[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 如图1～3所示，一种快启式励磁高效交流电机，包括机壳1、定子2、转子3、芯轴组件4、输出轴组件5，机壳1内壁安装环状定子2，机壳1内壁上还伸出若干轴承座11用于为旋转部件提供支撑位置，转子3、芯轴组件4、输出轴组件5均通过轴承6直接或间接的支撑安装在轴承座11上；芯轴组件4、输出轴组件5共轴安装，芯轴组件4、输出轴组件5各自的一端相互面对，转子3安装轴线与芯轴组件4轴线重合，转子3包括转子铁芯31，转子铁芯31与定子2邻近，定子2通过电磁力驱动转子铁芯31旋转，转子3端部与芯轴组件4、输出轴组件5相面对的一端通过齿轮组进行速度耦合，输出轴组件5穿过机壳1 侧面伸出壳外作为电机输出端。
[0035] 传统上，因为输出轴是直连转子铁芯的，所以，在输出轴上带有较大负载时，因为转速还没提高上来，故而负载功率主要由较大的转矩体现，这一较大转矩限制了转子上转速的快速提高，而转子速度提高较慢，在启动的初始阶段转速很低时，就会出现大电流的情况，大电流用于定子2的励磁，来克服转子扭矩。本申请中，将转子3与输出轴组件5制成分体的传动结构，在转子3中央位置设置一芯轴组件4，转子3、芯轴组件 4、输出轴组件5三者作为分体结构而进行齿轮组连接，在电机的启动阶段，转子3上的旋转阻力并不是很高，所以其转速可以快速提高，在一个高速状态下，逐渐带动输出轴组件5的旋转，直至输出轴组件5达到额定转速，因为转子3的转速提高的很快，而且起步阻力很小，所以，本电机的启动电流很小，启动电流是随着输出轴组件5转速的提高而不断提高的，符合常见的功率上升曲线。不存在占用过多电网资源的问题。
[0036] 如图2、3所示，转子3还包括转子体32，转子3的整体轴线为转子轴线30，转子体32沿转子轴线30的一端通过轴承6 安装有分速齿轮33，分速齿轮33由转子体32带动而沿转子体 32轴线进行公转，分速齿轮33自身轴线与转子轴线30垂直并相交，分速齿轮33可沿自身轴线自转；芯轴组件4包括芯轴41、芯轴齿轮42，芯轴41在其靠近输出轴组件5的一端固连芯轴齿轮42，芯轴齿轮42旋转轴线为芯轴41轴线，芯轴齿轮42为平面圆盘齿轮或锥齿轮，芯轴齿轮42与分速齿轮33啮合连接，输出轴组件5包括输出轴51、输出轴齿轮52，输出轴51在其邻近芯轴组件4的一端固连输出轴齿轮52，输出轴齿轮52的旋转轴线为输出轴51轴线，输出轴齿轮52与分速齿轮33啮合连接。
[0037] 转子3的速度提高不受输出轴51上初始扭矩很大情况的限制，是通过分速齿轮33、芯轴齿轮42和输出轴齿轮52实现的，如图3所示，当电机启动时，首先是分速齿轮33起步，其绕芯轴41轴线进行公转，由于与输出轴51固连的输出轴齿轮52的起步阻力较大，所以，输出轴齿轮52开始时不发生旋转，而另一侧芯轴齿轮42和芯轴41则没有任何旋转阻力，则分速齿轮 33的公转传递给芯轴齿轮42驱动其开始旋转，因为分速齿轮 33一侧的芯轴齿轮42旋转，另一侧的输出轴齿轮52不转，故而其自身会发生由于两侧齿轮存在速度差而导致的自转，当输出轴51上阻力无限大、分速齿轮33自转阻力无限小、芯轴齿轮42旋转阻力无限小时，则状态一直是：输出轴齿轮52不转、分速齿轮33自转加公转、芯轴齿轮42自转的状态，然而，只要分速齿轮33存在一定的自转阻力，则势必会有一部分的旋转速度传递到输出轴齿轮52上，随着输出轴齿轮52的转速提高，其自身的转矩阻力越来越小，因为负载功率等于转速与转矩的乘积，输出轴齿轮52的转速提高，随着其与芯轴齿轮42转速的接近，分速齿轮33的自转速度会越来越低；
[0038] 在最终状态下：分速齿轮33的公转速度就等于芯轴齿轮 42、输出轴齿轮52的旋转速度，分速齿轮33的自转速度归零。而分速齿轮33的公转速度就是转子铁芯31受到定子2驱动而具备的转速。
[0039] 需要注意的是：因为芯轴41上自身结构不带有旋转阻力(系统摩擦、阻力忽略不计)，而输出轴51上即使速度提高了，其轴上也一定存在转矩阻力，故而，这一转矩差就会导致芯轴齿轮42、输出轴齿轮52的旋转速度差异，所以，如果要使分速齿轮33的公转速度精确等于输出轴齿轮52的转速，那么，应当设置相应的结构来克服转矩差，本申请通过两种方式来克服这一转矩差：
[0040] 第一种是：分速齿轮33的自转轴上带有可调大小的旋转阻力，这一旋转阻力可以通过在自转轴外包裹一层松紧可调的摩擦片，像刹车片一样接触紧则摩擦力大，不容易转动。只要分速齿轮33的自转轴上旋转阻力扭矩大于自转轴无阻力时芯轴齿轮42、输出轴齿轮52上的转矩差值，就能达到统一芯轴齿轮 42、输出轴齿轮52转速的目的。考虑分速齿轮33自转轴自转阻力无限大的情况：分速齿轮33与输出轴齿轮52是刚性啮合关系，即使不存在芯轴齿轮42，那么分速齿轮33的公转也是直接转移到输出轴齿轮52驱动其旋转，但是，这种设置无法实现转子的快速启动的目的；从无限大调低分速齿轮33自转轴自转阻力，直到低于输出轴齿轮52旋转阻力，分速齿轮33才开始自转，在输出轴51转速上来后，其转矩降低低过分速齿轮33 自转阻力，分速齿轮33再次停止自转。这种克服输出轴51与芯轴41转矩差异的方式，会略微影响转子3在启动时的速度提升速率，因为分速齿轮33的自转阻力在芯轴
41与输出轴51存在转速差时会转为一部分转子3的公转阻力；
[0041] 另一种克服输出轴51与芯轴41转矩差异的方式是：在芯轴组件4的端部和输出轴组件5的端部加上随着输出轴51速度提升而不断加大的相互之间的摩擦力矩：
[0042] 如图4、5所示，芯轴组件4还包括设置在芯轴41邻近输出轴51一端的芯轴扣件43，输出轴组件5还包括设置在输出轴 51邻近芯轴41一端的输出轴扣件53，芯轴扣件43和输出轴扣件53面对面布置，输出轴扣件53根据其转速升高而与芯轴扣件43具有逐渐上升的摩擦力。
[0043] 芯轴扣件43包括圆盘431、插杆432、第一弹簧433，圆盘 431套装并锁死在芯轴41上，圆盘431面朝输出轴扣件53的表面上开设有若干插杆孔4311，插杆孔4311的表面段带有锁位螺纹4312，插杆432中间部位设有插杆螺纹4321，插杆432插入插杆孔4311内，第一弹簧433置于插杆孔4311内并将插杆432 往外顶紧，插杆螺纹4321旋合穿过锁位螺纹4312后位于插杆孔4311内部的光孔段；
[0044] 输出轴扣件53包括安装座531、离心块532、滑块533和第二弹簧534，安装座531套装并锁死在输出轴51上，安装座 531面朝芯轴扣件43的一侧带有凹槽，凹槽内设置滑块533，滑块533沿输出轴51轴向滑动，滑块533背向芯轴扣件43的一侧是一个锥形面5331，锥形面5331锥顶朝向芯轴扣件43，离心块532设置在锥形面5331和安装座531凹槽内端面之间，第二弹簧534设置在滑块533背离离心块532的一侧并将滑块 533朝向离心块532顶紧，滑块533朝向插杆432的端面上设有与插杆432数量相同的半球凹坑5332，插杆432与半球凹坑5332 的相对于芯轴41轴线的径向距离相等。
[0045] 通过插杆432和滑块533表面的半球凹坑5332的冲击滑擦来给到芯轴41一部分旋转阻力，当输出轴51转速为零附近时，离心块532位于受到滑块533朝其的挤压而在较小的径向位置处，滑块533也处于离芯轴41较远的位置处，插杆432抵触在半球凹坑5332内的力也较小，之后，随着输出轴51转速提高，离心块532径向远离轴线，将滑块533轴向推动，插杆432被往插杆孔4311内推动，挤压第一弹簧433，从而插杆432与滑块533的抵紧力更大，芯轴
41的从输出轴51上取得的转矩更大，随着输出轴51转速的提高，插杆432与滑块533之间抵紧力变大，在速度逐渐一致的过程中，芯轴41与输出轴51也逐渐变成一个“整体”，过程的最终状态是：插杆432插入半球凹坑5332内，芯轴扣件43与输出轴扣件53完全扣合，芯轴41 与输出轴51速度完全一致。
[0046] 本克服输出轴51与芯轴41转矩差异的方法相比于前文中在分速齿轮33自转轴上添加旋转阻力的方式而言，结构是复杂一些的，但是，本方法在电机启动时，不影响转子3的速度快速提升，即：启动电流保持在较低的水平。
[0047] 如图1所示，机壳1一端设置法兰盘12，输出轴51由法兰盘12处伸出机壳1。法兰盘12作为输出端的对中连接结构，可以与通标法兰进行连接，保持本电机的适用性。
[0048] 输出轴51通过三列轴承61支撑安装在紧邻法兰盘12处的轴承座11上。转子3与芯轴41由于轴向距离较长，可以在机壳 1内部找到合适的位置进行双端支撑，而输出轴51往外的一侧由于没有其他的功能结构件，所以，该位置应当力求精简，双端支撑的支撑方式占用过多的轴向长度，所以，输出轴51使用一个较长的三列轴承进行悬臂支撑是一种节省轴向距离的办法，当然，也可以是不计轴向空间代价的设置双端支撑来力求提高轴系稳定性。
[0049] 如图1所示，芯轴41通过轴承6支撑安装在转子体32中心位置，即芯轴41与转子体32之间的轴承内外圈分别是与芯轴41、转子体32接触。
[0050] 芯轴41只要找到位置进行轴承支撑即可，不论该轴承的外圈是否是直接连接至机壳1上还是连接在旋转的转子3内圈上；如果将芯轴41直接通过轴承连接至机壳1上，那么对芯轴41 起支撑作用的轴承会一直保持旋转状态，轴承旋转会发热，而将其支撑到转子3上的话，则随着转子3与芯轴41的转速一致后，它们之间的轴承是不发生内外圈相对旋转的，该轴承也就没有了摩擦热，有利于电机内部的温度环境营造。
[0051] 第一弹簧433为蝶形弹簧。蝶形弹簧在较短的轴向距离上实现较大的弹性，而且叠加式的安装方式方便结构安装。
[0052] 离心块532为球形。离心块532为球形可以允许万向晃动。
[0053] 本电机的主要运行过程是：电机启动，定子2通电励磁，转子3由于没有与输出轴51直连而没有负载转矩加载在其上，转子3转速快速升高至额定转速，连带着芯轴41也转速快速升高，输出轴齿轮52受到一点点速度驱动而自身转速缓慢升高，转速提高时转矩降低，由于分速齿轮33带有自转阻力或者芯轴 41与输出轴51的连接端具有的摩擦扣件，输出轴51的转速趋向芯轴41，在最终状态下，输出轴51与芯轴41具有相等转速，分速齿轮33自转消失，只存在绕芯轴41轴线的自转，至此完成电机的完整启动。
[0054] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
