电动汽车存在电池成本高、容量有限导致续航里程有限等问题,动态无线供电（Dynamic Wireless Charging,DWC）技术通过为电动汽车在行进过程中实时补充电能,提供了很好的解决方案。磁耦合机构是实现能量无线传输的关键部件,直接影响建设成本、功率、效率、输出稳定性等多个系统特性。交错双极型长轨道结构（Alternative Bipolar Long Track,ABLT）的磁耦合机构发射端供电轨道窄,对路面影响小,接收端侧移容忍度大,漏磁场小,具有很好的应用前景。本文以ABLT结构为主要研究对象,对磁耦合机构的计算模型、结构形式、参数设计方法和综合优化方法等方面进行研究。为了在对磁耦合机构进行分析和在材料及结构参数选择时,快速计算得到性能指标和方案,论文研究了三种ABLT磁耦合机构建模方法。在建立了有限元仿真模型的基础上,研究建立了快速有限元仿真等效模型并给出了等效简化原则;与常规有限元仿真相比计算结果电感参数误差小于1.5%,计算时间减少为三分之一。针对目前缺少ABLT磁耦合机构磁路模型问题,根据有限元仿真得到的空间磁力线分布,在分析各部分空间磁导与耦合性能关系的基础上研究建立了磁路模型,该模型为清晰直观地分析结构参数对性能的影响规律提供理论基础。进一步建立了较为准确的互感解析计算模型,提出了基于磁路拟合的互感解析计算方法;实例计算表明,与仿真计算相比互感最大误差6%,计算时间进一步减小至毫秒级;提升了优化设计的计算速度,摆脱了设计过程中大量的仿真计算。针对ABLT磁耦合机构存在输出波动大和成本高的问题,论文从结构形式对性能的影响方面展开了研究,提出了基于n型磁极发射端多相接收端的新型结构。n型磁极单磁极多匝绕制方式的发射端与常规I型磁极相比磁芯用量减少了26.7%,成本降低了21.4%;多组线圈组成的多相接收端有效降低了输出波动,四相结构将波动系数由1.0降低至0.08。在以上研究基础上,对相同传输能力下不同相数和连接方式的多相接收端的成本、损耗和尺寸等特性进行了对比分析,明确了不同结构的适用条件。为了减小接收端尺寸、实现相间解耦,构造了DD-Q、DD-Q’QQ’、D-Q三种变结构多相接收端单元结构,分析了其输出特性以及结构参数对耦合性能的影响规律,拓展了多相接收端的应用选择。ABLT磁耦合机构待设计的性能与参数多且存在耦合,需要研究能够提升设计快速性和全面性的设计方法。首先,研究了平均效率、成本、频率偏移容忍度等七个系统特性与设计参数间的映射关系,建立了反映其间关系的系统特性计算模型并推导解析公式;分析给出了设计参数对系统特性的影响规律,为快速设计的实现奠定理论基础。其次,提出了快速设计方法并给定流程;设计过程中通过计算模型多次迭代计算后得到满足系统需求的设计结果,实现了快速设计。进一步提出场路耦合设计方法;增加电磁特性的仿真分析,提升了设计结果的准确性和电磁安全性,使设计结果更具备工程应用价值。最后,对于多个设计结果,研究了结合主观权重和客观信息熵权的决策方法,避免了主观权重选择可能存在的盲目性。针对在完整设计空间中对ABLT磁耦合机构综合优化的问题,研究了考虑多个系统特性为目标的磁耦合机构多目标优化方法并给出了优化流程。提出了基于枚举法的优化方法;实现了不同特性作为目标或约束时的快速优化和规律分析。以成本和效率为目标的优化问题为例,对比分析了采用不同目标分析方法和不同特性作为约束的影响。为了兼顾提升优化精度和速度,提出了基于改进多目标粒子群算法的优化方法;增加拥挤度排序的外部档案和变异操作增强了算法的跳出局部收敛和全局寻优的能力。对基本粒子群算法的改进得到了成本和效率更优的Pareto前沿以及数量更多、分布更均匀的非劣解。设计制作了基于n型磁极发射端多相接收端、变结构双相接收端的新型ABLT磁耦合机构实验装置,搭建了动态无线供电系统实验平台。通过耦合性能测试对比和动态实验应用验证了结构的可行性和设计方法的正确性。