近年来随着科技发展和人们生活水平提高，手机、穿戴式设备、人体植入式设备以及无线传感器网络等得到广泛应用并且呈现逐年增长趋势。这些设备主要特点有功率等级较低、耗能较高以及尺寸较小等，能量补充问题始终是制约这些设备进一步发展的瓶颈。传统充电方式大都采用有线方式，虽然效率较高，但是存在充电器接口不统一、潜在安全隐患以及携带不方便等固有缺点。这就要求提出一种新型充电方式来解决上述问题，磁耦合共振式无线电能传输技术随之而生，与其它无线电能传输技术相比，具有传输距离远、功率等级大以及效率较高等优势，最具有应用前景。本文以磁耦合共振式技术为基础，研究远距离内、大发射端对小接收端形式的不对称线圈结构以及不同负载接入方式时小功率无线电能传输系统，旨在为不同种类的小功率设备提供更加便捷的充电方式，以便解决设备的能量补充问题，从而推动这些设备进一步广泛应用。本文首先对系统基本原理进行研究，通过电路理论分析二线圈模型，得到影响系统传输功率和效率的主要因素，得知这种结构不适合于远距离传输场合。为克服这种缺陷，优化设计三线圈结构，通过使用发射端增强线圈实现电流以及空间磁场强度和分布范围的放大。同时，对接收端不同负载接入方式进行分析，提出不同负载阻值情况时需要选择相应的负载接入方式，以便提高传输距离、功率和效率。采用上述三线圈结构完成系统实验平台搭建，主要研究三线圈结构的合理性、接收端不同负载接入方式及负载变化特性、传输方向特性、多接收端情况以及空间磁场分布和软开关状态对系统性能影响。实验证明：论文设计的发射端能够保证系统高效工作；不同负载阻值需要选择合适的负载接入方式以及多接收端能够有效提高传输功率和效率，与实际应用要求相一致。系统能够实现如下指标：水平传输方向40cm内为2W的白色LED灯泡、1.5W的红色LED小灯以及1.5W的手机无线供电，系统传输效率为20%；垂直传输方向50cm内为3W的白色LED灯泡、2W的红色LED小灯以及1.5W的手机无线供电，系统传输效率为26%。