人工智能技术的发展使机器人得以广泛应用,然而接触式充电限制了机器人充电的自主性及灵活性。磁耦合无线电能传输技术借助磁场提供电能的非接触传输通道,降低对位精准度要求,提高充电的安全性及可靠性,实现了机器人全自主充电。采用LCC-S型补偿网络对磁耦合机构进行无功功率补偿,使系统具有发射线圈恒流及输出恒压特性,降低了控制复杂度。然而高阶补偿网络配置的独立电感增加了系统的体积与成本。借助磁集成技术将补偿线圈与发射线圈集成化设计可以有效降低磁芯用量,缩小装置体积成本。因此本文针对无线电能传输系统实际应用过程中存在的定位精度差、装置体积大、磁芯用量多等缺陷,基于LCC-S补偿网络设计了一种宽偏移范围下的磁集成机构并综合考虑利兹线与磁芯用量提升系统的抗偏移能力。首先对磁耦合无线电能传输系统组成及原理展开分析,对比不同补偿网络特性并选取LCC-S型补偿网络作为本文的研究对象,重点分析磁集成设计模式下LCC-S型补偿网络输出特性并给出了不同交叉耦合对系统输出特性的影响。其次针对三种典型的功率传输线圈基于COMSOL仿真平台详细分析了各类型线圈耦合特性,考虑不同类型线圈互操作性提出了基于反绕线圈的磁集成设计思路并展开理论分析,并从磁芯屏蔽功能角度出发设计了磁芯双面复用结构对磁集成耦合机构进行优化。然后结合本文需求选择平面方线圈作为功率传输线圈,从线圈材料选择、尺寸、匝数及匝间距等角度围绕抗偏移和用线量两个目标进行了功率传输线圈的参数优化设计,并使用环形磁芯代替平板式磁芯以进一步减小磁芯用量。在设计的功率传输线圈基础上,从线圈匝数及线圈间距两个方面对磁集成补偿线圈进行参数优化设计,完成磁集成耦合机构综合优化。最后搭建Simulink仿真模型开展电路仿真验证了设计的可行性,并搭建实物测试平台验证了系统的抗偏移效果与磁集成设计的可靠性。