无线电能传输解决了传统有线供电方式线路老化、产生火花等不足,具有极大的应用潜力。谐振式无线电能传输利用高频谐振磁场实现能量的无线传输,是目前无线电能传输领域的研究热点之一。该技术原理上能实现中距离高效传输能量,但在传输距离、效率和功率等方面还不能满足实用性要求,仍存在一些问题亟待解决。论文主要针对谐振式无线电能传输系统的磁耦合机构部分展开研究,旨在提升系统的实用性与安全性。论文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,本文介绍了无线电能传输的发展背景及意义,阐述了无线电能传输的几种实现方式,并简单说明了它们的传输原理及特点。随后针对谐振式无线电能传输技术,重点探讨了磁耦合机构部分的研究现状及存在的问题,说明了磁耦合机构的研究方向以及不容忽视的电磁安全问题。基于电路理论建立了两线圈结构的串联-串联补偿拓扑等效电路模型,推导出最大负载接收功率和最大传输效率的数学表达式,得出最大传输效率只与传输品质因数有关的结论,为磁耦合机构的设计提供了目标。然后,通过有限元仿真对比分析了17种线圈结构的电气参数及磁场分布,设计了具有最大传输品质因数的正方形双层错位45°线圈结构;并详细分析了线圈的线径、匝间距、匝数、层间距以及半径变化时,线圈电气参数的变化情况,确定了线圈的几何参数。同时,根据相关磁路模型以及划分的自耦合区、互耦合区,推导出线圈耦合系数的数学表达式,从而得到了磁芯的添加原则。在等用量磁芯的前提下,确定了辐射状36型的磁芯布置方式,并在此基础上继续优化,最终以0.58倍的平板型磁芯用量,获得了比平板型磁芯更好的线圈耦合效果。最后,理论上介绍了被动屏蔽方法的屏蔽原理及屏蔽效能,建立了无线电能传输系统中存在金属板的等效电路,给出了金属板对系统影响的理论公式并通过仿真进行了验证。还利用参数扫描功能,提出一种结合导磁材料和导电材料的新型三层屏蔽结构。该屏蔽结构在国家电磁辐射安全标准下,将磁耦合机构水平方向的电磁安全范围扩大了一倍,垂直方向的电磁安全范围扩大了9.4倍,大大提高了系统工作的安全性;同时,制作了磁耦合机构样机并在此基础上搭建了简易的实验平台,得出在150mm的传输距离时磁耦合机构的传输效率为78.57%,系统整机效率为58.14%。