汽车缓速器是一种非摩擦性的辅助制动装置，它在车辆制动之前消耗大部分行驶动能，可以有效提高车辆行驶的安全性和连续制动性能，降低车辆使用成本。上世纪中期许多欧洲国家已颁布交通法规，将缓速器列为汽车的标准配置。近年来，国内随着相关法规的颁布，汽车缓速器也逐步获得应用推广。目前，电涡流缓速器和液力缓速器是国内外应用最广泛的两种产品，但电涡流缓速器制动力矩热衰退严重，体积重量大且耗能高，而液力缓速器价格高，在性价比方面难以满足国内重型货车的要求，致使国内重型货车的缓速器安装率不足1%。因此，研究开发具有自主知识产权的高性价比缓速器，对于打破国外缓速器技术垄断，保障行车安全，提高国产汽车的自主创新能力具有重要意义。上世纪90年代，日本首次研制成功了一种革命性的永磁缓速器，具有不耗电、重量轻、结构紧凑等优点，但没有得到大规模推广。本文针对永磁缓速器制动力矩小和持续工作能力差等问题，系统研究了永磁缓速器设计的理论和关键技术，提出了一种采用永磁涡流制动原理和水冷散热技术相结合的新型汽车缓速器——水冷式永磁缓速器，并进行了大量的台架和实车试验，形成了水冷式永磁缓速器性能评价体系，取得了许多重要成果。本论文主要章节和内容安排如下：第一章绪论部分概述了汽车辅助制动装置作用，安装必要性，国内外法规和应用情况，以及研究意义。介绍了各种汽车缓速器的种类、工作原理、性能比较以及永磁缓速器设计理论和结构的研究进展。通过总结缓速器存在的共性技术问题，提出永磁缓速器的发展方向。综述涡流制动理论和多物理场理论的研究进展，从而提出永磁缓速器设计理论的研究方法。第二章提出水冷式永磁缓速器结构及原理。先详细介绍了日本传统永磁缓速器的结构、工作原理、控制方法、安装方法、特点以及使用效果。为克服传统永磁缓速器热衰退严重的问题，提出了一种采用水冷散热的新型永磁缓速器，并介绍了其基本结构和工作原理。该缓速器能够保持较低的工作温度，持续工作时基本不发生制动力矩热衰退，大大提高永磁缓速器的制动性能和持续工作能力。根据整车安装要求，提出了三种适配于重型货车和大型客车的水冷式永磁缓速器结构。研究了水冷式永磁缓速器与整车的电气、散热和制动性能等方面的匹配特性，设计了缓速器电子控制单元和整车冷却系统水管布置方案，并提出了水冷式永磁缓速器制动力矩与车重的匹配关系。第三章建立了水冷式永磁缓速器的数学模型。从制动减速度和制动距离两方面评价了缓速器对汽车制动性能的影响，详细分析了新型缓速器单独制动和联合制动时的制动过程。基于电枢反应理论和迭代法求解了缓速器瞬态涡流场，得到了制动力矩和制动功率的解析公式，揭示永磁缓速器制动过程中瞬态电磁场变化规律，建立永磁缓速器的电磁场数学模型。通过分析水冷式缓速器热量传递过程的换热方式、传递路径和边界条件，建立了永磁缓速器温度场的数学模型。分析涡流去磁场和比磁导分布，得到永磁体动态工作点，从而建立永磁体高温失磁的数学模型，提出了分析永磁缓速器中永磁体失磁分析方法。第四章建立了永磁缓速器多场耦合模型。建立和数值求解电-磁-热场耦合模型，应用电磁场分析软件得到了磁场和涡流分布图，可视化揭示了永磁缓速器涡流制动的机理。建立和数值求解热-流场耦合模型，应用计算流体力学（CFD）分析软件获得了缓速器定子和永磁体温度场分布图，可视化揭示了定子水道内液体冷却规律。采用半拉格朗日运动坐标系方法建立永磁缓速器的电-磁-热-流场耦合模型，通过试验表明，多场耦合计算结果比单场分析结果更接近试验值。第五章研究了永磁缓速器设计的关键技术。通过搭建涡流制动实验平台，发现缓速器低速区制动力矩与吸力近似呈线性的规律，提出一种静态吸力设计方法。利用数值模拟方法求解了缓速器定子材料的电导率、磁导率、铜或铝材料以及镀覆层对制动力矩的影响，并得到了制动力矩与气隙长度、定子厚度、永磁体形状、屏蔽转子厚度之间的关系曲线。通过试验设计法和Rosenbrock法优化了缓速器结构，开发了汽车永磁缓速器集成设计平台。第六章研究了永磁缓速器试验方法。设计了水冷式永磁缓速器的台架试验和底盘测功机试验方案，提出了车载道路试验系统和方法，将所研制的水冷式永磁缓速器进行了台架、底盘测功机和车载道路试验，形成了水冷式永磁缓速器制动性能评价体系。最后为本文的结论部分以及未来研究展望。