随着各类消费电子、电动汽车及植入式医疗传感器数量的快速增长,基于近场磁耦合谐振的无线能量传输(Wireless Power Transfer,WPT)因其有传输距离适中、效率相对较高及对生物体和环境影响较小的特点,近年来成为这个领域研究的热点。如何提高能量传输效率,并解决效率随距离增加而呈指数衰减的问题,是其中的关键点。解决这个问题,除了提高线圈的品质因数之外,就是对发射/接收端之间的磁场进行调控,以使更多的能量被传输到接收端。具有负折射、倏逝波增强、完美透镜等奇异物理特性的电磁超材料,有望解决这个电磁场近场调控的问题。本文主要研究磁导率为负的电磁超材料在WPT系统中的增强机制,并对加入不同类型负磁超材料板的系统传输特性规律进行了研究,设计并实现了一种基于不定磁导率超材料板增强的小型化低频无线能量传输系统。本文的主要内容如下:首先,本文对典型的基于近场磁谐振式双线圈WPT系统的电路进行了分析,并定义了其系统传输效率。通过采用磁偶极子近似模型,对加入负磁超材料板后的系统互感计算公式进行了推导,并对该公式近似的约束条件进行了数值仿真与验证。结果表明,当整个系统工作在深亚波长状态下时,理论值和仿真结果符合的很好。其次,本文通过引入互感耦合增强因子ρ,使用多物理场仿真软件CMOSOL来对加入不同类型负磁超材料板下谐振线圈互感增强的效果进行了数值分析。对各向同性正定负磁超材料板的有限尺寸效应和损耗效应进行了总结,基于光学变换理论对各向异性正定的负磁超材料板尺寸压缩特性进行了研究。对不定磁导率超材料板的尺寸变化所造成的ρ的变化规律及谐振机制进行了总结分析。结果表明,利用不定磁导率超材料板的法布里-佩罗特共振效应,经过适当的设计,可以取得更好的增强效果。最后,本文设计了一种具有低频小型化亚波长特点的不定磁导率超材料,并通过仿真和实验对照的方法对其电磁参数进行了反演分析。使用三维电磁仿真软件CST对含有所设计不定磁导率超材料板的WPT系统进行仿真,并设计出相应的测试系统进行验证。仿真结果和测试结果表明:通过加入适当设计的不定磁导率超材料板,可以在一个较宽的距离范围内提高WPT的传输效率。