谐振式无线电能传输技术传输效率高、传输距离远、安全灵活,在手机、智能家居和一些特殊场合等具有广泛的应用前景。作为谐振式无线电能传输系统核心的部分,磁耦合机构直接决定系统的传输性能。本文针对谐振式无线电能传输系统展开研究,重点对磁芯结构进行优化,设计并制作了磁耦合机构。实验结果表明,优化后,输出功率方面,系统抗偏移能力提升98%,传输距离增加81%;传输效率方面,系统抗偏移能力提升106%,传输距离增加89%;系统磁屏蔽能力提升42%。首先,介绍谐振式无线电能传输系统的组成部分及能量传输过程,建立磁耦合机构的互感等效电路模型和等效磁路模型,研究耦合系数、线圈高频电阻、频率和负载对系统性能的影响,并分析趋肤效应和频率分叉现象,为磁耦合机构的设计优化奠定了基础。其次,针对无线电能传输系统耦合系数小,输出功率和传输效率低的问题,仿真对比常见线圈结构并选用平面圆形线圈结构,结合本课题对传输距离、输出功率和传输效率等方面的要求确定线圈参数。选择合适的磁性材料,对比典型磁芯结构,选用平板型磁芯结构进一步优化。在保证系统较高传输性能的情况下,以减少磁芯材料用量为优化原则,设计了不同平板型磁芯结构,对其进行仿真分析后得出平板米字形磁芯结构可使系统耦合系数显著提升,其用料仅为平板方形磁芯结构的四分之一。最后,搭建系统实验平台,对空线圈、平板方形磁芯和平板米字形磁芯三类系统进行了偏移特性、传输距离特性和电磁屏蔽特性的实验,验证了平板米字形磁芯结构在保证系统较高传输性能的情况下,明显减少了磁芯用量的结论,同时,显著提升系统在抗偏移、传输距离和磁场屏蔽方面的性能。