无线能量传输(Wireless Power Transfer,简称WPT)技术,作为一种安全,清洁,高效的新型供能技术,近年来持续受到各领域专家学者的广泛关注。在传统的有线能量传输方式中,长时间使用后,电缆会老化,导致漏电、接触不良等危害,凌乱的电缆不仅不美观,也会对生活造成诸多不便。WPT技术的应用,不仅摆脱了接触式传能中传输线的束缚与限制,使得传能变得更加灵活,还能避免上述接触式传能可能存在的危险。然而目前,在无线能量传输领域,还有许多关键的技术难题没有被解决,成为限制其发展的瓶颈。接收设备不能高自由度摆放的问题,就是其中之一。本文分别针对两种应用场景:平面型接收设备与柱形接收设备,通过调控磁场的幅度和方向,改善接收端不能高自由度摆放的问题。本文的主要工作如下:1.采用互感耦合模型,分析了四种常用补偿网络的系统效率和工作特点,并选择SS型补偿网络应用于本文的WPT系统之中。在此基础上,分析了影响系统传输效率的因素,还比较了感应耦合式与磁耦合谐振式WPT的区别。2.通过研究不同边长的线圈在不同高度处产生磁场的分布特点,给出了使得接收平面磁场均匀分布的线圈设计方法,并利用遗传算法对线圈进行优化。加工实测结果验证了这一设计方法的可靠性。3.通过研究柱形接收设备所需要的磁场分布方向,设计了能够产生该种磁场分布方向的发射线圈。通过调整馈入电流的相位,实现了磁场盲区的消除。利用优化后的发射线圈,能够实现接收端在任意角度、位置摆放时,能量传输效率保持稳定。4.为了更加接近实际情况,分别研究了在发射端加塑料外壳、有其他WPT系统同时工作、不同材质的桌面存在时,对传输效率影响的情况。结果表明以上三种情况均不会对磁谐振无线传能的传输效率有较大影响。如今,越来越多的家用电子设备具备了无线充电功能,本文给出的两种提高接收端摆放自由度的设计方法,可以对改善无线充电性能、提高无线充电技术在家电产品中的应用率提供新的解决思路。