磁悬浮飞轮电池是一种新型的机电一体化能量转换与储存装置。其工作原理是在能量冗余时，将多余的电能或者其他形式的能量转变为飞轮转子高速旋转的动能储存起来；当需要能量时，再将转子的动能先转变为电能进而转换为其他形式的能量释放出来。与传统的抽水、压缩空气以及电化学储能相比，具有能量密度高、功率密度大、充放电周期短使用寿命长、无污染等优点，符合我国“十二五”规划纲要中节能环保，能源高效利用的要求。本课题则主要对磁悬浮飞轮电池结构进行了设计并利用必要的仿真优化软件对其电磁特性进行了分析，结构参数进行了优化。　　在综合分析飞轮电池主要关键技术的基础上，提出了一种新型飞轮电池结构的总体方案，其中重点介绍了满足本文设计要求的磁轴承支撑方案，并对磁轴承进行了电磁特性分析和结构优化，对飞轮转子结构参数的合理性进行了验证分析。　　首先对飞轮电池各组成部分的总体结构布置以及安装时需要注意的问题做了详细的阐述。对径向磁轴承，轴向磁轴承，电机的定子和转子，飞轮本体的结构和材料进行了具体的设计分析和选择，确定了本文磁悬浮飞轮电池装置各组成部分的具体结构参数。　　对电磁场的基本理论进行了阐述，分别从解析法和有限元法（FEM）的角度对电磁场基本参数进行了求解，推导出求解电磁力和磁感应强度的具体表达式，并给出了本文设计的磁悬浮轴承的机械和电气的具体参数；在理论研究的基础上，利用有限元分析软件ANSYS分别对轴向磁轴承，径向磁轴承电磁特性进行了仿真，分析了其磁力线分布以及漏磁等情况，得出了电磁力与线圈电流的对应关系，为后续磁轴承控制系统的研究奠定了基础；另外对飞轮转子在高速旋转状态下的应力进行了分析。　　最后建立了ANSYS与iSIGHT的集成优化模型，并以轴向磁轴承和径向磁轴承为例，对磁轴承的结构进行了优化分析，得出了最优的符合本文要求的结构参数，并给出了目标函数的优化过程变化图，直观方便，降低了成本，提高了电磁轴承的性能。