磁耦合谐振式无线电能传输（Magnetically Coupled Resonant Wireless Power Transfer,MCR-WPT）技术因为其在电磁场近场区具有较高传输效率和较大传输功率的特点受到广泛关注,并且发展迅速。在实际应用中发射线圈与接收线圈之间不可避免的会发生水平方向偏移,导致线圈间互感产生强烈波动,从而引起输出功率波动和效率降低的问题,严重影响系统运行稳定性。因此,提高线圈在水平方向的偏移容忍度对推动MCR-WPT技术的应用与发展具有重要意义。本文从线圈本体结构的优化设计出发,基于准恒定互感计算与优化方法,设计了在水平方向具有高偏移容忍度的新型线圈结构,在不需要额外增加任何谐振补偿网络和辅助控制装置的情况下,能够大幅度提高系统在水平方向上的抗偏移能力。本文针对新型线圈结构的准恒定互感计算与优化设计进行了如下工作。（1）针对线圈在水平运动方向偏移的互感波动问题,首先建立了两接收线圈串联型无线电能传输系统的互感模型,并对其进行了输出能效分析。然后提出了一种两接收线圈矩形不对称反向串联型结构,同时提出了一种基于矢量势的互感计算方法来计算该结构的互感,并通过所提出的互感计算方法分析了该结构的互感规律,最终提出一种线圈参数的优化方法使其获得准恒定的互感。该反串联型矩形线圈不仅结构原理和优化方法简单,而且可以使线圈在水平运动方向极限偏移距离19.7cm范围内的互感几乎保持恒定,计算、仿真和实验结果对比验证了所提出的结构的有效性和优化设计方法的正确性。（2）针对线圈在水平运动方向与侧向偏移的互感波动问题,结合所提出的两接收线圈串联型无线电能传输系统的互感模型,提出了一种两接收线圈矩形同向串联型结构和一种基于磁位矢量分析法的互感计算方法来计算该结构在偏移工况下的互感,然后分析了两接收线圈矩形同向串联型结构的互感特性,并提出一种准恒定互感优化方法对线圈的结构参数进行优化,此方法为研究无线电能传输系统互感的变化规律和线圈结构功能设计提供了简单、有效的理论依据。通过对比两接收线圈矩形同向串联型结构与传统两线圈结构的公式计算、有限元仿真以及实验测量数据结果,验证了互感计算方法与优化设计方法的精确性与可行性。两接收线圈矩形同向串联型结构在水平运动方向和侧向都具有较强的抗偏移能力,线圈间的互感波动率减小到3%以内,同时在水平运动方向偏移的基础上提高了系统的侧移适应能力。（3）针对线圈在水平全方向偏移的互感波动问题,根据提出的两接收线圈串联型无线电能传输系统的互感模型,设计了两接收线圈圆形反向串联型结构并分析了其构成原理及其互感特性,然后基于参数向量法提出该结构在任意相对位置的互感计算方法,并提出一种基于准恒定互感的线圈结构优化设计方法,为快速设计具有水平全方向高偏移容忍度的新型线圈结构提供了理论方法。通过对比分析公式计算、电磁场有限元仿真及实验平台测试获取的互感数据,验证了所提出的准恒定互感计算与优化设计方法的有效性和准确性。两接收线圈圆形反向串联型结构能够有效解决无线电能传输系统线圈水平全方向偏移的互感剧烈波动问题,使系统在发射线圈外径50%偏移范围内仍能保持高效运行,提升了系统的稳定性。