馬立靜

摘要：文章通過(guò)對(duì)滑環(huán)接觸件的專(zhuān)利數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了國(guó)外和國(guó)內(nèi)專(zhuān)利的申請(qǐng)趨勢(shì)和重要申請(qǐng)人，梳理了主要專(zhuān)利技術(shù)分支以及研究方向，有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員了解該領(lǐng)域的發(fā)展情況和趨勢(shì)，服務(wù)于技術(shù)研發(fā)及專(zhuān)利布局。

關(guān)鍵詞：滑環(huán);接觸件;電刷;專(zhuān)利分析

1 引言

導(dǎo)電滑環(huán)也被稱(chēng)為集電環(huán)，主要包括導(dǎo)電環(huán)、接觸件以及固定支架，依靠導(dǎo)電環(huán)與接觸件之間的滑動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體之間電信號(hào)的傳輸，尤其適用于連續(xù)旋轉(zhuǎn)并需要將靜止設(shè)備上的功率或數(shù)據(jù)傳送到旋轉(zhuǎn)設(shè)備的場(chǎng)所，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、船舶、風(fēng)電、信息工程、電子自動(dòng)化等領(lǐng)域。

近年來(lái)我國(guó)在尖端科技上投入了大量的研發(fā)，而導(dǎo)電滑環(huán)做為尖端設(shè)備上電信號(hào)傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，其性能直接決定了設(shè)備的工作性能和使用壽命。導(dǎo)電滑環(huán)在工作過(guò)程中，接觸件既要有足夠的接觸壓力保證與導(dǎo)電環(huán)的可靠接觸，又要盡可能地降低接觸壓力以減小接觸件與導(dǎo)電環(huán)之間的磨損，從而保證電流傳輸和信號(hào)傳輸具有較高的穩(wěn)定性，這也引起了國(guó)內(nèi)外企業(yè)和科研院所的的廣泛研究。

2 滑環(huán)接觸件的專(zhuān)利申請(qǐng)情況

2.1國(guó)外專(zhuān)利申請(qǐng)情況

導(dǎo)電滑環(huán)技術(shù)的發(fā)展與電機(jī)技術(shù)息息相關(guān)。二十世紀(jì)五十年代，隨著電力電子學(xué)理論、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，電機(jī)產(chǎn)品進(jìn)入快速發(fā)展期，關(guān)于滑環(huán)接觸件的專(zhuān)利申請(qǐng)逐年增多，而此前共有寥寥幾件。20世紀(jì)70年代，涌現(xiàn)出非常多的電子器件，電機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展，滑環(huán)接觸件的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量快速增長(zhǎng)，此后每年的申請(qǐng)量始終維持在一個(gè)較高的水平。

國(guó)外專(zhuān)利申請(qǐng)的國(guó)家區(qū)域分布中，日本、德國(guó)和美國(guó)是最為重要的目標(biāo)國(guó)家，分別占比27%、22%、14%，其次是蘇聯(lián)和歐專(zhuān)局，這也印證了日德歐美是工業(yè)水平、制造業(yè)水平在世界上最領(lǐng)先的國(guó)家，也是研發(fā)技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)家，基本上引領(lǐng)了滑環(huán)接觸件技術(shù)的發(fā)展方向。

在國(guó)外專(zhuān)利申請(qǐng)量排行中，排名前8名的申請(qǐng)人分別為羅伯特·博世有限公司、西門(mén)子公司、史萊福靈有限公司、莫戈公司、申克碳素技術(shù)有限責(zé)任公司、松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、林斯多夫沃克有限公司、株式會(huì)社電裝，這些申請(qǐng)人集中在德國(guó)、日本和美國(guó)，均是具有超強(qiáng)研發(fā)實(shí)力的大公司，專(zhuān)利價(jià)值高，專(zhuān)利布局完備。

2.2國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)情況

我國(guó)的工業(yè)化始于第一個(gè)五年計(jì)劃期間，這個(gè)時(shí)期優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)，很多行業(yè)如雷達(dá)廠、航空儀表廠、電廠和儀器儀表廠需要使用導(dǎo)電滑環(huán)，這是導(dǎo)電滑環(huán)產(chǎn)業(yè)化的第一步。但是我國(guó)的專(zhuān)利制度起步較晚，1985年4月1日《中華人民共和國(guó)專(zhuān)利法》正式實(shí)施，滑環(huán)接觸件的專(zhuān)利申請(qǐng)由此開(kāi)始。

1985-2000年間，滑環(huán)接觸件的專(zhuān)利申請(qǐng)總數(shù)量?jī)H有十多件，一是由于此時(shí)我國(guó)在該領(lǐng)域的科研實(shí)力不夠，制造水平不高，導(dǎo)電滑環(huán)技術(shù)被國(guó)外大企業(yè)壟斷，二是由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)淡薄，對(duì)技術(shù)的專(zhuān)利保護(hù)并不重視。

2001年中國(guó)加入WTO后，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將低端產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到中國(guó)，中國(guó)消費(fèi)電子、輕型工業(yè)等行業(yè)全面爆發(fā)，促進(jìn)了導(dǎo)電滑環(huán)市場(chǎng)的發(fā)展。2001-2008是滑環(huán)接觸件專(zhuān)利申請(qǐng)的緩慢發(fā)展期，雖然每年專(zhuān)利數(shù)量?jī)H為個(gè)位數(shù)，但趨勢(shì)向好，數(shù)量逐步增多。

2009年至今，滑環(huán)接觸件專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量快速增長(zhǎng)，2016-2021年每年的申請(qǐng)量均在60件以上。“十一五”規(guī)劃提出推動(dòng)工業(yè)化進(jìn)程，提高自主創(chuàng)新能力，《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)規(guī)劃（2011-2015年）》提出，要著力提升關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)制造裝備研發(fā)和系統(tǒng)集成水平，這些政策促成了滑環(huán)接觸件專(zhuān)利技術(shù)的繁榮發(fā)展。預(yù)計(jì)未來(lái)的幾年，滑環(huán)接觸件專(zhuān)利申請(qǐng)量會(huì)繼續(xù)攀升，專(zhuān)利質(zhì)量也會(huì)越來(lái)越高。

在國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)排行榜中，排名前8的是蘇州東翔碳素有限公司、深圳市晶沛電子有限公司、中航光電科技股份有限公司、安徽天宇機(jī)電有限公司、錢(qián)俊勇、北京航天控制儀器研究所、摩騰科技（上海）有限公司、杭州馳宏科技有限公司，以中小企業(yè)居多。

3 滑環(huán)接觸件的專(zhuān)利技術(shù)分支

國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)表中，涉及滑環(huán)接觸件的分類(lèi)號(hào)為：

H01R 39/18? ˙˙與換向器或滑環(huán)協(xié)同作用的接觸件，例如接觸刷

H01R 39/20? ˙˙˙按材料區(qū)分的

H01R 39/22? ˙˙˙˙有潤(rùn)滑或拋光成分的

H01R 39/24? ˙˙˙層疊接觸件;導(dǎo)線接觸件，例如電刷、碳纖維

H01R 39/26? ˙˙˙固體滑動(dòng)接觸件，例如炭刷

H01R 39/27? ˙˙˙˙用以傳遞彈簧壓力在炭刷上的端帽

H01R 39/28? ˙˙˙滾子接觸件;球接觸件

H01R 39/30? ˙˙˙液體接觸件

結(jié)合分類(lèi)號(hào)可知，按照滑環(huán)接觸件的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，主要分為碳刷接觸件、線狀/片狀接觸件、滾動(dòng)接觸件以及液體接觸件。經(jīng)過(guò)對(duì)滑環(huán)接觸件專(zhuān)利數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出，碳刷接觸件、線狀/片狀接觸件是最重要的兩個(gè)技術(shù)分支，專(zhuān)利申請(qǐng)量較大，滾動(dòng)接觸件、液體接觸件的專(zhuān)利申請(qǐng)量較少，其中對(duì)于接觸件材料的研究是提高接觸件耐磨性和導(dǎo)電性能的重要途徑。

CN201210473039.6提出了電刷材料采用導(dǎo)電性能良好、粒徑均勻、呈球形或類(lèi)球形的未經(jīng)炭化中間相炭微球?yàn)橹饕?，并加入少量的鍍銅碳纖維，經(jīng)分段保溫保壓的模壓工藝制得，顯著提高了電刷材料的體積密度，增加了電刷的導(dǎo)電性、耐磨性。

CN201880083407.1提出了碳刷的刷體通過(guò)將材料共混物壓制和硬化而獲得，該材料共混物通過(guò)將石墨粉末與可硬化樹(shù)脂和石墨烯添加劑共混而獲得，石墨烯的加入能夠顯著改善刷體的導(dǎo)電性并且減小電阻率，減小摩擦噪音，并有效地防止在進(jìn)行壓制或機(jī)械加工時(shí)在刷體中形成裂縫。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)的導(dǎo)電滑環(huán)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，初步形成了標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)，企業(yè)及科研人員需在滑環(huán)的動(dòng)態(tài)接觸電阻、摩擦性能方面進(jìn)行更深入的理論研究和實(shí)踐，以期提高滑環(huán)的工作性能。在國(guó)家鼓勵(lì)自主創(chuàng)新、重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大環(huán)境下，需提高導(dǎo)電滑環(huán)專(zhuān)利的申請(qǐng)質(zhì)量，并進(jìn)行專(zhuān)利技術(shù)布局，從而更好地應(yīng)對(duì)國(guó)外同行競(jìng)爭(zhēng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛萍等.電滑環(huán)中的導(dǎo)電環(huán)和電刷[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2012（1）：11-13，25.