國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 趙 瑞 仇有年

斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)專利分析

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 趙 瑞 仇有年

斷路器是常用的一種開關(guān)電器，而操動(dòng)機(jī)構(gòu)尤其是高壓斷路器重要的組成部分。斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)常見的可以分為以下幾種：彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)以及永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)是在電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)永久磁鐵，代替了傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的鎖扣裝置，在觸頭合/分閘后通過永磁體保持合/分閘狀態(tài)，從而使操動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件大幅度減少，在結(jié)構(gòu)上無需脫扣，提高了機(jī)構(gòu)的可靠性。本文主要以VEN專利數(shù)據(jù)庫以及CNABS數(shù)據(jù)庫中的檢索結(jié)果作為分析樣本，從專利文獻(xiàn)的視角對(duì)斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了與斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)的國(guó)內(nèi)外專利的申請(qǐng)趨勢(shì)、主要申請(qǐng)人分布以及針對(duì)不同種類的斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展路線做了一定的分析，并從中得到一定的規(guī)律。

斷路器；永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)；專利申請(qǐng)；發(fā)展路線

1. 斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類及其技術(shù)分解

1.1斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類

目前常用的操作機(jī)構(gòu)有彈簧機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)以及永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)三種。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)是在電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)是將電磁機(jī)構(gòu)與永久磁鐵結(jié)合實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的全部功能，最大的特點(diǎn)在于它無須傳統(tǒng)的脫扣和鎖扣裝置即可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)終端位置的保持功能。

1.2斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)分解

圖1-1為斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖1-1可以得到，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)共由七個(gè)主要零件組成：靜鐵芯1，為機(jī)構(gòu)提供磁路通道；動(dòng)鐵芯2，是整個(gè)機(jī)構(gòu)中最主要的運(yùn)動(dòng)部件；永久磁體3、4，為機(jī)構(gòu)提供保持時(shí)所需要的吸力；合閘、分閘線圈5、6；驅(qū)動(dòng)桿7，為操動(dòng)機(jī)構(gòu)與斷路器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的連接紐帶。

圖1-1 斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

圖2-1 斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)國(guó)外專利申請(qǐng)趨勢(shì)

2. 專利申請(qǐng)整體概況

2.1國(guó)外專利申請(qǐng)狀況

本節(jié)主要對(duì)國(guó)外專利申請(qǐng)狀況的趨勢(shì)以及全球?qū)＠匾暾?qǐng)人進(jìn)行分析，從中得到相關(guān)的斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，以及各階段專利申請(qǐng)國(guó)家分布和主要申請(qǐng)人。其中以每個(gè)同族中最早優(yōu)先權(quán)日期視為該申請(qǐng)的申請(qǐng)日，一系列同族申請(qǐng)視為一件申請(qǐng)。

圖2-1示出了斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)國(guó)外專利的申請(qǐng)趨勢(shì)，大致可以分為三個(gè)時(shí)期，各個(gè)時(shí)期的劃分主要以申請(qǐng)量的增長(zhǎng)率為劃分依據(jù)。

（1）萌芽期（1975年之前）

早在1960年5月31日，申請(qǐng)人MOSER ROBERT就向法國(guó)專利局提交了用于開關(guān)的帶有永磁體的電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在其他國(guó)家同時(shí)提交了申請(qǐng)。從圖2-1可以得到，在1975年之前關(guān)于帶有永磁體的電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)有了一定的申請(qǐng)量。在1975年之前，就總的申請(qǐng)量來說，數(shù)量還是比較少，研究該領(lǐng)域并將其用于斷路器的申請(qǐng)人更少，在這個(gè)階段，斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于萌芽發(fā)展階段。

圖2-2 1975年之前萌芽期申請(qǐng)量國(guó)別分布

圖2-3 1975年之前萌芽期申請(qǐng)量公司分布

圖2-2可以看出1975年之前萌芽期申請(qǐng)量國(guó)別分布。從該圖可以看出，在VEN收錄的專利范圍內(nèi)，其中以法國(guó)專利局、美國(guó)專利局以及英國(guó)專利局的申請(qǐng)量較多，即從側(cè)面體現(xiàn)了歐美國(guó)家發(fā)達(dá)的工業(yè)基礎(chǔ)，有較深的工業(yè)發(fā)展歷史和較強(qiáng)的技術(shù)積淀。從圖2-3示出了1975年之前萌芽期申請(qǐng)量公司分布，從該圖可以看出西門子以及通用電氣兩家老牌企業(yè)赫然在列，但是由于該階段是永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的萌芽發(fā)展期，因此各家的申請(qǐng)量都較少，主要處在研發(fā)發(fā)展階段。

（2）平穩(wěn)增長(zhǎng)期（1976-1990年）

從圖2-1可以看出，從1976年開始，關(guān)于斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)明顯比1991年申請(qǐng)量多，而且申請(qǐng)人數(shù)量相較之前也有大幅度的增長(zhǎng)，在該階段，國(guó)外有關(guān)斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的申請(qǐng)量發(fā)展總體趨勢(shì)處于平穩(wěn)增長(zhǎng)。

圖2-4 1976-1990年平穩(wěn)增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布

圖2-4示出了1976-1990年平穩(wěn)增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布，在萌芽階段，法國(guó)專利局、美國(guó)專利局以及英國(guó)專利局的申請(qǐng)量較多，排在前三甲；而從圖2-4可以得到，1976-1990年期間，以美國(guó)專利局、法國(guó)專利局以及德國(guó)專利局為代表的歐美國(guó)家的申請(qǐng)量依然排在前列，但是日本關(guān)于永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的申請(qǐng)量排在第二名，可以看出日本在該領(lǐng)域進(jìn)行了深入 的研究，雖然起步晚，以日本的專利申請(qǐng)量可以從側(cè)面反應(yīng)出日本在該領(lǐng)域的進(jìn)步，同時(shí)也帶動(dòng)了斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展。

圖2-5 1976-1990年平穩(wěn)增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布

圖2-5示出了1976-1990年平穩(wěn)增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布，從圖2-5可以得到，申請(qǐng)量排在前列的主要是通用電氣、西門子這類的歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的老牌企業(yè)，但是結(jié)合圖2-4可以看出，這一階段日本的工業(yè)發(fā)展迅猛，帶動(dòng)了斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展，這一階段，日本的三菱公司申請(qǐng)量已經(jīng)表現(xiàn)出了趕超之勢(shì)。

（3）快速增長(zhǎng)期（1991-2014年）

從圖2-1可以看出，從1991年開始，斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的申請(qǐng)量相比前兩個(gè)階段都出現(xiàn)了量的飛躍，這樣從側(cè)面證明了隨著時(shí)代的和工業(yè)的發(fā)展，斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用以及其又是不被越來越多的認(rèn)可。

圖2-6 1991-2014年快速增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布

圖2-6示出了1991-2014年快速增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布，從該圖可以看出，申請(qǐng)量排在前列的是日本專利局、美國(guó)專利局以及德國(guó)專利局；相比前兩個(gè)階段而言，日本專利局在這一領(lǐng)域的申請(qǐng)量已經(jīng)處在第一名的位置，完全超越了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，也從側(cè)面反應(yīng)出正是由于在平穩(wěn)增長(zhǎng)階段，日本相關(guān)企業(yè)在永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域進(jìn)行了專業(yè)的研究，從而使得在后期快速發(fā)展，超越了歐美發(fā)達(dá)企業(yè)。

圖2-7 1991-2014年快速增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布

圖2-6示出了1991-2014年快速增長(zhǎng)期申請(qǐng)量國(guó)別分布，從圖2-7可以看出，在該階段，日本的三菱、東芝這兩家企業(yè)的申請(qǐng)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先歐美發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)；當(dāng)然歐美國(guó)家也不乏有像ABB這樣具有很強(qiáng)研發(fā)能力的企業(yè)。

2.2國(guó)外重要申請(qǐng)人分析

本小節(jié)從國(guó)外專利申請(qǐng)重要申請(qǐng)人方面對(duì)國(guó)外相關(guān)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)做進(jìn)一步分析，主要開率申請(qǐng)人歷年的申請(qǐng)總量，并按照申請(qǐng)總量排名，取前12名申請(qǐng)人進(jìn)行分析。

2-8 國(guó)外專利申請(qǐng)量排名前12名的申請(qǐng)人

圖2-8示出了國(guó)外專利申請(qǐng)量排名前12名的申請(qǐng)人，分別是：

三菱（日本）；東芝（日本）；ABB（歐洲）；伊頓（美國(guó)）；富士（日本）；通用電氣（美國(guó)）；西門子（德國(guó)）；MCKEAN；HOLEC；MERLIN；ELVEST；WESTING。

由此可以看出，關(guān)于永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的申請(qǐng)主要集中在日本、美國(guó)以及歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家、尤其可以看出，日本的三菱以及東芝公司占據(jù)了前兩名的位置，說明日本在斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)方面領(lǐng)先于其他國(guó)家。

2.3中國(guó)專利申請(qǐng)狀況

本節(jié)主要對(duì)中國(guó)專利申請(qǐng)狀況的趨勢(shì)以及全球?qū)＠匾暾?qǐng)人進(jìn)行分析，從中得到永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。

圖2-9示出了關(guān)于永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)中國(guó)專利申請(qǐng)趨勢(shì)，與國(guó)外專利趨勢(shì)對(duì)應(yīng)，大致可以分為三個(gè)階段，第一階段1960-1980年、第二階段為1982-1990年、第三階段為1991-2010年。

（1）第一時(shí)期（1960-1980年）

從圖中可以看出，在第一時(shí)期內(nèi)，我國(guó)在這一時(shí)期的申請(qǐng)量還是0，從側(cè)面可以看出，

我國(guó)在斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域的研究起步比較晚，落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。

圖2-9 永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)中國(guó)專利申請(qǐng)趨勢(shì)

（2）第二時(shí)期（1982-1990年）

第二時(shí)期內(nèi)，中國(guó)專利的申請(qǐng)量出現(xiàn)了緩慢的增長(zhǎng)趨勢(shì)，從圖2-9可以看出，從總量分析，中國(guó)的專利申請(qǐng)總來那個(gè)依然遠(yuǎn)落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，但是相比較與萌芽階段，從側(cè)面也反應(yīng)出了我國(guó)在斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的明顯進(jìn)步。

（3）第三時(shí)期（1991-2010年）

第三時(shí)期內(nèi)，中國(guó)有關(guān)斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)趨勢(shì)呈現(xiàn)了急劇上升的趨勢(shì)，并且申請(qǐng)總量也較大，也超過了國(guó)外申請(qǐng)總量，證明了中國(guó)的工業(yè)發(fā)展比前兩個(gè)時(shí)期都要快速。

圖2-10 1991-2010年中國(guó)主要申請(qǐng)人分布

圖2-10示出了1991-2010年間中國(guó)關(guān)于斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要申請(qǐng)人分布，在這一階段，作為國(guó)內(nèi)的最大的電網(wǎng)企業(yè)，國(guó)家電網(wǎng)申請(qǐng)量占據(jù)領(lǐng)頭羊位置。然而，從另一方面分析可以得到，國(guó)內(nèi)高校沈陽工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、大連理工大學(xué)以及北京交通大學(xué)對(duì)斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)表現(xiàn)出了極大的興趣，同時(shí)也從另一個(gè)側(cè)面說明了高校的研究對(duì)公司的發(fā)展提供了巨大的保障。

3. 總結(jié)

本文通過CNABS和VEN數(shù)據(jù)庫收錄的專利為樣本，分析了斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)，主要涉及專利申請(qǐng)人、專利申請(qǐng)量等，并對(duì)雙線圈雙穩(wěn)態(tài)、雙線圈單穩(wěn)態(tài)以及單線圈單穩(wěn)態(tài)的技術(shù)分支的發(fā)展做了進(jìn)一步分析。

從斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的專利技術(shù)發(fā)展來看，國(guó)內(nèi)外對(duì)永磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究以及使用已經(jīng)步入了成熟期，永磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)也逐步取代電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

通過以上分析，使我更進(jìn)一步了解了斷路器永磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)這一特定技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)和專利布局情況，為以后了解相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀以及在審查中快速檢索對(duì)比文件打下了基礎(chǔ)。

［1］國(guó)家電網(wǎng)公司.一種永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)：中國(guó)，201210303257.5［P］. 201212-19.

［2］王光順.一種帶有手動(dòng)分閘裝置的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)：中國(guó)，200520080341.0［P］.2006-06-20.

［3］東南大學(xué).斷路器用永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)：中國(guó)，201310475452.0［P］. 2014-01-08.

注：仇有年等同第一作者。