斷路器操動機構專利分析

國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心 趙 瑞 仇有年

斷路器操動機構專利分析

國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心 趙 瑞 仇有年

斷路器是常用的一種開關電器，而操動機構尤其是高壓斷路器重要的組成部分。斷路器的操動機構常見的可以分為以下幾種：彈簧操動機構、電磁操動機構以及永磁操動機構。永磁操動機構是在電磁操動機構的基礎上增加一個永久磁鐵，代替了傳統操動機構的鎖扣裝置，在觸頭合/分閘后通過永磁體保持合/分閘狀態，從而使操動機構的零件大幅度減少，在結構上無需脫扣，提高了機構的可靠性。本文主要以VEN專利數據庫以及CNABS數據庫中的檢索結果作為分析樣本，從專利文獻的視角對斷路器永磁操動機構的技術的發展進行了全面的統計分析，總結了與斷路器永磁操動機構相關的國內外專利的申請趨勢、主要申請人分布以及針對不同種類的斷路器永磁操動機構發展路線做了一定的分析，并從中得到一定的規律。

斷路器；永磁操動機構；專利申請；發展路線

1. 斷路器操動機構的分類及其技術分解

1.1斷路器操動機構的分類

目前常用的操作機構有彈簧機構、電磁機構以及永磁操動機構三種。永磁操動機構是在電磁操動機構的基礎上發展而來。永磁操動機構是將電磁機構與永久磁鐵結合實現了傳統斷路器操動機構的全部功能，最大的特點在于它無須傳統的脫扣和鎖扣裝置即可實現機構終端位置的保持功能。

1.2斷路器永磁操動機構的技術分解

圖1-1為斷路器永磁操動機構示意圖。結合圖1-1可以得到，永磁操動機構共由七個主要零件組成：靜鐵芯1，為機構提供磁路通道；動鐵芯2，是整個機構中最主要的運動部件；永久磁體3、4，為機構提供保持時所需要的吸力；合閘、分閘線圈5、6；驅動桿7，為操動機構與斷路器傳動機構之間的連接紐帶。

圖1-1 斷路器永磁操動機構示意圖

圖2-1 斷路器永磁操動機構國外專利申請趨勢

2. 專利申請整體概況

2.1國外專利申請狀況

本節主要對國外專利申請狀況的趨勢以及全球專利重要申請人進行分析，從中得到相關的斷路器永磁操動機構的發展趨勢，以及各階段專利申請國家分布和主要申請人。其中以每個同族中最早優先權日期視為該申請的申請日，一系列同族申請視為一件申請。

圖2-1示出了斷路器永磁操動機構國外專利的申請趨勢，大致可以分為三個時期，各個時期的劃分主要以申請量的增長率為劃分依據。

（1）萌芽期（1975年之前）

早在1960年5月31日，申請人MOSER ROBERT就向法國專利局提交了用于開關的帶有永磁體的電磁操動機構，并在其他國家同時提交了申請。從圖2-1可以得到，在1975年之前關于帶有永磁體的電磁操動機構已經有了一定的申請量。在1975年之前，就總的申請量來說，數量還是比較少，研究該領域并將其用于斷路器的申請人更少，在這個階段，斷路器永磁操動機構處于萌芽發展階段。

圖2-2 1975年之前萌芽期申請量國別分布

圖2-3 1975年之前萌芽期申請量公司分布

圖2-2可以看出1975年之前萌芽期申請量國別分布。從該圖可以看出，在VEN收錄的專利范圍內，其中以法國專利局、美國專利局以及英國專利局的申請量較多，即從側面體現了歐美國家發達的工業基礎，有較深的工業發展歷史和較強的技術積淀。從圖2-3示出了1975年之前萌芽期申請量公司分布，從該圖可以看出西門子以及通用電氣兩家老牌企業赫然在列，但是由于該階段是永磁操動機構的萌芽發展期，因此各家的申請量都較少，主要處在研發發展階段。

（2）平穩增長期（1976-1990年）

從圖2-1可以看出，從1976年開始，關于斷路器永磁操動機構的專利申請明顯比1991年申請量多，而且申請人數量相較之前也有大幅度的增長，在該階段，國外有關斷路器永磁操動機構的申請量發展總體趨勢處于平穩增長。

圖2-4 1976-1990年平穩增長期申請量國別分布

圖2-4示出了1976-1990年平穩增長期申請量國別分布，在萌芽階段，法國專利局、美國專利局以及英國專利局的申請量較多，排在前三甲；而從圖2-4可以得到，1976-1990年期間，以美國專利局、法國專利局以及德國專利局為代表的歐美國家的申請量依然排在前列，但是日本關于永磁操動機構的申請量排在第二名，可以看出日本在該領域進行了深入 的研究，雖然起步晚，以日本的專利申請量可以從側面反應出日本在該領域的進步，同時也帶動了斷路器永磁操動機構的發展。

圖2-5 1976-1990年平穩增長期申請量國別分布

圖2-5示出了1976-1990年平穩增長期申請量國別分布，從圖2-5可以得到，申請量排在前列的主要是通用電氣、西門子這類的歐美發達國家的老牌企業，但是結合圖2-4可以看出，這一階段日本的工業發展迅猛，帶動了斷路器永磁操動機構的發展，這一階段，日本的三菱公司申請量已經表現出了趕超之勢。

（3）快速增長期（1991-2014年）

從圖2-1可以看出，從1991年開始，斷路器永磁操動機構的申請量相比前兩個階段都出現了量的飛躍，這樣從側面證明了隨著時代的和工業的發展，斷路器永磁操動機構的應用以及其又是不被越來越多的認可。

圖2-6 1991-2014年快速增長期申請量國別分布

圖2-6示出了1991-2014年快速增長期申請量國別分布，從該圖可以看出，申請量排在前列的是日本專利局、美國專利局以及德國專利局；相比前兩個階段而言，日本專利局在這一領域的申請量已經處在第一名的位置，完全超越了歐美發達國家，也從側面反應出正是由于在平穩增長階段，日本相關企業在永磁操動機構領域進行了專業的研究，從而使得在后期快速發展，超越了歐美發達企業。

圖2-7 1991-2014年快速增長期申請量國別分布

圖2-6示出了1991-2014年快速增長期申請量國別分布，從圖2-7可以看出，在該階段，日本的三菱、東芝這兩家企業的申請量已經遠遠領先歐美發達國家企業；當然歐美國家也不乏有像ABB這樣具有很強研發能力的企業。

2.2國外重要申請人分析

本小節從國外專利申請重要申請人方面對國外相關永磁操動機構領域的專利申請做進一步分析，主要開率申請人歷年的申請總量，并按照申請總量排名，取前12名申請人進行分析。

2-8 國外專利申請量排名前12名的申請人

圖2-8示出了國外專利申請量排名前12名的申請人，分別是：

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

由此可以看出，關于永磁操動機構的申請主要集中在日本、美國以及歐洲一些發達國家、尤其可以看出，日本的三菱以及東芝公司占據了前兩名的位置，說明日本在斷路器永磁操動機構方面領先于其他國家。

2.3中國專利申請狀況

本節主要對中國專利申請狀況的趨勢以及全球專利重要申請人進行分析，從中得到永磁操動機構的發展趨勢。

圖2-9示出了關于永磁操動機構中國專利申請趨勢，與國外專利趨勢對應，大致可以分為三個階段，第一階段1960-1980年、第二階段為1982-1990年、第三階段為1991-2010年。

（1）第一時期（1960-1980年）

從圖中可以看出，在第一時期內，我國在這一時期的申請量還是0，從側面可以看出，

我國在斷路器永磁操動機構領域的研究起步比較晚，落后于歐美發達國家。

圖2-9 永磁操動機構中國專利申請趨勢

（2）第二時期（1982-1990年）

第二時期內，中國專利的申請量出現了緩慢的增長趨勢，從圖2-9可以看出，從總量分析，中國的專利申請總來那個依然遠落后于歐美發達國家，但是相比較與萌芽階段，從側面也反應出了我國在斷路器永磁操動機構的明顯進步。

（3）第三時期（1991-2010年）

第三時期內，中國有關斷路器永磁操動機構的專利申請趨勢呈現了急劇上升的趨勢，并且申請總量也較大，也超過了國外申請總量，證明了中國的工業發展比前兩個時期都要快速。

圖2-10 1991-2010年中國主要申請人分布

圖2-10示出了1991-2010年間中國關于斷路器永磁操動機構的主要申請人分布，在這一階段，作為國內的最大的電網企業，國家電網申請量占據領頭羊位置。然而，從另一方面分析可以得到，國內高校沈陽工業大學、西安交通大學、大連理工大學以及北京交通大學對斷路器永磁操動機構表現出了極大的興趣，同時也從另一個側面說明了高校的研究對公司的發展提供了巨大的保障。

3. 總結

本文通過CNABS和VEN數據庫收錄的專利為樣本，分析了斷路器永磁操動機構的專利申請，主要涉及專利申請人、專利申請量等，并對雙線圈雙穩態、雙線圈單穩態以及單線圈單穩態的技術分支的發展做了進一步分析。

從斷路器操動機構的專利技術發展來看，國內外對永磁式操動機構的研究以及使用已經步入了成熟期，永磁式操動機構也逐步取代電磁式操動機構。

通過以上分析，使我更進一步了解了斷路器永磁式操動機構這一特定技術領域的發展脈絡和專利布局情況，為以后了解相關技術現狀以及在審查中快速檢索對比文件打下了基礎。

［1］國家電網公司.一種永磁操動機構：中國，201210303257.5［P］. 201212-19.

［2］王光順.一種帶有手動分閘裝置的雙穩態永磁操作機構：中國，200520080341.0［P］.2006-06-20.

［3］東南大學.斷路器用永磁操動機構：中國，201310475452.0［P］. 2014-01-08.

注：仇有年等同第一作者。