电动车辆作为一种以电能为原动力,采用牵引电机驱动的绿色环保交通工具,在城市公共交通系统中起着举足轻重的作用。其运行过程具有频繁起动和制动的特点,如能通过再生制动系统回收并再利用制动时的能量,对于提高电动车辆的能量利用率具有重要意义。由于综合性能突出,飞轮储能系统近些年来发展迅速,本文采用飞轮储能技术吸收再生制动能量,以一种新型拓扑结构轴向飞轮储能电机为研究重点,主要研究内容如下：首先,归纳总结了电动车辆再生制动技术与飞轮储能技术的发展现状。以南京地铁1号线为研究对象,从运动学及列车牵引、制动特性曲线两个角度分别搭建了Matlab/Simulink仿真分析模型,定量分析了城市地铁列车再生制动能量的特征；据此,提出了用于飞轮储能的飞轮电机所需满足的基本性能要求,并对不同结构电机进行了对比,从诸多方面综合考虑,最终确定了飞轮储能电机的选型及设计要求。其次,针对轴向永磁电机磁场与性能计算,基于等效磁路法构建了一种快速、准确的磁阻网络计算模型,同时可考虑磁路饱和、铁磁材料非线性及永磁磁场与电枢反应磁场相互作用等因素的影响。为实现简化计算,将所建立的磁阻网络类比转化为对应电阻网络,利用Matlab数学软件进行仿真分析,获取了网络各节点磁位,得到了电机磁场分布,计算了其静、动态电磁性能特征。在此基础上,基于遗传算法综合考虑电机电磁与机械性能约束,建立了以电机转矩密度与效率为目标的优化模型,借助遗传算法工具箱进行优化处理,获取了单目标和多目标优化结果,并通过三维有限元分析验证了等效磁路模型及遗传算法优化设计的可行性。最后,制作了一台定子无磁轭模块化轴向永磁电机样机,并进行了样机的基本性能测试,进一步验证了等效磁路法的正确性。