飞轮电池是一种物理电池,它具有储能密度高,不会因过充电、过放电而影响储能密度和使用寿命,储能量可以精确计算和测量,充电时间较短,使用寿命长,能量转换效率极高,对温度不敏感,清洁无污染等优点。新能源如太阳能、风能、潮汐能等需要一个储能单元作为重要缓冲环节,因此,飞轮电池将在不久的将来有着重要的发展战略意义。　　要使飞轮电池具有较高的储能量和较小的摩擦损耗以及优良的悬浮支撑性能,磁悬浮控制系统承担着不可替代作用。常见的磁悬浮轴承有永磁轴承(PMB)、超导磁轴承以及电磁轴承(AMB),超导磁轴承又分为高温超导和超低温超导,其使用条件比较苛刻,因此,对其应用起到了极大的约束;永磁轴承属于被动磁轴承,其损耗较低,结构简单,制造成本低,但同时其控制精度不高,不适用超高转速的飞轮电池;电磁轴承属于主动磁轴承,其控制精度很高,但目前的对于多输入非线性时变系统的控制缺乏有效的方法和理论,如何精准地实现飞轮电池转子系统的控制是目前普遍研究的一个热门问题。　　如此同时,由于极高的转速带来的离心力应力也会相应很大,因此,普通的材料很难实现较小体积容纳较大转动动能的电池可移植性能。近些年来,新型高强度非金属材料也不断问世,其中以碳纤维最为经典,其抗拉强度为普通合金材料的5-7倍,而密度却仅为其20％左右。这种材料的储能密度很大,很适合超高转速飞轮的编制。然而,其制造工艺相当复杂,制造成本占总成本的70%,其世界年生产量约为4万吨,先比16亿吨的世界钢铁产量,可知它的大规模使用的时代还比较久远。　　综合以上问题的叙述,本文主要从两个方面展开研究,一是从材料上:通过使用高强度合金材料与新型非金属作对比;二是通过复合使用永磁轴承和基于简单PID控制的电磁轴承与高精度控制的电磁轴承作对比。通过对比,找到储能密度较高的合金材料用来制造飞轮,比较理想控制的组合实现转速为2万转左右飞轮转子的磁悬浮控制,从而为民用飞轮电池的开发与应用提供一定的理论依据。　　本论文基于三峡大学汤双清教授的国家自然基金项目《飞轮电池新型磁悬浮支撑系统转子自归位机理研究》(项目编号:51175297),其理论对民用飞轮电池的发展应用具有重要的研究意义。