大动量飞轮的设计综合了机电一体化设计技术，主要分为机械结构设计、轴承承载润滑设计、密封设计以及电极设计技术。它由支撑轮体的精密轴系、较大转动惯量的飞轮本体、驱动电机、位置及速度传感器、润滑和密封等组成。飞轮系统的动力学方程如下：JX=Tm-Tf式中，Tm为电机的驱动力矩；Tf为飞轮轴系的阻力矩。在理想状态下，电机的驱动力矩Tm为Tm=KmIa式中，Km为电机力矩系数；Ia为电机输入电流。电机的驱动力矩必须克服转动轴的摩擦力矩，电机的驱动力矩与电机的力矩常数有关。控制特性与电机参数有关。因此在飞轮的设计中，其技术关键在于轴承、润滑、以及驱动电机的设计。

　　飞轮本体是一个由无磁不锈钢材料制成的大惯量体。其直径由角动量大小及转速高低所决定。设计时还须考虑力学条件，以取得*佳角动量/质量比值。轴承及润滑系统轴承及润滑系统是飞轮中关键的技术设计，设计中须考虑轴承承载能力、预负荷、润滑以及长寿命问题。驱动电机飞轮驱动电机一般采用无刷直流电机，必须保证有合适的驱动力矩，良好的调速线性度，对外无干扰信号，满足长寿命的要求。根据某大型卫星对大动量轮的要求，所研制的样机在总体方案上采用盘状整体式飞轮结构，采用预加载荷的角接触球轴承对支承，设置补充供油系统，整个飞轮为密封结构。这种结构具有旋转精度高，系统刚度高以及对温度适应性好等特点。飞轮结构如所示。