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飞轮电池系统主要由飞轮、电机、发电机和输入输出电子设备组成。它的核心是一个马达，当接通外部电源时，这个马达会带动飞轮高速旋转，这时候就相当于在给飞轮电池充电，飞轮转得越快，储存的能量就越多。放电的时候，马达就变成了发电机，把飞轮转动的动能转化成电能输出。发电过程中，飞轮的转速会慢慢降下来。

飞轮电池的飞轮是在真空环境里高速运转的，转速能达到每分钟20万转，用的是非接触式的磁悬浮轴承，这样能减少摩擦。据说这种电池的能量密度是150瓦时每公斤，功率密度更是高达5000到1万千瓦每公斤，寿命能用25年，理论上能支撑电动汽车跑500万公里。