无线电能传输技术是一种利用电磁场实现无电气接触传输电能的技术。在一定程度上解除了传统借用导体进行电能传输的方式给人类生活带来的限制,为人类社会带来了更加安全便捷的电能传输方式。本文的研究工作由无线电能传输技术的理论原理、演化过程、应用现状和未来前景开始,首先经过分析对比选取磁耦合谐振作为系统整体的实现原理;其次从电磁学的基本原理入手对无线电能传输系统的电路拓扑整体进行研究,最终确定选取串联-串联型拓扑作为系统整体的谐振补偿电路,且确定了系统的传输效率理论上大约为45%-65%;基于正交线圈发射磁场具有良好方向性的特性,设计了一种由单电源驱动的半球体发射机构,该发射机构主要由近似正交线圈构成,能够达到在有效空间内发射高质量全方向磁场的目的;并且提出了低耦合路径理论和低耦合区域理论分别用于判断发射机构优劣和选择适合特定发射机构的接收机构模型;最后对该耦合机构进行了仿真分析和实验验证,结果证明本文所设计的空间无线电能传输系统耦合机构具有在三维有效空间内进行高自由度的、平滑的无线电能传输的能力。本文创新设计的耦合机构与传统的平面无线电能传输系统耦合机构相比拥有更自由的能量传输方式,与现有的空间无线电能传输技术系统的耦合机构相比系统实现更加容易、实用性更强。