隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，全世界人們都在尋找一種無污染或污染小的能量供給方式。飛輪技術(shù)由于是電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化，不會造成污染，飛輪儲能電池的概念起源于上世紀(jì)70年代早期，最初只是想將其應(yīng)用在電動汽車上，但限于當(dāng)時的技術(shù)水平，并沒有得到發(fā)展。直到上世紀(jì)90年代由于電路拓?fù)渌枷氲陌l(fā)展，碳纖維材料的廣泛應(yīng)用，以及全世界范圍對污染的重視，這種新型電池又得到了高速發(fā)展，在飛輪儲能裝置中，決定輸入輸出能量的是外接的電力電子裝置，而與外部的負(fù)載沒有關(guān)系，還可以很方便地通過控制飛輪的旋轉(zhuǎn)速度來控制飛輪的充電，這種特點(diǎn)在化學(xué)電池中實(shí)現(xiàn)起來要困難得多。并且伴隨著磁軸承技術(shù)的發(fā)展，這種電池顯示出更加廣闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)正迅速地從實(shí)驗(yàn)室走向社會。飛輪技術(shù)的發(fā)展速度很快，再加上飛輪儲能系統(tǒng)的充電速度可以非常快，飛輪儲能裝置的儲能密度越來越大，效率和壽命也在不斷提高。在放電的時候，是機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化，所以飛輪的壽命和放電的深度沒有關(guān)系，這樣飛輪可以應(yīng)用的放電深度范圍非常寬，特別適用于放電深度不規(guī)則的場合，由于飛輪的快速充放電和獨(dú)立而且穩(wěn)定的能量輸出，當(dāng)設(shè)備需要能量突然增加或者在能量轉(zhuǎn)換時需要平穩(wěn)過渡的時候，經(jīng)常考慮到使用飛輪技術(shù)，雖然我國在這方面的研究才剛剛起步，但是歐美國家已出現(xiàn)實(shí)用化產(chǎn)品。并且飛輪電池的發(fā)展相當(dāng)迅速，并已經(jīng)出現(xiàn)了利用超導(dǎo)磁懸浮的高新技術(shù)讓飛輪和包裹容納它的真空容器沒有物理接觸減小摩擦損耗，這樣飛輪就能轉(zhuǎn)的非常快，而且損耗極小，存幾年轉(zhuǎn)速也不會降低很多，這就是磁懸浮飛輪電池。

發(fā)展?fàn)顩r

縱觀歐美國家的現(xiàn)狀，在汽車行業(yè)中，美國飛輪系統(tǒng)公司（AFS）就生產(chǎn)出了以克萊斯勒LHS轎車為原形的飛輪電池轎車AFS20；在火車方面，德國西門子公司已研制出長1.5m，寬0.75m的飛輪電池，可提供3MW的功率，同時，可儲存30%的剎車能；在特種設(shè)備上，美國已經(jīng)開始嘗試使用飛輪裝置，尤其是大型混能牽引機(jī)車上，美國特種部預(yù)測未來的戰(zhàn)斗車輛在通信、武器和防護(hù)系統(tǒng)等方面都廣泛需要電能，飛輪電池由于其快速的充放電，獨(dú)立而穩(wěn)定的能量輸出，重量輕，能使車輛工作處于最優(yōu)狀態(tài)，減少車輛的噪聲（戰(zhàn)斗中非常重要），提高車輛的加速性能等優(yōu)點(diǎn)，已成為美國軍方首要考慮的儲能裝置；在太空方面，由于飛輪儲能裝置的儲能密度很大，并且隨著材料學(xué)和磁懸浮軸承技術(shù)的不斷發(fā)展，在衛(wèi)星上使用的飛輪儲能裝置甚至小到可以裝進(jìn)衛(wèi)星壁中，而且飛輪儲能裝置運(yùn)行的時候損耗很小，基本上不用維護(hù)，這就使得飛輪技術(shù)不斷應(yīng)用于衛(wèi)星裝置和太空空間站的太陽能儲能電池中作為它們的能量供應(yīng)中心來使用，同時飛輪還可以用于衛(wèi)星的姿態(tài)控制中。

結(jié)構(gòu)原理

磁懸浮飛輪電池的主體是個真空容器里的不停旋轉(zhuǎn)的飛輪和與飛輪連接在一起的兩個電機(jī)（一個發(fā)電機(jī)和一個電動機(jī)）。飛輪里有磁鋼片，外面裹著碳纖維材料防止飛輪解體。起初的飛輪電池的飛輪是通過轉(zhuǎn)軸依靠軸承連接在容器里，轉(zhuǎn)速不能很高，損耗也大。我們要研究的是利用新技術(shù)即超導(dǎo)磁懸浮，將普通軸承改為非接觸式磁軸承，其目的在于讓飛輪和容器沒有物理接觸，這樣飛輪就能轉(zhuǎn)的非常快，而且損耗極小，即使存放幾年轉(zhuǎn)速也不會降低很多。飛輪存儲的能量用這個公式E=1/2jω2（2是平方）計(jì)算。j是轉(zhuǎn)動慣量，ω是角速度。j=k*M*R2（2是平方）k是慣性常數(shù)。飛輪是個圈是1，圓柱是1/2，M是質(zhì)量，R是半徑。飛輪一般都能做到四五萬轉(zhuǎn)，儲存的能量極其大。真空容器內(nèi)有電動機(jī)，充電時電動機(jī)線圈通電，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動飛輪轉(zhuǎn)速提高，從而飛輪存儲一定的能量，轉(zhuǎn)速越高、飛輪轉(zhuǎn)動慣量越大，所存儲能量越大。放電時利用真空容器里的發(fā)電機(jī)，飛輪的高速旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動使得磁力線切割線圈產(chǎn)生電流，電流通過真空容器外部的電子電力裝置變壓。這樣飛輪電池的性能就非常好，只要電子電力裝置撐得住，充放電速度要多快有多快。

美國飛輪系統(tǒng)公司已用最新研制的飛輪池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動轎車，一次充電可行駛600km，由到96km/h加速時間為6.5秒降到3秒左右。