传统的常规电动机“转矩不够大、效率不够高”的显著不足，在用来制造电动汽车时， 使它不得不依赖变速机械来驱动车轴，再带动车轮旋转前进；或者是把小功率电机安装在车 底盘上，以旋转的电机轴直接驱动车轮毂旋转来推动车轮前进。显然，大电机加上机械变速 箱、联轴器、传动轴等机械传动系统，既大又笨重，既占用了车内的宝贵空间，又白白消耗 浪费了宝贵的车载电能。小功率电机的输出转矩不够用，大功率电机又受体积限制而无法安 装在车底盘上使用。这就是目前制约电动汽车动力系统发展的现实技术难点之一，它极大地 阻碍了电动汽车的迅速发展、进步和推广使用。通用机床也是不得不使用机械变速主轴箱来 增大电机的输出转矩，而机床主轴箱既占了机床造价的一大半，又耗费了70％以上的电能， 故近年来国际机床市场上，又开始流行了无机床主轴箱的电主轴机床的新浪潮。同理，在许 多需要输出大转矩的机械设备中，也都存在有类似的电机“输出转矩不够用，效率不够高” 的障碍情况。

本发明申请，就是发明了一种对传统常规电动机的“转矩、效率、功率”三个变量一体 化改造的新方法，将完全可以把传统的常规电动机，改造成为一种能够“输出高转矩、运行 高效率、使用高电压、输出变功率、控制智能化”的新驱动电动机系统，
这就是要极大地提高传统常规电机的使用电压，并增大它的输出功率，就可以使这样构 成的新驱动电动机输出极高的转矩。只要是对这个新改造制作出来的高电压的大功率新驱动 电动机，再分别输入相对应小功率时的各种数值的低电压，新驱动电动机就完全可以是运行 在各种数值的满功率的高效率区了。而这样改造、制作出来的新驱动电动机，显然就已经是 彻底地变成为了一个变功率电机，也就是已经变成了一个可以输出各种不同数值的功率，并 同时可以输出各种不同数值的转矩的新驱动电动机。与该新驱动电动机配套使用的新电机电 子控制器系统是一个人工智能控制系统，它能够产生、输出、供给新驱动电动机一系列不同 数值的阶梯电压，来满足和控制新驱动电动机的运行。由此两个部分系统构成的新驱动电动 机系统的构成特点，可以简略地概括为：“输入高电压，输出大功率，获取高转矩；输入低电 压，输出小功率，获取高效率；控制智能化，运行满功率，电机变功率”。
这种改造传统的常规电动机，来构成新的机电控制一体化系统的设计改造方法，构思新 颖，设计巧妙，技术先进，非常实用；将可以极大地推动现代电动汽车、电卡盘新机床、无 机轴孔泵、等等现代装备制造新业的迅猛发展与进步。
技术方案
本发明申请是要把传统的常规电机，改造成为一种能够“输出大转矩，运行高效率”的 新驱动电机系统，就是因为传统的常规电动机——这个旧工业社会时代的优秀产物，是为满 足旧工业的通用机械设备使用需要设计的。遇有需要输出大转矩时，都以添加变速机械来轻 松解决。故传统电机的运行工况简单，过载系数一般为2～3，绕组导线的过流能力一般也 不过2倍，这样就已经是完全满足了旧工业社会整个时代的各类机械设备的广泛使用需求。 但是现代电动汽车——这个充分具备了信息网络先进特征的新时代的骄子，已不再允许有多 余的变速机械等，来消耗宝贵的车载电能和挤占仅有的车内空间。它的启动、加速、减速、 制动、爬坡、高速行驶、低速行驶、坑洼沟壑路、深水路、暴风骤雨、天寒地冻、极高极低 温度骤变的恶劣环境、等等复杂变化工况的各种使用需求，也都不是传统常规电机的技术与 指标，所能够完全直接满足的。这就是说，我们必须依据现代电动汽车自身的原理特征和其 复杂变化工况的各种使用需求，来把传统的常规电机，改造成为能够满足现代电动汽车使用 基本需求——“过载系统达到10～15以上，并能在所有变化工况中都处于高效率的运行状 态”的新驱动电动机系统；以及能够满足电卡盘新机床、无机轴孔泵等其它各种需要输出大 转矩的机械设备的使用需要。
这里提出的对传统常规电动机的”转矩、效率、功率”三个变量一体化改造的方法，是 冲破了过去的“只提高一个变量的技术指标时，电机系统就会因为受到其它多个变量的相互 牵制和影响——结果总是‘顾此失彼’无法成功”的旧框框，而设计出来的一种电机改造新 方法。下面就以传统的三相感应电动机为例，对这个创新改造电机新方法的设计原理和突破 要点进行简单扼要的分析和说明。
如图1示，这是传统三相感应电动机的特性曲线，即是三相感应电动机转矩T与转速n 的关系曲线。这就是说，三相感应电动机的瞬间最大电流达到其额定电流值2倍的瞬间时， 可瞬间输出最大转矩T0max，且为其额定转矩T0的2～3倍；即是电机的过载系统为2～3， 这里可以暂时设定T0max＝2.5 T0。但是在此时此条件下，再要增大该电机的输出转矩已经是 绝无可能了。
如图2示，我们设置了第1个假设条件：“电机电阻在电机运行中保持不变。”
由基本公式：电阻R＝U/I，额定功率P0＝U0×I0和最大转矩T0max∝P0max可知， 当把电压U提升2倍时，即U1＝2 U0时，电流I也会增大2倍，即I1＝2 I0，
则有新电压U1条件下，新的最大功率P1max＝U1×I1＝2U0×2I0＝4P0。
即在电压提升2倍的条件下，电机最大输出功率P1max可增大为原来的额定电压U0条件下 的额定功率P0的4倍。
此时则有，与P1max对应的最大输出转矩T1max＝4 T0max＝4×2.5 T0＝10 T0。
即此时电机输出的最大转矩T1max，已增大为原来的电机额定电压U0条件下的额定输出转 矩T0的10倍。
即在第1假设条件成立、突破额定电压U0的限制、即提升2倍输入电压的条件下，电机 的过载系统可以达到10。
我们再设置第2个假设条件：“运行中的电机电流可以超过瞬间极限值，且电机不致过 热。”
故伎重演，再提升输入电压U2＝2 U1时，则有I2max＝2I1max，即达到新电压U2条件下的 瞬间电流的极限值I2max。
电机瞬间输出的最大功率值P2max＝U2×I2max＝2 U1×2 I1max＝4×U1×I1max＝4 P1max。
此时与其对应的最大输出转矩T0max∝P0max，
贝有T2max＝4 T1max＝4×10 T0＝40 T0。
即此时已使电机输出的最大转矩T2max，增大为原来的电机额定电压U0条件下的额定输出 转矩T0的40倍。
即在第1、第2两个假设条件都成立、再次突破额定电压U0的限制、即再次提升2倍输 入电压的条件下，电机的过载系统就可以再提高并达到40。
可见，在上述特殊的条件下，电机输出的最大转矩，是完全可以满足和超出电动汽车“过 载系统达到10～15以上”的基本要求。
上述2个假设条件，是从低电压端往高电压端来观看和设置的，或者是从小功率端往大 功率端来观看和设置的；显然，这些都是传统电机无法具体实现并制作出来的，即在以往的 现实中是不可能成立的。但是反过头来一看，即从高电压端往低电压端来观看和从大功率端 往小功率端来观看，即是对高电压的大功率电机输入低电压以使该电机输出小功率，上述2 个假设条件就都是很正确而完全成立；显然，这种电机就是完全能够具体实现并制作出来的 了。这种电机唯一的先天不足，就是电机在输入额定的高电压下运行时，只要是低速运行和 输出低转矩，就是在输出小功率，也就是运行在电机的低效率区，这是很浪费电能的。
但是，正如上述例子分析中的那样，只要是能对新改造制作出来的高电压的大功率新驱 动电动机，分别输入相对应小功率时的各种数值的低电压，新驱动电动机就完全可以是运行 在各种数值的满功率的高效率区了。也就是完全使新驱动电动机的“高转矩”与“高效率” 相互协调一致，亦即达到了使新驱动电动机同时实现了“高转矩”与“高效率”的统一目标。 显然，这样改造、制作出来的新驱动电动机，已经彻底地变成为了一个变功率电机，也就是 已经变成了一个可以输出各种不同数值的功率，并可以同时输出各种不同数值的转矩的新驱 动电动机。
新驱动电动机与众不同的最基本特点，就是要由新电机电子控制器系统产生、输出、供 给新驱动电动机一系列不同数值的输入电压，新驱动电动机就是在这一系列不同数值的输入 电压——序列群的阶梯电压下运行工作，而能够变化输出一系列不同数值的瞬间输出功率， 并能够相应地输出一系列不同数值的瞬间最大输出转矩——序列群的阶梯输出转矩；因而新 驱动电动机始终是工作在一系列不同数值的满功率、高效率的运行状态。这种新驱动电动机， 也就完全满足和超出了电动汽车“过载系统达到10～15以上，并能在所有变化工况中都处 于高效率的运行状态”的基本要求。故由此总结得出来的新驱动电动机的改造设计方案，其 特点也可以简略地描述为：“输入高电压，输出大功率，获取高转矩；输入低电压，输出小功 率，获取高效率；控制智能化，运行满功率，电机变功率”。可见，这种高转矩高效率高电压 变功率智能驱动电动机系统，就是由新驱动电动机和新电机电子控制器系统两个部分系统共 同构成，而成为机电控制一体化的一个新系统。由于新电机电子控制器系统是一个人工智能 控制系统，故此新驱动电动机系统，也就可以称为智能驱动电动机系统。
新驱动电动机整个电气结构的具体数值，都将会被重新设计改进，以充分满足新驱动电 动机新的使用功能需求。相对于传统的常规旧电动机来说，改造制作出来的新驱动电动机系 统，将要求是能长期在极宽范围的、并含有极高的输入电压下运行工作。新驱动电动机系统 的最高使用电压值，既可以就是一般的高压电机的常用电压值，也可以是成倍地超出传统的 常规低压电机的常用电压值。故新驱动电动机系统的绝缘强度将被大大地提高，以使新驱动 电动机能适应极高电压的长期反复冲击。同时还需要适当地加大新驱动电动机绕组导线的横 截面积，以使新驱动电动机能承受住大电流的长期冲击。也还需要适当地增加新驱动电动机 的铁心总质量，以增加新驱动电动机的最大输出功率和最大输出转矩。
新驱动电动机的机械结构形式，既可以保留传统的常规旧电机的通用机械结构形式来使 用，又可以适当地改变新驱动电动机的机械结构形式来使用，以便进一步构成其它各类机电 一体化的工作机械设备。比如：可以去掉传统的常规旧电机的铸铁外壳，并改变电机初级定 子、电机次级转子的机械结构形式，把新结构的电机初级定子用销、键等方式，安装在静止 不动的车轴上，而把新结构的电机次级转子安装在车轴承上的车轮毂里面的，或者是安装在 车轴轴瓦上的车轮毂里面的，即可构成电动汽车的轮毂电机车轮动力系统；并由新电机电子 控制器系统与汽车电子控制器系统组合成新的总控制器系统，来控制驱动电动汽车的行驶。 又比如：把现代旧机床的主轴箱整个去掉不要，而仅仅是把其中主轴的一部分(因为无须使 用原来的长度而裁掉了一截)留下来作为电卡盘新机床的主轴使用，或者是新制作一个电卡 盘新机床主轴来使用。同时把该机床卡盘外圆铸铁壳向后面延伸长一段，并安装在静止不动 的电卡盘新机床主轴上的轴承上，或者是轴瓦上。还要新装一个小功率电机，来驱动丝杠旋 转工作。同时去掉传统的常规旧电机的铸铁外壳，并改变电机初级定子、电机次级转子的机 械结构形式，把新结构的电机初级定子用销、键等方式，安装在静止不动的电卡盘新机床主 轴上，而把新结构的电机次级转子，安装在电卡盘新机床卡盘外圆铸铁壳向后面延伸长的一 段里面，即可构成无主轴箱的电卡盘新机床；并由新电机电子控制器系统与机床电子控制器 系统组合成新的总控制器系统，来控制驱动电卡盘新机床的工作。
新电机电子控制器系统是一个人工智能控制系统，它是由现代计算机技术、逆变技术、 变频技术、调压技术、等等最新的高科技技术构成；也就是由微电脑或单片机，以及各类传 感器、各类执行机电设备、各种专用功能电路、等等的硬件和软件组成。在新驱动电动机系 统与其它各种机电设备，共同构成其它种类的机电控制一体化新系统时，其新电机电子控制 器系统，将可以与其它机电设备的电子控制器系统，组合成一个总控制性质的、综合性的、 新系统的电机电子控制器系统。新电机电子控制器系统，将能够依据从新驱动电动机处采集 到的信息，即由各种传感器反馈回来的信息——亦即新驱动电动机在各种复杂变化工况下运 行时的各种不同的电压需求，来自动产生、输出、供给新驱动电动机一个很宽范围的、高、 低电压数值各不相同的、即是有着很多个档次的阶梯电压序列群。当新驱动电机在运行中遇 有需要高电压输入时，新电机电子控制器系统立即可以把高电压输入新驱动电动机，以使新 驱动电动机立刻输出大功率，并同时输出很高的转矩。当新驱动电动机在运行中遇有需要各 种不同数值的低电压输入时，新电机电子控制器系统立即可以各种不同数值的低电压输入新 驱动电动机，以使新驱动电动机立刻输出各种不同数值的小功率，即满足各种不同数值的小 功率工况运行时，输出各种不同数值的小转矩的使用需要，也即是使新驱动电动机在各种不 同数值的低电压下输出各种不同数值的满功率，即使新驱动电动机始终是运行在各种不同数 值的高效率的状态。
根据使用需要的不同，不同的新电机电子控制器系统，其产生、输出、供给新驱动电动 机的序列群阶梯电压的档次数目，也不会完全相同。它们各自确定输出的阶梯电压的档次数 目，可以分别是多达几十个、以至于几百个，或者是上千个。每相邻两个阶梯电压档次的差 值，可以是相同的固定数值，也可以是向阶梯电压上、下两端变化的不同数值。这样就可以 充分地满足新驱动电动机更多的变换功率使用需要，以及充分地满足新驱动电动机高效率的 运行需求。新电机电子控制器系统，可以很精确地产生、输出任何一个预先设定好了的数值 的电压，以使新驱动电动机系统也能精确地输出相应的功率和转矩，并处于高效率的运行状 态。
对于每一个新驱动电动机而言，其使用序列群阶梯电压各个档次电压的方法规律，是可 以由新电机电子控制器系统设定为固定不变，并完全为其所操作控制的。新驱动电动机在任 何复杂变化工况下启动运行时，当其瞬间电流值刚刚超过该电压下的额定电流值2倍时，新 电机电子控制器系统就会立即向新驱动电动机输入一个比该电压高一个档次的新电压，以使 新驱动电动机自动升入到比该电压高一个档次的阶梯电压下继续运行。而当电机瞬间电流值 刚刚低过该电压下额定电流值的某一个特别设定的倍数数值——门坎电流值时，新电机电子 控制器系统就会立即向新驱动电动机输入一个比该电压低一个档次的新电压，以使新驱动电 动机自动降入到比该电压低一个档次的阶梯电压下继续运行。这就实现了在设计很宽电压范 围内的新驱动电动机智能性质的变功率输出，即使新驱动电动机完全满足了各种复杂变化工 况运行下的各种输出转矩、各种输出功率的实际需要，并使新驱动电动机始终是稳定地运行 在各种不同的大、小满功率状态——即高效率的状态。
新电机电子控制器系统，可以为新驱动电动机系统设计一个特殊的电压、电流结构，以 使该新驱动电动机系统输出变化的、序列群的阶梯转矩值，实现平滑的无缝连接，即呈现线 性的曲线关系(图3示)。当新电机电子控制器系统产生、供给和输入新驱动电动机的序列群 阶梯电压各个档次电压之间的差值，恰好是使新驱动电动机在每一个阶梯电压值下的额定电 流值，正好就等于比该电压低一个档次的阶梯电压值下的额定电流值的2倍；也就是说，当 新电机电子控制器系统产生、供给和输入新驱动电动机的序列群阶梯电压各个档次电压之间 的差值，是使新驱动电动机在每一个阶梯电压值下的额定电流值的2倍，正好就等于比该电 压高一个档次的阶梯电压值下的额定电流值；这就可以使新驱动电动机所有变化的序列输出 转矩值实现了平滑的无缝连接——线性变化，其变化输出的各个不同数值的功率值，则是跟 随着输入新驱动电动机的序列群阶梯电压各个档次电压之间的升降变化而实时地相应跳变。 这也就是使新驱动电动机系统，始终是处于一种输出连续线性变化的转矩和输出平稳恒定的 满功率、高效率的运行状态。——即是达到了我们改造传统旧电机、设计制造新驱动电动机 系统的最高、最完美的理想境界。
至此，我们这样设计、改造、制造出来的新驱动电动机系统，就完全充分地达到了预定 的能够同时输出“高转矩”和“高效率”的最终目标。也就是实现了新驱动电动机输出“高 转矩”、“高效率”和“变功率”的三个变量一体化改造成功的最高境界——控制智能化，即 把传统的常规旧电动机，改造成为了一个智能型的新驱动电动机系统。我们把其功能特点归 纳起来，即把“输出高转矩、使用高电压、运行高效率、输出变功率、控制智能化”概括为 新驱动电动机系统的名称，即是构成了“一种高转矩高效率高电压变功率智能驱动电动机系 统”。它将可以直接使用构成电动汽车专用的轮毂电机车轮动力系统，直接构成电卡盘新机床 等，也可以直接使用它来构成其它急需输出大转矩的各种机电设备。
发明优点
本发明申请的优点：1、输出高转矩，可以取消传统电机必须依赖的拐棍——变速机械等， 而可以节省大量的材料、空间、能源，等等。2、运行高效率，显然是可以节省大量的电能。 3、使用高电压，电机体积小，功率大，可以输出极大转矩，完全能满足机电设备对大转矩的 使用需求。4、输出变功率，在复杂变化的工况下，可输出适合的功率，以节省电能。5、控 制智能化，以新电机电子控制器系统来操纵控制新驱动电机的运行，显然是要比人工、或机 械的控制要可靠、方便、准确、及时和效率高。6、用本发明新驱动电动机系统直接构成电动 汽车轮毂电机车轮动力系统，将可以完全消除电动汽车动力系统与内燃机汽车动力系统，在 输出总功率方面、在汽车行驶速度方面、在汽车行驶距离等等方面的所有差距。7、用本发明 新驱动电动机系统直接构成的电卡盘新机床，将完全去掉机床主轴箱，而可以降低机床生产 成本、节省大量的材料和能源等；不仅是比国际上目前刚刚兴起的、日本发明的电主轴机床， 精度要高一个数量级，而且还弥补了其天生的缺陷——其机床主轴孔被堵死而不能使用—— 即其缺少了一个传统机床必需的、最基本、最常用的主轴孔“给送工料”的使用功能。8、用 本发明新驱动电动机系统来构成新的泵机，将会是一个无机轴孔的新结构泵，不仅可以完全 无需、即节省了密封件，而且将永无机轴孔泄漏。
附图说明
图1所示，是传统的三相感应电动机的输出转矩T与转速n的关系曲线示意图；亦即是 三相感应电动机的特性曲线示意图。
图2所示，是对设计改造中的新驱动电动机输入电压提升2倍时，该电机输出的最大转 矩T1max＝10 T0的曲线关系示意图。
图3所示，既是对新驱动电动机输入多档次阶梯电压时，该电机变功率输出多档次转矩 值T与其对应的转速n的关系曲线示意图，又是特殊电压、电流结构下变化的序列输出转矩 值T的线性曲线示意图。

下面再结合附图，对本发明申请的具体实施方式作进一步的详细说明：
附图3所示，也可以被看作是本发明申请的一个实施例。
按上述技术方案要求改造制作出来的新驱动电动机系统，即经过大大地提高其绝缘强度， 适当地加大其绕组导线的横截面积，适当地增加其铁心总质量，等等工序，即制造出一个使 用交流电压范围为1520V～380V，最大输出功率为88kw的新驱动电动机。并加工制作、或 者是向专业厂商订购一个与该新驱动电动机配套使用的、合乎要求的、高质量的新电机电子 控制器系统。
在新电机电子控制器系统向该新驱动电动机输入1520V以下宽范围的序列群的多档次阶 梯电压，新驱动电动机输出的多档次转矩T与转速n的关系曲线，就如图3中所示。其中， 与各特定转矩值相对应的多档次阶梯电压值如下(其中下标n、k、j等只表示阶梯电压相应 的档次数)：
即设其最高电压值为1520V对应于瞬间最大转矩值Tn+k+j max；
设其中电压值为760V对应于瞬间最大转矩值Tn+k max；
设其低电压值为380V对应于瞬间最大转矩值Tn max，当输入380V时有额定输出转矩T0， 且其瞬间最大转矩值Tn max＝2.5 T0。
因为760V＝2×380V，所以Tn+k max＝4 Tn max＝4×2.5 T0＝10 T0。即此时新驱动电 机在输入中电压下的输出转矩，可为低压电机输出额定转矩的10倍，亦即过载系统为10。
因为1520V＝2×760V，所以Tn+k+j max＝4 Tn+k max＝4×10 T0＝40 T0。即此时新驱动 电机在输入高电压下的输出转矩，可为低压电机输出额定转矩的40倍，亦即过载系统为40。
与上述情况相对应的该新驱动电动机系统的输出功率分别为：
输入1520V时，电机输出功率为88kw；
输入760V时，电机输出功率为22kw；
输入380V时，电机输出功率为5.5kw。
显然，向该新驱动电动机输入该电压范围内的任何一个电压数值时，该电机都会有一个 相对应的输出转矩值和输出功率值。
本发明申请的最佳实施方案之一，就是上述的这个实施例。