海洋中蕴藏丰富的可再生能源,各国对海洋中可再生能源的关注与日俱增。海流能作为海洋可再生能源中易于预测、分布范围较广的一种能源有着巨大的开发价值。环中国海海流能量密度普遍低于欧洲国家,因此不能直接移植欧盟现有的技术,需根据本土条件对技术进行改进或自行研发,以适应我国国情。水下发电机防水密封有两种形式,一种是利用密封舱,把发电机装到密封舱中,另一种是不用密封舱,把发电机用绝缘液体胶密封烘干,后一种形式海水可直接进入发电机内部,利用海水对发电机进行散热,更适用于深海环境。但海平面下的巨大压强使得发电机线圈绕组绝缘密封的要求非常高。现有海流能发电机多为多槽绕组,由于多绕组槽的存在及磁隙的限制使得绝缘密封变得相对困难且可靠性不高,胶层很薄导致密封失效速度快,发电系统生存周期有限。这成为海洋水下发电机亟待解决的问题。本文提出将单绕组定子结构用于海流能发电机,提高线圈密封的可靠性,以此解决上述问题,并根据其启动扭矩特点设计易于低流速启动的透平,通过仿真及实验来验证设计方法的可行性。论文主要完成工作如下:(1)根据发电机的磁路分析与透平的贝茨理论、叶素理论提出海流能发电装置设计方案,确定单绕组定子发电机结构与透平的翼型、叶片数目。(2)针对发电机铁芯结构进行改进设计以削减涡流损耗及永磁发电机的齿槽转矩。对改进设计后的海流能发电机使用Ansys Maxwell软件进行有限元仿真分析初步确定设计的可行性并进行参数预测。(3)根据实验室条件确定实验装置结构参数,使用3D打印技术加工透平,使用线切割技术加工铁芯。研制海流能发电实验装置。(4)对海流能发电实验装置进行环境实验、发电机拖动实验、水槽实验。实验表明单绕组海流能发电装置易于密封且密封可靠,能有效利用海流能进行发电。研究表明,单绕组定子结构可以减少发电机定子线圈绝缘封装的工作量并增大海流能发电装置绝缘密封的可靠性,可以让发电机适应更广更深的海洋环境。