近年来，全方向无线电能传输技术由于具有位置鲁棒性好、安全可靠性高和环境亲和力强等独特优势，受到国内外研究机构和科研院所的广泛关注。高性能的电磁耦合系统作为全方向无线电能传输系统的关键环节，对实现高效的系统能量传输有着至关重要的作用。首先，运用电路理论建立了全方向线圈结构的等效电路模型，得到系统输出电压和输出功率的表达式，并给出了系统激励源的控制方案；其次，对全方向无线电能传输的充电场景进行分析，分析了三维正交圆环形线圈结构方案的弊端，提出了正方体线圈结构方案；最后，建立两种磁耦合线圈结构方案的数学模型，得出互感与接收线圈的位置、充电场景和旋转角度的关系。通过仿真实验验证了理论分析的正确性，为全方向无线电能传输电磁耦合系统的设计提供了参考和借鉴。