仿星器（Stellarator）和托卡马克（Tokamak）是目前国际上主流的两种磁约束聚变装置。其中托卡马克的磁场位形是环向对称的,具有较好的等离子体约束性能,它已成为近几十年来国际磁约束聚变领域的主流磁位形。但是,近年来的研究表明,其等离子体电流在接近极端条件时可能由于磁流体不稳定性引起等离子体的大破裂,从而导致装置不能长时间稳态运行。而仿星器的磁场完全由外置线圈的电流产生,几乎没有等离子体电流,故不会引起等离子体的大破裂。然而,传统仿星器具有很高的磁场波纹度,这将引起大的等离子体新经典输运,导致其约束性能低于托卡马克,这正是传统仿星器未能成为国际主流的磁约束聚变位形的主要原因。但,随着仿星器的不断优化,等离子体新经典输运已得到很好的缓解。目前先进仿星器已经取得了很多突出的成果,促使世界各大国将下一代仿星器的发展计划提上日程。然而,复杂的线圈系统的设计制造一直是仿星器发展中的难题,因此如何优化线圈,降低线圈的制造难度是仿星器研究中非常重要的一部分。目前国际上的线圈设计优化代码,如NESCOIL,Extended NESCOIL,ONSET,COILOPT,COILOPT++,FOCUS等,都是针对仿星器中“丝状”线圈（filament coil,仿星器设计阶段采用的简化线圈,为一根没有横截面的闭合曲线）的设计优化。然而,对于“丝状”线圈扩展为有限尺寸模块化线圈（finite-sized modular coil,有横截面的三维实际线圈）的过程,目前没有系统的优化方法,研究表明,线圈的有限尺寸效应对线圈制造有非常大的影响,因此对于该过程的研究十分重要。在本文中,我们提出了一种新的线圈优化方法,在“丝状”线圈确定的情况下,对有限尺寸的模块化线圈的扩展过程进行优化研究,在保证精确实现目标磁场的前提下,优化线圈形状,降低制造难度,提高制造精度。在这个方法中,我们提出了一个新的线圈工程评价参数——“面扭转（surface twist）”,经过面扭转优化后的线圈可以在某个角度呈现出准二维的形状,这对于线圈的加工制造有着非常积极的影响,可以有效的提高加工精度,缩短制造周期,同时该方法也能够用于估计模块化线圈系统在制造和装配过程中的随机偏差。基于中国首台准环对称仿星器（Chinese First Quasi-axisymmetric Stellarator,CFQS）的模块化线圈系统,对模块化线圈的优化进行了深入研究,通过对优化前后的线圈进行对比,发现优化后的线圈形状有着很明显的简化。通过对线圈面扭转、线扭转和曲率等工程参数进行分析研究,并统合考虑线圈系统与装置其它系统间的关系,对线圈系统进行优化,确定CFQS模块化线圈系统的最终参数。