的机座与外壳，为了减少飞轮旋转受到空气的阻力，飞轮需运行在真空中，机壳要有很好的密封性。机壳也是重要的安全防护装置。机壳要有帮助定子机座散热的措施。

下面是紧凑型飞轮存储单元的旋转演示动画，为了看清飞轮旋转运动，动画转速很慢，仅15rpm，实际转速在10000rpm以上。

飞轮储能单元紧凑型结构可采用内定子结构，电机定子在中部固定，转子在外部旋转，也可称为外转子结构，图5是一个内定子型飞轮储能单元模型的剖视图。

为了较清楚的展示内部结构，把旋转部分分离出来显示，图6是静止部分结构图。

下面就主要部件做简单介绍。

本模型采用永磁电机，可作电动机又可作发电机，电机采用内定子外转子结构，定子铁芯是18槽，用硅钢片叠成，在槽内嵌有三相绕组。定子铁芯固定在定子机座上，定子机座与机壳联为一体，在机座内有冷却介质流动通道，以帮助定子散热。

图7是飞轮储能单元的旋转部分，为看清转子永磁体把主轴分离开来。

电机的外转子由磁轭与永磁体磁极组成，磁轭为圆管形，6块磁极镶嵌在磁轭内圆周，磁轭固定在飞轮内圆周，见图7。图8是转子径向切面图，左图是转子切面图，右图是转子与定子的切面图，更清楚的显示转子与定子的结构关系。

动画3是转子径向切面动画，演示外转子旋转状态。

高速飞轮储能装置采用磁悬浮轴承，在单元上方有磁力径向轴承与磁力轴向轴承，在装置下方有磁力径向轴承。在主轴两端还有机械轴承，称之备用安全轴承，是飞轮存储单元发生故障是的备用防护技术措施。

密封壳体是飞轮存储单元的机座与外壳，为了减少飞轮旋转受到空气的阻力，飞轮需运行在真空中，机壳要有很好的密封性。机壳也是重要的安全防护装置。机壳要有帮助定子机座散热的措施。

下面是外转子飞轮存储单元的旋转演示动画，为了看清飞轮旋转运动，动画转速很慢，仅15rpm，实际转速在10000rpm以上。

有些大功率的储能单元采用大直径飞轮，在一些过去的飞轮储能系统中用得较多。图5是这种飞轮储能单元的模型剖视图。

下面就主要部件做简单介绍。

为增加飞轮存储的动能，但电机转速不太高时，就需增加飞轮的转动惯量，对于园柱体转动惯量与半径平方成正比，在同样质量时，半径越大，转动惯量越大，增大直径是最有效的方法，故飞轮为饼形结构。但离心力与半径成正比，考虑飞轮材料强度的限制，考虑最大转速，以此作为飞轮直径的设计值。飞轮中部较薄，轮缘较厚，采用高强度合金钢制作。

大型电机较多采用感应电机，功率大，价格相对低廉，但转速较低，一般只有几千转/分钟。可直接使用50Hz交流电（按3000rpm）启动运行，省去昂贵的变频器。有关感应电机参见异步电动机构造课件。

由于转速不是很高，轴承载荷大，多采用机械轴承，可大大降低轴承成本。在飞轮上方有径向轴承，承受径向载荷；在飞轮下方有双向推力角接触轴承，承受轴向与径向载荷。

密封壳体是飞轮存储单元的机座与外壳，为了减少飞轮旋转受到空气的阻力，飞轮需运行在真空中，机壳要有很好的密封性。机壳也是重要的安全防护装置。

采用转差式电磁离合器，可调节飞轮与电机间的耦合程度。在无变频电源启动电机时，需通过转差式电磁离合器平稳启动飞轮旋转。

飞轮储能单元的结构花样很多，但常采用的是以上形式，其他结构形式有采用盘式电机，在电机二侧安装飞轮，这样的结构较复杂，安装麻烦，用的不多。