随着全球经济高速发展,能源安全已成为全球发展领域最紧迫的挑战。为缓解日益突出的能源供需矛盾,世界各国都加大了可再生能源开发利用的力度。海洋潮流能是一种极具开发潜能的可再生能源,已成为海洋能开发的热点。海洋潮流能发电是利用叶轮将海水的动能转化为旋转机械能,最终通过发电机将机械能转化为电能的过程,潮流能机组主要分为垂直轴和水平轴两种形式,水平轴海洋潮流能机组因克服了垂直轴机组的低流速适用性差及能量捕获效率较低等问题,已成为潮流能发电机组主要机型。目前国内外已成功的设计并制作出多台潮流发电样机,在此基础上完成了多项潮流能发电示范工程,并有商业化机组问世,但由于潮流发电技术发展的历史很短,在基础研究、工程设计及运行管理等方面都存在技术简单、经验严重不足的问题,水平轴海洋潮流能发电装置在工作时将长期浸泡于海水中,主传动轴水下动密封困难,一旦动密封失效,海水将进入机舱内部,导致发电机烧毁。本文将设计1k W水平轴海洋潮流能发电装置,该装置由能量捕获系统、能量传递系统和发电系统三部分组成,通过采用磁力耦合动密封结构,以解决主轴水下动密封的技术难题,从而确保装置安全可靠运行。叶轮是潮流能发电装置能量捕获系统的核心部件,叶片的水动力外形决定着叶轮的能量捕获性能。本文基于BEM理论和Wilson叶片设计方法对叶片进行外形设计,确定叶片翼型等外形参数;以潮流能利用系数最大为优化目标,通过MATLAB软件对叶片外形参数进行优化设计;采用SOLIDWORKS软件对优化后的潮流能装置叶片水动力外形进行叶轮建模,并通过CFD软件对叶轮模型进行水动力仿真,获得了叶轮转矩,计算出潮流能利用系数为39.25%,符合贝兹极限理论。本文提出了潮流能装置磁力耦合能量传递系统,采用Ansys Electronics Desktop软件对该系统进行进行模拟仿真,得到最大有效扭矩与磁极对数的关系曲线,确定磁极对数为6时内外转子之间的最大有效扭矩达到峰值;在此基础上,开展磁极气隙与最大有效扭矩关系的研究,研究表明,磁极气隙与最大有效扭矩呈负相关。最后,本文对发电系统的定子和转子进行优化设计,并采用Ansys Electronics Desktop软件对所设计的发电系统进行仿真分析,得到发电系统在空载与负载运行情况下的输出电压、输出电流和输出功率等电气参数。