电能已经逐渐被广泛应用在各个领域,但是各个领域的用电环境却大相径庭,因此对供电方式的灵活性与稳定性要求越来越高。电能传输的耦合装置为用电器补充电能的核心装置,此耦合装置不仅要输出质量足够高的电能,而且要满足用电器在不同环境下进行电能传输的需求。无线电能传输系统(Wireless Power Transmission,WPT)的优势是具有较强的充电灵活性以及较高的安全系数,而在系统中的电磁耦合机构,即松耦合变压器是使其具有这一优势的重要组成部分。因此,无线电能传输系统中的电磁耦合机构的设计与优化可以作为课题进行研究。首先,本文对无线电能传输系统的构成进行了详细的说明。然后针对此系统建立了电路模型以及电磁耦合机构部分的磁路模型。本文区别于一般紧耦合变压器,对松耦合变压器的互感模型和漏感模型进行了描述。并且考虑到耦合器漏感会带来的能量损失,在系统原、副边同时添加了补偿拓扑。同时,将磁路模型与电路模型相结合,得到电、磁两路参数之间的联系,为耦合器尺寸设计奠定理论基础。对于耦合器来说,其磁芯材料的选取和结构的设计尤为重要。本文通过对比几种被广泛应用的软磁材料的优缺点,最终选择铁氧体作为制作耦合器磁芯的材料。同时,本文通过分析几种常见磁芯结构类型,取长补短,并结合使用环境,设计出一款适用于水下AUV无线充电的耦合器磁芯结构—磁柱式环形磁芯。根据此前推导出的磁路与电路间的联系,在MATLAB中分析电路和磁路等参数对系统输出功率以及原、副边的输出效率的影响趋势,并由分析结果设计出耦合器初始尺寸。最后根据原、副边电流等级与工作频率设计线圈。最后,本文利用仿真软件对电磁耦合机构进行仿真分析。针对磁芯磁柱形状,气隙大小、线圈布局等因素的改变对耦合器性能的影响,并结合结果对磁性能形状、气隙、线圈进行优化。最后,分析原、副边线圈并联支路数对系统能量传输的影响,选出一种最佳并联方式,达到理想输出效果。