磁耦合机构是无线充电系统的核心部件，其结构参数的设计直接关系到无线充电系统的传输性能。但现有的耦合机构设计方法中用于多目标优化设计的解析模型尚不完善，计算精度差，无法建立准确的适应度函数模型，导致难以实现设计结果的多目标综合最优。本文基于深度信念网络（Deep Belief Network, DBN）提出了一种有效的磁耦合机构多目标优化适应度函数建模方法，综合改善多目标优化设计过程中的寻优速度与设计精度。首先建立涵盖线圈、磁芯、铝板的三维磁路模型；其次建立含绕组、磁芯和铝屏蔽板的磁耦合机构损耗关联模型；然后通过DBN回归获得精确的适应度表征函数；最后开展基于分数阶粒子群算法的磁耦合机构多目标优化设计，得到设计参数的帕累托最优解集。该设计方法可适用不同功率等级的磁耦合机构设计，本文以电动汽车WPT1矩形线圈为例，选择其中之一设计结果开展实验测试，实验结果证明模型预测值与实测值相差小于5%，设计所得磁耦合机构耦合系数为0.23，耦合机构效率达97.5%，总重量为9.6kg。