随着旋转设备的不断发展,大量特殊领域如雷达供电、风力发电、航空航天、石油钻探等,对旋转设备提出了更高的要求。旋转设备由静止和旋转两部分组成,工作过程中供电端与用电端存在相对转动,需要旋转机构衔接静止和旋转部分。因此,旋转机构成为旋转设备的重要研究方向。传统旋转设备采用接触式滑环进行电能传输,由于静止部分和旋转部分之间物理连接,存在易磨损、易打火、事故率高、更换成本高等缺点,阻碍了旋转设备的发展。无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术因电能传输更加灵活、安全,受到了国内外学者的关注。近年来,WPT技术的飞速发展,为解决旋转设备的供电问题提供了有效途径,采用无线电能传输方式,用旋转耦合机构替代接触式滑环,电能传输过程中没有物理接触,从本质上解决了传统接触式滑环的缺点。本文旨在研究旋转设备的无线电能传输,分别从补偿拓扑设计和旋转耦合机构轻量化两个方面进行分析,提出适用于紧耦合情况的恒流型补偿拓扑,设计输出功率更高、重量更小的旋转耦合机构,并搭建旋转设备WPT系统。本文首先对旋转设备WPT系统原理进行分析,阐述系统的各组成部分及作用,确定本文使用的电能变化拓扑。由于旋转耦合机构耦合系数大,属于紧耦合情况,在常用补偿拓扑中会产生高次谐波,影响系统性能。为减小高次谐波,本文对T型和L型漏感等效模型进行分析,总结常用拓扑基于T型和L型漏感等效模型的参数设计方法,提出新型PS-N恒流补偿拓扑,对等效励磁电感和等效漏感进行补偿,减小高次谐波。同时,对新型PS-N补偿拓扑的输入输出特性、传输功率效率进行研究,得到拓扑具有恒定输出电流增益以及纯阻性输入阻抗的条件。其次,本文基于PS-N补偿拓扑给出适用于电压型逆变的电路整体拓扑和参数设计方法。然后,本文以输出功率、耦合系数为目标,针对不同磁芯组合方式,设计了参数最优的嵌-条形旋转耦合机构,通过磁芯分割的方式,设计了具有更小磁芯体积的环-笼型旋转耦合机构,并分析不同磁芯分割间隙的耦合性能,在保证具有更大输出功率的同时,减小磁芯的体积。最后,以理论设计和Simulink仿真为基础,完成实验装置的搭建,实现了2k W的电能传输,传输效率达91.6%,验证本文所设计系统的稳定性。