随着电气时代的到来,人类对电力的依赖也逐渐增加,在满足用电需求的同时,人们对电能的传输也提出了新的方法。无线电能传输技术摆脱了冗杂的用电线路,具有安全、灵活等优点,逐渐成为国内外学者的研究焦点,有着广阔的应用前景。无线电能传输技术已经被广泛地应用于许多领域,如家用电器、植入式医疗设备、电动汽车、可穿戴设备等。磁耦合谐振式无线电能传输技术实现了中距离的电能传输,但在实际的应用中,由于场合的限制,谐振器的发射与接收装置往往存在较大的尺寸差异,这样非对称耦合线圈的设计与传能特性的研究是无线传能系统研究过程中不能回避的问题。首先,文章构建了非对称无线电能传输系统的电路模型,综合考虑非对称系统参数多且相互耦合的实际问题,推导出系统的接收功率、传输效率与距离的关系式。由关系式分析可知:接收功率与传输效率分别受到频率与互感M的影响。因此通过分析工作频率与耦合线圈互感M,得出非对称系统的频率特性与距离特性两大特性。其次,文章借助COMSOL Multiphysics进行物理场仿真。分别设计不同尺寸的谐振系统进行仿真分析,得出耦合系统尺寸这一重要参数对距离特性的影响规律;同时在不同距离下,对尺寸比分别2:1与5:1的耦合系统进行角度改变,总结出不同非对称耦合系统的方向特性规律。再次,考虑到非对称耦合线圈的设计问题,文章在COMSOL模型的基础上,分别对比了平面圆形、平面方形与螺旋筒形三种形状的传能效果。同时研究了线径、尺寸、匝间距等参数对品质因数的影响规律,为今后线圈的设计提供了理论依据。最后,文章搭建了非对称谐振系统进行实验验证,通过改变频率、距离、角度与谐振系统的参数验证了非对称耦合系统传输特性仿真的正确性。同时,通过构建不同谐振系统,验证了在固定20cm距离下的最佳尺寸大小与线圈自身参数对品质因数影响规律的正确性。