機械儲能裝置最常見的是脈沖發電機和單機發電機，并且多是先用透平機或電動機把大質量飛輪驅動起來旋轉到高速度，使飛輪慣性地儲存動能，然后突然轉接到脈沖發電機的轉子軸上，使其產生電脈沖輸出，同時飛輪因釋能而被減速或停轉。
　　飛輪的結構如下圖所示，主要包括5個基本組成部分：
　　1)采用高強度玻璃纖維(或碳纖維)復合材料的飛輪本體；
　　2)懸浮飛輪的電磁軸承及機械保護軸承；
　　3)電動/發電互逆式電機；
　　4)電機控制與電力轉換器；
　　5)高真空及安全保護罩。

圖：飛輪系統組成圖
　　飛輪儲能系統的工作原理為:系統儲能時，電機作為電動機運行，由電網提供電能經功率電子變換器驅動電機加速，電機拖動飛輪加速儲能，能量以動能形式儲存在高速旋轉的飛輪中；當飛輪達到設定的最大轉速以后，系統處于能量保持狀態，直到接收到一個釋放能量的控制信號，系統釋放能量，高速旋轉的飛輪利用其慣性作用拖動電機減速發電，經功率變換器輸出適用于負載要求的電能，從而完成動能到電能的轉換。由此，整個飛輪儲能系統實現了電能的輸入、儲存和輸出控制。