摘要：飞轮储能系统中电能与机械能之间的转换(即能量的双向输送)是以电机及其控制为核心来实现的，因而集成式电动/发电机的选型研究，对储能系统的整体设计具有十分重要的意义。介绍了各类通用电机作为集成式电机的可行性及其局限性，以及在飞轮储能系统中极具应用前景的其他电机结构特点和研究状况。
由于飞轮储能系统具有储能密度高、瞬时功率大、充电时间较短、使用寿命长、不受充电次数限制、无污染等优点，该技术的研究应用在节能和环保方面，都具有十分重要的意义。
1飞轮储能技术原理
飞轮储能系统，主要由飞轮、集成式电动/发电机、非接触式轴承、真空容器以及电力电子变换装置等组成，工作原理示意图如图1。
系统储能时，电能通过电力电子装置变换后控制M/G工作于电动机状态，带动飞轮加速，电能转化为机械能储存下来;需要放能时，飞轮降速，M/G作为发电机，由飞轮带动其转动，将机械能转化为电能，经电力电子装置变换后，输送给用电设备或回馈给电网(即并网发电)。
2高速储能飞轮用电机性能要求
飞轮储能系统中，电能与机械能之间的转换，是以电机及其控制为核心来实现的。高速储能飞轮用的理想电机，应具有以下性能要求：
⑴能量转换可逆;
⑵输出功率大;
⑶转子能承受高转速，易于高速运行;
⑷空载损耗低;
⑸可靠性高;
⑹转换效率高;
⑺对轴承系统的运行具有很小的影响;
⑻能适应大范围的速度变化;
⑼低造价，并结构简单、运行可靠、易于维护等。目前，飞轮储能系统所采用的M/G有通用电机以及特殊结构的电机。
3通用电机
3.1异步电机
由于异步电机主要用于电动机，下面结合在飞轮储能系统中的应用，只介绍其发电运行模式的原理。有两种情况：
其一，接入电网。若把感应电机的定子接到电网，高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机，使转子转速超过同步速度，电机将向电网送出有功功率，此时电机就成为发电机。
其二，单机运行。感应发电机也可以单独带负载运行。此时需要在定子端点并联一组对称的三相电容器，另外转子中要有一定的剩磁。在空载情况下，用高速旋转的飞轮带动转子旋转，使转子的剩磁磁场“切割”定子绕组，在定子绕组中感生剩磁电动势，并向并联电容送出容性电流;容性电流通过定子绕组后，将产生与剩磁方向一致的增磁性定子磁动势和磁场，使气隙磁场得到加强，最终也是获得足够高的电动势，输出足够高的电压，达到发电的目的。
与传统的直流电机相比，感应电机有许多优点，如高效率、高能量密度、加工制造工艺以及控制技术都十分成熟，但感应电机的缺点是极数少的感应电机用铜、铁量大，增加了电机的重量，高速时转子转差损耗大，不容忽略。
3.2同步电机
同步电机包括很多种，如普通同步电机(电励磁)、永磁同步电机(PMSM)、永磁无刷直流电机(BLDCM)，开关磁阻(SR)电机也是一种同步电机。与传统的电励磁电机相比，永磁类电机不需要励磁绕组和直流励磁电源，也就取消了容易出问题的集电环和电刷装置，成为无刷电机，因此结构简单，运行可靠，控制系统也较异步电机简单。