車載飛輪儲能系統及其關鍵技術研究*

湯延祺，　朱熀秋

(江蘇大學 電氣信息工程學院，江蘇 鎮江　212013)

車載飛輪儲能系統及其關鍵技術研究*

湯延祺，朱熀秋

(江蘇大學 電氣信息工程學院，江蘇 鎮江212013)

摘要：飛輪儲能系統具有儲能密度大、充電快、高效無污染、使用壽命長等優點，將其用于電動汽車的儲能裝置正受到越來越多的關注。在介紹了車載飛輪應用原理的基礎上結合飛輪的特點描述了其在各類電動汽車中的應用。闡述了飛輪材料、磁軸承技術與高性能電機技術在車載飛輪中的應用價值與特點，詳細介紹了國內外發展現狀并歸納總結。

關鍵詞：車載飛輪； 關鍵技術； 磁軸承； 高性能電機

0引言

隨著社會的不斷發展，汽車的使用越來越普遍，中國的汽車已經突破1億輛。2009年，國內交通運輸行業使用的石油能源占油品消費總量的56.2%[1]。在能源危機與全球環境惡化的雙重壓力下，中國與世界各國都在積極推動電動汽車的技術開發與使用，從而減少、甚至擺脫汽車對石油的依賴。電動汽車雖然較燃油汽車更清潔，但其續航能力差、充電時間長、功率小，使其推廣受到阻礙。

飛輪儲能系統又稱為機械電池，是利用飛輪的高速旋轉來儲存能量。一般用于車輛動力系統的飛輪儲能系統又稱為車載飛輪電池。與內燃機相比，車載飛輪電池無噪聲、清潔無污染、能量轉化效率高；與傳統蓄電池相比，車載飛輪使用壽命長、能量密度大、充放電時間短。20世紀50年代，飛輪儲能系統被提出可以運用于汽車的動力系統中，但受當時的技術限制，沒有突破性的成果。隨著高強度復合材料的誕生、電力電子技術的飛速發展、新型高性能電機的出現與磁軸承技術的不斷進步，飛輪儲能技術得到越來越多的關注。其在電動汽車的應用也將使電動汽車得到快速發展。

1飛輪儲能系統的應用原理

1.1飛輪儲能系統存儲的能量

飛輪儲能系統中存儲的能量E就是飛輪的機械能。它的表達式為

(1)

式中：J——飛輪轉動慣量；

ω——旋轉角速度。

盡管飛輪可以直接輸出機械能，但一般只作為電池使用，其釋放的最大能量為

(2)

式中：ω1——最大旋轉角速度；

ω2——最小旋轉角速度。

為了保證電能的最小輸出功率，通常飛輪的最小轉速為最大轉速的一半時，系統就能夠保證電能的最小輸出功率。這樣飛輪的放電深度可以達到75%，而蓄電池一般只有20%～40%。同時，通過檢測飛輪轉速就可以知道飛輪儲能系統的放電深度，而對蓄電池的檢測就很困難。

1.2飛輪用于電動汽車中的工作原理

飛輪儲能系統在電動汽車中充當電池的功能，所以其工作模式主要有充電、放電和能量保持。圖1顯示了兩種充電方式，區別主要是輸入能量的類型不同。

圖1　飛輪儲能系統原理圖

方式一以電能作為輸入能量。充電時，電能通過電力電子裝置控制電動機的起動、加速與運行，電動機同時帶動飛輪加速旋轉，此時飛輪儲存能量；放電時，飛輪帶動發電機運行，轉速下降，其機械能轉化成發電機發出的電能，電能通過電力電子設備進行電能質量控制，成為電動汽車可用電能。

方式二以機械能通過傳動裝置直接帶動飛輪運行。主要用于電動汽車制動能量回收，將汽車制動時的機械能用于充電，達到節能的效果。由于飛輪的轉速很高，所以制動產生的機械能要通過傳動裝置提速后才能給飛輪加速。方式二中的放電過程與方式一中相同。能量保持階段，飛輪儲能系統既不充電也不放電，保持額定轉速運行。

2飛輪儲能系統在各類電動汽車中的應用

應用于不同場合、具有不同功能的電動汽車在設計上有很大的差異，特別是動力系統，會根據汽車使用的不同的情況而設計。通常電動汽車分為純電動汽車和混合電動汽車兩種，下面介紹飛輪在這兩種電動汽車中的使用。

2.1純電動汽車

雖然蓄電池的技術已經成熟，在純電動汽車中使用較為普遍，但飛輪儲能系統較之還是有明顯的優勢。表1列舉了飛輪與幾種常用于電動汽車的蓄電池的比較[2]。在表2中可以清晰地看到飛輪儲能系統在能量密度、功率密度、使用壽命、充電時間等方面有明顯的優勢。

表1　飛輪與幾種車用電池的比較

當飛輪取代蓄電池用于純電動汽車時，飛輪儲能系統作為唯一的供能裝置存在。在20世紀80年代初，瑞士Oerlikon公司研制了第一輛完全由飛輪供電的公共汽車，飛輪重達1.3t。由于它是在氫氣環境下旋轉運行，所以額定轉速并不高，只有3000r/min。該汽車行程約0.8km，每到一站充電2min[3]。1992年，美國飛輪系統公司將開發的12塊飛輪電池用于IMPACT 轎車上，一次充電可以行駛480km，靜止狀態加速到100km/h只需要8s。這種大功率的輸出是蓄電池所達不到的[4]。

2.2混合電動汽車

盡管飛輪儲能系統在充電時間、能量密度、輸出功率等方面有很大的優勢，但由于超高速飛輪的運行還有很多技術和安全限制，飛輪一次能攜帶的能量有限，完全由飛輪供電的電動汽車局限很多。混合電動汽車利用蓄電池存儲能量大、飛輪儲能系統輸出功率高的優勢，將蓄電池與飛輪儲能系統相結合，共同為電動汽車供電。混合電動汽車與傳統蓄電池電動汽車相比，供電設備的效率是原來的兩倍，而體積、重量和損耗只有原來的一半，同時避免了蓄電池的頻繁與深度放電，提高了蓄電池的使用壽命。1996年，英國紐卡斯爾大學設計的混合電動汽車使用了飛輪儲能系統，由于當時技術限制，飛輪最高轉速只有5000r/min，儲能67Wh，主要用于制動能回收與啟動加速，30%的制動能可回收[5]。2007年荷蘭CCM公司設計的混合動力巴士使用了飛輪儲能系統，飛輪功率240kW，重達1.3947t的汽車加速到75km/h只用了過去一半的時間，減少了發動機25%的功率[6]。

3車載飛輪的關鍵技術研究發展現狀

車載飛輪主要需要解決的問題是能量的存儲、釋放以及減少損耗，同時保證高速旋轉下的安全問題，所以飛輪儲能系統中飛輪材料、磁軸承技術、電機的選擇與控制策略是研究的核心。

3.1飛輪材料的研究發展現狀

飛輪的儲能密度與飛輪所能承受機械強度是選擇飛輪材料的兩個重要因素。飛輪的儲能密度e可以表示為

(3)

式中：ks——飛輪形狀系數；

ρ——飛輪材料密度；

σ——飛輪材料許用應力。

由式(3)可知，飛輪的儲能密度與飛輪形狀有關，與飛輪材料密度成反比，與飛輪材料許用應力成正比。所以理想的飛輪材料密度小、強度大。表2中給出了幾種常用于飛輪的材料。從表2中可以看出，目前碳素纖維是最好的選擇[7]。

表2　飛輪轉子材料參數

在實際應用中，往往使用多種材料混合制成飛輪，以降低價格，同時也能使飛輪能夠在高速旋轉下正常工作。文獻[8]中設計了一種用于混合動力汽車的飛輪儲能系統，如圖2所示。永磁電機為外轉子結構，轉子與飛輪結合在一起，當飛輪高速旋轉時，其外層比內層承受的離心力更大，所以飛輪的外層用碳素纖維，而內層則選擇強度相對較小、硬度更大、價格更為便宜的玻璃纖維；再里層是密度較大的鋁，相對復合材料密度大、強度小，但當飛輪高速旋轉時會在離心力的作用下緊貼著內壁，與硬度較大的玻璃纖維接觸，防止碳素纖維的變形。這樣的設計降低了成本，同時也保證了飛輪高速運行下的安全性能。

圖2　混合材料的飛輪剖面結構

3.2飛輪儲能系統中磁軸承的研究應用

磁軸承具有無摩擦損耗、壽命長、噪聲小、轉速高等優點，在車載飛輪中運用可以保證飛輪高速運行的同時機械損耗很小，降低軸承的故障率，同時減少了電動汽車的噪聲。磁軸承通常分為被動磁軸承、主動磁軸承與混合磁軸承。這幾種磁軸承各有優勢，其中在飛輪儲能系統中運用較多的是被動磁軸承和混合磁軸承。

3.2.1被動磁軸承

2003年，韓國電力公司設計的一臺立式飛輪儲能系統使用兩個被動磁軸承來支承。其中：一個為永磁軸承，由兩個釹鐵硼永磁環軸向對放形成，承載了飛輪絕大部分的重量；另一個為超導磁軸承，結構如圖3所示，定子為由YBCO超導材料構成，轉子由3塊軸向充磁的永磁環組成，永磁環同極相對(N-S S-N N-S)，之間用鎳鐵合金隔開，轉子與飛輪之間加入銅環作為電磁阻尼器。當超導磁軸承定子與轉子之間發生相對位移時，銅環中磁場發生變化形成渦流損耗，阻礙磁場進一步變化，從而阻礙軸承振動。試驗表明，電磁阻尼器的使用使相同擾動下的超導磁軸承振動幅度明顯減小，改善了超導磁軸承的性能[9]。

2007年，里約熱內盧聯邦大學的G.G.Sotelo等人設計并制造的磁懸浮飛輪系統同樣使用被動磁軸承與超導磁軸承結合的方式來支承。其被動磁軸承采用了4片永磁體的新型結構，由于磁場不均勻會產生感應電流，所以在磁體間加入了3塊小鋁環充當阻尼機制，結構如圖4所示。這種結構減少了漏磁通，與傳統的2片永磁體結構的被動磁軸承相比，其軸向力增大了73%[10]。

圖3　新型超導磁軸承

圖4　新型被動磁軸承

3.2.2混合磁軸承

混合磁軸承將主動磁軸承和被動磁軸承的優點相結合，通常是利用永磁體代替主動磁軸承中電磁鐵形成偏置磁通。這樣可以減小功率放大器的損耗，減小磁軸承安匝數與體積。

2006年，北京航空航天大學房建成等人設計了一種用于磁懸浮飛輪的永磁偏置徑向磁軸承。其為異極磁軸承，8極外轉子結構，如圖5所示。該設計減少了軸承的軸向長度，使軸承的體積變小，易于加工與控制，并且其永磁磁場在x、y方向上不會產生耦合。但是該磁軸承的控制磁場在兩個徑向自由度的耦合嚴重，同時其8個磁極極性不同，高速旋轉時會產生較大的渦流損耗[11]。

圖5　8極混合磁軸承

為了解決異極磁軸承渦流損耗的問題，文獻[12]提出了一種低渦流損耗的異極磁軸承用于飛輪儲能系統，結構如圖6所示。控制磁通避開永磁體從第二氣隙通過，減少了控制電流的大小；與文獻[11]中結構相比極數由8極變成4極，而轉子高速旋轉時渦流損耗與磁場交變頻率的平方成正比，所以渦流損耗變為原來的1/4。同時，該設計中第二氣隙的使用可以使永磁體產生的位移剛度小，降低飛輪的最大起動轉矩，大大提高飛輪的控制精度。

圖6　4極混合磁軸承

文獻[11-12]都存在控制磁場在x、y軸方向上的耦合問題，會導致磁軸承的非線性范圍變寬，影響磁軸承的控制性能，而且異極結構容易產生很大的渦流損耗。該課題組又設計了一種用于飛輪儲能系統的同極外轉子磁軸承，如圖7所示。試驗證明，當x方向通電流時，y軸方向的力Fy與x軸方向的力Fx的關系是Fy<3%Fx，有效地避免了磁通在兩個徑向自由度之間的耦合問題，提高了飛輪的控制性能與穩定性[13]。

2011年，國防科技大學設計并制造了一種用于飛輪儲能系統的徑向混合磁軸承。圖8為其剖面圖。這種永磁偏置的同極磁軸承結構緊湊，偏置磁通在空心圓柱體形的氣隙中均勻、連續分布，大大減小了磁滯與渦流損耗。試驗證明，其徑向力比傳統異極磁軸承大了35%，所有磁極上的偏置磁場都是解耦的，控制磁場在轉子軸向偏移時有耦合，但其大小可以忽略。該磁軸承轉速可以達到6000r/min，適用于高速、低損耗的車載飛輪[14]。

圖7　同極磁軸承結構

圖8　新型徑向混合磁軸承剖面圖

3.3電機在車載飛輪中研究發展現狀

電機是飛輪儲能系統的動力核心，決定了系統的效率與性能，常用于車載飛輪的電機有無刷直流電機、永磁同步電機、磁阻電機與感應電機。

3.3.1無刷直流電機

無刷直流電機的轉矩密度大、功率密度大，而其最大的特點就是沒有了傳統直流電機的電刷與換向器，增大了電機的效率和壽命。同時，在無刷直流電機的矩形波電流和磁場相互作用下，電流和反電動勢同時達到峰值，可以產生很大的電磁轉矩[15]。一般用于飛輪儲能系統的是永磁無刷直流電機。其結構簡單，運行可靠，減少了電機高速運行時的交變磁場帶來的鐵耗。

1996年，英國紐卡斯爾大學的Paul P.Acarnley等人設計了一臺雙定子永磁無刷直流電機，并將之運用于車載飛輪中。圖9為該電機采用的軸向雙定子結構，電機額定功率25kW，最大轉速50000r/min，空載損耗25W，功率密度 1.5kW/kg，效率達到90%。這種結構的電機起動轉距大、運行平穩，適合起動大質量負載。但由于該飛輪重4kg，系統儲能僅為67Wh，所以只用來電動汽車的起動與吸收制動能，吸收率30%[5]。文獻[16]中提出了兩種徑向雙定子結構，可以有效提高高速無刷直流電機的功率密度和轉矩密度，應用于車載飛輪中同樣有優勢。

圖9　雙定子永磁無刷直流電機結構

2007年美國波音公司設計并測試了一臺由無刷直流電機驅動的飛輪，電機功率100kW，飛輪儲能5kWh，最高轉速達到15000r/min。電機使用6極永磁轉子和無齒槽定子結構，定子中有冷卻套防止其過熱。試驗驗證，無齒槽定子的使用雖然使系統能量密度下降，但將負機械剛度降到了24.2N/mm[17]，減少了定子損耗，有效提高了飛輪儲能系統能量轉化的效率，在電動汽車中使用可以提高續航能力、減少充電時間。

2012年Babak.Abdi等人為美國國家航空航天局設計的飛輪儲能系統最高轉速可以達到60000r/min，系統使用的同樣是無齒槽無刷直流電機，采用4極永磁外轉子結構，電機和飛輪相結合，減少了系統體積，如圖10所示。外轉子無齒槽無刷直流電機在保證大轉矩的同時降低了定子損耗，且沒有齒槽轉矩，效率很高，有利于電機的高速運行。但是由于定子表面有繞組纏繞，定子與轉子間有效氣隙很大，削弱了內部磁通量，導致電機功率不高，所以該系統適合小型便捷式電動汽車的使用[18]。

圖10　無齒槽無刷直流電機

傳統的永磁無刷直流電機在空載時定子損耗較大，空載時與負載時出現的磁拉力不平衡，對磁軸承的剛度有很大的要求。2004年山東大學徐衍亮等人設計并制造了一臺如圖11所示的用于高速飛輪的無定子鐵心外轉子永磁無刷直流電機。由于定子沒有鐵心會導致氣隙磁通密度降低，減少電機的功率密度和轉矩密度，所以該電機采用Halbach磁體結構作為永磁體的8極轉子結構，每極3塊磁體。試驗證明當Halbach磁體厚度增加時，氣隙磁場密度線性增加，但轉子軛磁通密度幾乎不變。城市用車停頓時間較長，該結構電機用于車載飛輪將大幅較少空載損耗[19]。

圖11　無定子鐵心無刷直流電機

3.3.2永磁同步電機

永磁同步電機采用永磁材料代替勵磁繞組，減小了銅耗，具有體積小、重量輕、結構簡單、維護方便、運行可靠等優點。由于永磁同步電機的調速范圍大，在車載飛輪中具有廣泛的應用前景。下面介紹的幾種新型永磁同步電機結構可以增大其轉矩密度，更大地發揮其雙向電機的優勢，使它更好地適用于車載飛輪。

文獻[20]中，哈爾濱工業大學的裴玉龍等人設計了一種應用于混合電動汽車的飛輪儲能系統中的雙定子永磁同步電機。該電機采用徑向雙定子結構，外定子48槽，內定子18槽，轉子內外表面分別貼有50和20塊永磁體，并且在轉子中間嵌入管狀非磁性殼體，從而避免了內外磁場的磁耦合，如圖12所示。該結構相當于將其分成了兩個電機，外定子與轉子外表面構成外電機，其槽數較多，在電機低速時也可以提供較高的轉矩，實現電機低速大轉矩的直接起動；由于額定工作狀態下，每極下磁通量低，線圈的重量減少；并且這種槽距與極距的安排可以顯著降低端繞組長度，使軸向空間充分利用。內電機由內定子與轉子內表面構成，充當了雙向電機里發電機的角色，可輸出不同幅值的電壓；當電機轉矩提升時，與外電機一起提供額外瞬時轉矩。

圖12　雙定子永磁同步電機

2012年韓國忠南大學J.H.Choi等人專門針對電動汽車的飛輪儲能系統設計了一種徑向雙轉子永磁同步電機，內外轉子都是4極結構，轉子上永磁體采用Halbach陣列徑向充磁，結構如圖13所示。雖然與文獻[20]中電機的結構不同，但都可以看成是內外兩個電機組成，內電機作為發電機，外電機作為電動機，作為車載飛輪的雙向電機有很大的優勢，可以顯著提高系統的效率[21]。

圖13　雙轉子永磁同步電機

2011年，新加坡南洋理工大學T. D. Nguyen等人設計并制造了一種新型軸向磁通永磁同步電機用于車載飛輪，電機額定功率1kW，最高轉速6000r/min，結構見圖14(a)，圖中未顯示定子繞組。雙定子、雙轉子軸向分布，碳纖維復合材料包裹著兩個轉子構成一個緊湊的飛輪，雙氣隙結構提高了電機反電動勢，噪聲更小。但是電機轉矩變大的同時，定子齒與轉子永磁體之間相互影響產生的齒槽轉矩也相應變大，為此研究人員利用磁極偏移來減小齒槽轉矩。仿真與試驗結果表明當永磁體位置傾斜18.7°時該結構的齒槽轉矩最小，如圖14(b)所示(比原來減少了87%)，而電機轉矩幾乎不變。該電機在提高了電機轉矩的同時保證了車載飛輪充放電時的穩定性[22]。

圖14　軸向磁通永磁同步電機

文獻[23]中提出的飛輪儲能系統同樣使用軸向磁通的永磁同步電機來驅動，飛輪軸采用立式結構，電機轉子與飛輪相連，兩個盤狀定子夾著轉子并使轉子軸向懸浮，其他4個自由度由機械軸承承重，可以大大減少重力帶來的摩擦損耗。電機結構如圖15所示。定子上的三相繞組通正弦電流，轉子上下表面永磁體的極性安排及構成的磁路也如圖15所示。

圖15　自懸浮永磁同步電機

3.3.3磁阻電機

磁阻電機結構簡單、堅固，調速性能好，起動轉距大，可靠性高，適合高速運行。開關磁阻電機與同步磁阻電機都可以用于車載飛輪儲能系統。開關磁阻電機最大的特點就是轉矩大、調速范圍寬，同時也具有較高的效率與可靠性。同步磁阻電機具有平緩的旋轉磁場，在低速運行時也有平緩的轉矩、噪聲小。這些優點在開關磁阻電機中很難得到，就使得同步磁阻電機更適合裝配在電動汽車中。

1999年，美國加州大學H.Hofmann等人設計了一種用于車載飛輪的同步磁阻電機，電機功率60kW，最高轉速48000r/min。該電機采用兩極轉子結構，轉子上鐵磁鋼與無磁性鋼交替排列，電機結構如圖16所示。這種兩極轉子可以增大電機的凸極比，從而改善功率因數。選擇的磁體的厚度與定子齒距相匹配時可以減少轉子表面的渦流，從而減少鐵耗。該系統中還利用磁軸承與電機相結合的方式減少電機損耗。由于多極轉子會受到定子繞組很大的徑向力，而兩極轉子兩極受到的力剛好大小相等、方向相反，徑向合力幾乎為0，減輕了磁軸承的負擔[24]。這種電機能夠有效提高電能的轉化效率，減少車載飛輪的損耗。

圖16　新型同步磁阻電機

為了追求更大的凸極比與更高的效率，中國科學院電工研究所在2005年設計了一種用于飛輪的高溫超導同步磁阻電機。電機是兩極轉子結構，轉子上加入了兩塊條狀高溫超導磁體，當轉子旋轉時，超導材料幾乎不影響直軸(d-axis)的磁導，但會阻礙交軸(q-axis)的磁通通過，如圖17所示。這樣使得電機的凸極比變大，擁有更高的效率、更小的損耗，同等功率下可以縮小電機的尺寸，有利于其在車載飛輪中的運用[25]。

圖17　高溫超導同步磁阻電機

3.3.4感應電機

感應電機是依靠定轉子之間的電磁感應來實現電能與機械能之間的轉化。因其技術成熟、制造簡單、成本低而被廣泛應用。但是感應電機損耗大、功率因數較低、不能承受高轉速以及較大的體積，使其應用受到限制[15,26]。通常使用雙饋感應電機作為大功率飛輪儲能系統的驅動，用于普通車載飛輪的優勢并不大。

2003年德克薩斯大學奧斯汀分校開發的一種用于鐵路機車的大功率飛輪儲能系統，使用感應電機驅動，系統儲能10kWh，額定功率2MW。為了防止電機過熱，采用油冷和風冷相結合；電機采用變頻調速，瞬時轉速可以達到15000r/min，額定轉速12000r/min；雖然更多的極對數可以使電機兩端空間更緊湊，但為了防止控制電路開關頻率過高，定子上只有2極[27]。

為了使感應電機能在飛輪儲能系統中具有更好的性能，卡塔爾大學M. I. Daoud等人在2014年設計了一種不對稱六相電機，相當于雙三相感應電機，定子上的兩套繞組電角度相差30°，如圖18所示。該電機減小了每相電壓與控制電路的開關頻率，提高了普通感應電機的容錯性，電機缺相時仍能保證系統較為穩定地充放電。雖然各國研究人員對感應電機的結構與控制做了大量的改進與創新，但目前使用感應電機作為驅動的飛輪儲能系統一般只適用于大功率機車，在普通電動汽車中的運用并不常見[28]。

圖18　六相感應電機

4結語

從對車載飛輪儲能系統的研究可以看出，其能量密度大、充電時間短、功率大、壽命長，再加上存儲的是機械能，清潔無污染、轉化效率好。車載飛輪的優勢很明顯，但其推廣受到技術、價格等限制，需要對以下幾個方面進一步研究。

(1) 電動汽車中飛輪與其他動力的結合。目前由于飛輪儲能系統的技術有限，尤其是電機速度的限制，在一定成本內攜帶的能量并不大，單獨使用飛輪供能比較困難，所以飛輪與蓄電池或內燃機共同供能是當下的趨勢。

(2) 車載飛輪中磁軸承的應用。磁軸承具有無摩擦、低損耗、無噪聲等優點，適合車載環境，最重要的是磁軸承的使用可以克服高速飛輪帶來的摩擦損耗，提高能量的轉化效率。

(3) 車載飛輪中高性能電機的研究。飛輪儲能系統儲能的大小、速度以及系統與汽車能量的傳遞都依賴電機完成，不同類型的電動汽車對飛輪中電機的轉速、轉矩、效率等要求不同，研究高性能電機是車載飛輪技術的關鍵。

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Development and Key Technologies of Flywheel Energy Storage System for Vehicle*

TANGYanqi,ZHUHuangqiu

(College of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

Abstract：The flywheel energy storage system (FESS) has many advantages such as high energy density, fast charge, high efficiency, pollution-free, longevity of service. As a new type of impetus of electric vehicle, the FESS was being paid more and more attention. The structure and principle of vehicle FESS were first described. Then based on the characteristics of FESS, its applications in different kinds of electric vehicles were introduced. Finally, the importance of the flywheel materials，high-performance motor and magnetic bearing technology for vehicle flywheel is pointed out and their development status at home and abroad was introduced in detail.

Key words：vehicle flywheel; key technologies; magnetic bearing; high performance motor

*基金項目：國家自然科學基金(61174055)；江蘇省自然科學基金(BK2012707)；江蘇省“333工程”資助(2014)；江蘇省“青藍工程”資助項目(2014)；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目(2014)

作者簡介：湯延祺(1991—)，男，碩士研究生，研究方向為無軸承電機與磁懸浮軸承的設計與控制。朱熀秋(1964—)，男，教授，博士生導師，研究方向為無軸承電機、磁軸承支承高速電機傳動系統、特種電機非線性智能控制等。

中圖分類號：TH 133

文獻標志碼：A

文章編號：1673-6540(2016)05- 0038- 09

收稿日期：2015-11-02