随着科技的不断发展和人类生存空间的不断压缩,传统的电能传输方式的缺点也逐渐暴露出来,有线电能传输已不能满足当今人们生活的需求。无线电能传输技术省去了电器设备与电源之间相互连接,较传统输电方式更为安全灵活,抗干扰能力更强,节省了空间,使电气设备摆脱了电源线的束缚,将人们的生活变得更加舒适便利。首先,本文通过耦合模型理论和电路模型理论两方面对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行理论分析,并得出系统传输效率的一般表达式。从能量传输原理出发,阐明了当电源频率等于线圈谐振频率时,系统的传输效率取最大值。通过表达式可以看出,系统达到最大传输效率的前提条件是两谐振线圈之间产生电磁共振,这就要求电源频率需保持在线圈谐振频率附近。通过两种理论模型的对比分析,对无线电能传输的工作原理有了更加深入的理解,为接下来的研究分析打下了良好的基础。其次,对两种常用的谐振线圈(螺线管式谐振线圈和平面螺旋式谐振线圈)进行了研究,分析了其电感、电容及电阻参数的计算方法,对谐振线圈的参数设计提供了很大帮助。分析了导线趋肤效应与损耗、品质因数、耦合系数等因素对系统传输特性的影响,得出采用大线径和多股绕制的导线可以有效减小趋肤效应;提高传输效率的关键在于增大两线圈间的耦合系数;增大线圈电感可以提高品质因数,从而减小损耗提高效率。再次,利用HFSS仿真软件对两种谐振线圈进行仿真分析,得出在电源频率接近谐振频率时,系统具有较高的传输效率;增加谐振线圈间距,传输效率下降很快;改变谐振线圈的水平相对位置,在小范围内传输效率变化不大,当水平偏差超过1/2线圈半径时,传输效率大幅下降;线圈轴向夹角在30°以内时,传输效率变化不大,超过时传输效率很快下降到0;对中继线圈产生的影响进行仿真分析,得出中继线圈可以大幅度提高系统的传输效率;对两个发射线圈对一个接收线圈进行无线电能传输情况进行了仿真分析,仿真结果显示出,反相位的两发射线圈会产生相互抵消的效果,在接收线圈上没有能量的传输,同理同相位的两个发射线圈会产生叠加的效果。最后,根据磁耦合谐振的原理设计了一个简易的系统实验模型,对其发射装置和接收装置进行了详细的介绍,模型的核心部件采用NE555集成电路作为产生谐振所需要的高频电源,实验装置基本上实现了无线电能传输,在100mm的传输距离上可以达到约40%的传输效率。改变线圈间距、线圈水平偏移距离和线圈轴向夹角,并对系统在以上不同工作状态下的电气参数进行测量,通过对测量结果的整理分析,证实了 HFSS仿真分析的正确性,同时也提出本实验装置存在的几点不足以及还需要进行更多研究的问题。