直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電技術(shù)專利布局研究

婁靜麗，朱煒

（1.湘電風(fēng)能有限公司，湖南 湘潭 411102； 2.湘潭電機(jī)股份有限公司海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與檢測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 湘潭 411101）

專利布局是企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理的重要環(huán)節(jié)，良好的專利布局規(guī)劃和方法，能夠有效地避免專利申請(qǐng)的隨機(jī)性和零散性，形成層次分明、結(jié)構(gòu)清晰的資產(chǎn)組合；在專利資產(chǎn)的管理與使用上，也能夠通過專利布局清晰地了解自身的優(yōu)勢與劣勢，合理地制定和運(yùn)用策略。本文從專利整體布局的角度出發(fā)，通過對(duì)行業(yè)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，以及全球直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的主要整機(jī)商的專利技術(shù)積累情況進(jìn)行分析，為風(fēng)電企業(yè)提供專利導(dǎo)航信息。

1 專利申請(qǐng)態(tài)勢分析

從全球?qū)＠椭饕暾?qǐng)人專利申請(qǐng)態(tài)勢進(jìn)行分析，涉及專利申請(qǐng)趨勢分析、技術(shù)區(qū)域分布分析、技術(shù)分支/功效分析、全球法律狀態(tài)分析等。

1.1 專利申請(qǐng)趨勢分析

專利的申請(qǐng)量整體呈現(xiàn)增長趨勢。直驅(qū)永磁風(fēng)電相關(guān)技術(shù)的發(fā)展則經(jīng)歷了萌芽期、成長期和成熟期。

（1）萌芽期（1951 ～1997 年），年申請(qǐng)量只有個(gè)位數(shù)。早期的能源以煤炭、石油等石化能源為主，直到1973 年石油危機(jī)后，風(fēng)力發(fā)電作為新能源才越來越受到重視。

（2）成長期（1998 ～2012 年），1997年后，專利申請(qǐng)量快速增長，在2012 年專利申請(qǐng)量達(dá)到巔峰，為359 項(xiàng)。20 世紀(jì)90 年代以來，風(fēng)力發(fā)電加速發(fā)展，風(fēng)電裝機(jī)容量的增長對(duì)應(yīng)的是各國在風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域的大規(guī)模投資。

（3） 成 熟 期（2013 ～2019 年）， 在2012 年后，專利申請(qǐng)量逐年下降。由于隨著技術(shù)壁壘、市場規(guī)模的逐漸形成，廠商投資于研發(fā)的資源不再擴(kuò)張，只剩少數(shù)廠商繼續(xù)發(fā)展此類技術(shù)。

1.2 技術(shù)區(qū)域分布分析

技術(shù)目標(biāo)區(qū)域分布能夠在一定程度上反映出在某一技術(shù)領(lǐng)域中的研發(fā)主體的專利布局情況以及市場布局情況。中國、歐洲、美國和日本都是該項(xiàng)技術(shù)專利重點(diǎn)布局的國家和地區(qū)。

1.3 技術(shù)分支分析

根據(jù)圖1 所示的技術(shù)分析/功效分布圖，可以知曉目前直驅(qū)永磁風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域中需要解決的技術(shù)問題和重點(diǎn)技術(shù)布局。技術(shù)熱點(diǎn)包含通過永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，降低成本、提高效率和減低重量；通過對(duì)發(fā)電機(jī)組整體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，增大發(fā)電功率、降低重量和降低成本；通過對(duì)電控系統(tǒng)的改進(jìn)，提高穩(wěn)定性和提高效率等。

通過對(duì)圖1 中技術(shù)空白點(diǎn)的分析，可以為挖掘可專利的技術(shù)方案以及完善專利布局等提供參考。技術(shù)空白點(diǎn)包括以下方面：如何通過風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)降低風(fēng)機(jī)重量、如何通過吊裝工藝的改進(jìn)提高安裝便利性和降低成本、如何通過變槳裝置的改進(jìn)提高風(fēng)能利用效率等。

圖1 技術(shù)分支/功效分布圖

1.4 法律狀態(tài)分析

根據(jù)對(duì)拆分同族專利申請(qǐng)的統(tǒng)計(jì)，在全球及各個(gè)國家的專利法律狀態(tài)中，全球的專利申請(qǐng)中失效專利較多。在中國、歐洲和美國的授權(quán)有效專利較多。在日本申請(qǐng)的專利目前77%處于無效狀態(tài)，維持授權(quán)有效的專利有19 件。而美國和歐洲維持授權(quán)有效的專利分別為41%和45%。因此，企業(yè)在將風(fēng)機(jī)產(chǎn)品向國外進(jìn)行銷售時(shí)，如果產(chǎn)品有銷往美國和歐洲的計(jì)劃，需要格外重視這兩個(gè)國家和地區(qū)的專利布局情況。

1.5 主要申請(qǐng)人分析

如圖2 所示，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量排名第一位的是德國的西門子。前10 名中，中國國內(nèi)的申請(qǐng)人有7 位，多于國外申請(qǐng)人，主要由于近幾年中國政府一直重視清潔能源的發(fā)展，出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)政策。

圖2 全球?qū)＠饕暾?qǐng)人

在拆分同族專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，國內(nèi)主要申請(qǐng)人持有的授權(quán)有效專利較多。其中，西門子公司的授權(quán)有效專利達(dá)到90 件，占中國國內(nèi)專利申請(qǐng)量的51%，這說明西門子公司加大在中國國內(nèi)的專利布局，為進(jìn)一步開拓中國市場做準(zhǔn)備。

2 專利布局分析

2.1 可專利的技術(shù)領(lǐng)域

“可專利的技術(shù)領(lǐng)域”主要用于解決“我們可以從哪些角度進(jìn)行專利申請(qǐng)”的問題。

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上來說，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以就整體提出專利申請(qǐng)，這也是目前各個(gè)申請(qǐng)人申請(qǐng)專利的主要方向之一。另外，對(duì)于設(shè)備的重要部件，比如主軸承、永磁電機(jī)、冷卻系統(tǒng)、葉片、偏航裝置和變槳裝置等，也可以根據(jù)原創(chuàng)性程度單獨(dú)提出專利申請(qǐng)，所提出的專利申請(qǐng)可以是針對(duì)某個(gè)（或多個(gè)）技術(shù)問題做出的改進(jìn)。值得注意的是，改進(jìn)部件的專利申請(qǐng)與包含所述改進(jìn)部件的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備整體的專利申請(qǐng)可以同時(shí)提出，以形成更全面的保護(hù)。由于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)改進(jìn)涉及眾多的技術(shù)問題，如，如何提高發(fā)電效率、如何延長風(fēng)機(jī)的使用壽命、如何降低重量、如何提高風(fēng)能利用率、如何降低制造成本等，針對(duì)這些技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，又有眾多并行解決方案，因此，從結(jié)構(gòu)上申請(qǐng)專利時(shí)，可以提出若干平行的專利申請(qǐng)。此外，從專利類型上來說，除發(fā)明和實(shí)用新型之外，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或者某些重要部件還可以申請(qǐng)外觀設(shè)計(jì)專利。

2.2 申請(qǐng)時(shí)機(jī)

申請(qǐng)專利的時(shí)機(jī)與公司產(chǎn)品上市的預(yù)期進(jìn)度、競品上市的進(jìn)度等都有關(guān)系。對(duì)于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組這種開發(fā)周期長、技術(shù)含量高的產(chǎn)品而言，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段一旦形成了相對(duì)完整的技術(shù)方案，就應(yīng)盡快申請(qǐng)專利。在專利布局思想指導(dǎo)下，形成的一組專利組合，其彼此之間或多或少存在一定的技術(shù)關(guān)聯(lián)，所以，其申請(qǐng)日的確定至關(guān)重要。如不考慮有些專利申請(qǐng)應(yīng)當(dāng)同日向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局遞交，而是按照撰寫完成的先后順序分開遞交，可能會(huì)因在先申請(qǐng)而破壞在后申請(qǐng)的專利性（抵觸申請(qǐng)破壞新穎性），導(dǎo)致在后申請(qǐng)不能授權(quán)。當(dāng)某個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)同時(shí)在多個(gè)申請(qǐng)文件中均有記載，則應(yīng)同日申請(qǐng)；當(dāng)一組專利申請(qǐng)需要同日遞交，而該組中的某一件專利申請(qǐng)的全文所記載的技術(shù)內(nèi)容可能影響另一組專利申請(qǐng)的授權(quán)，則應(yīng)先申請(qǐng)后者或者兩組專利申請(qǐng)同日提交。

2.3 申請(qǐng)地域

專利的保護(hù)可能會(huì)涉及產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用、銷售、許諾銷售、進(jìn)口等各個(gè)環(huán)節(jié)，專利權(quán)人可以就其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)提起訴訟，因此，在考慮專利申請(qǐng)地域時(shí)，需要兼顧以上各個(gè)環(huán)節(jié)的所在地。在考慮是否需要在某個(gè)國家/地區(qū)申請(qǐng)專利時(shí)，可通過以下三個(gè)問題的回答進(jìn)行確定：（1）該國家/地區(qū)是否為相關(guān)專利技術(shù)的主要市場或潛在市場，或是否為主要競爭對(duì)手所在的國家/地區(qū)。（2）該專利權(quán)是否可能在該國家/地區(qū)許可、轉(zhuǎn)讓等，或是否有可能在該國家/地區(qū)制造或銷售相關(guān)專利產(chǎn)品；（3）是否具有良好的專利授權(quán)前景。如果以上三個(gè)問題的答案都是否定，可能沒有必要在該國家/地區(qū)申請(qǐng)專利。除衡量國外專利申請(qǐng)必要性之外，還可以針對(duì)重點(diǎn)國家/地區(qū)進(jìn)行申請(qǐng)，可以選擇在市場較大且工業(yè)科技水準(zhǔn)較高的國家，如美國、日本、歐洲、與中國等國家和地區(qū)，可達(dá)到較好的技術(shù)宣傳效果，并在一定程度上影響競爭對(duì)手。

2.4 專利布局方式

2.4.1 基礎(chǔ)專利布局

基礎(chǔ)專利布局是指針對(duì)自身特色產(chǎn)品的基礎(chǔ)專利，并申請(qǐng)多個(gè)外圍擴(kuò)展專利，形成自身產(chǎn)品的專利保護(hù)網(wǎng)。根據(jù)上述技術(shù)功效分析和申請(qǐng)人技術(shù)路線分析可知，目前，現(xiàn)有專利公開的技術(shù)方案聚焦在通過冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)以提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的散熱性能，通過永磁電機(jī)定子結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以提高發(fā)電效率、降低成本，通過主軸承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以延長設(shè)備的使用壽命等，但是，對(duì)于通過改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以提高發(fā)電效率和降低成本的技術(shù)方案較少。因此，可以在永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)方向布局基礎(chǔ)專利。

2.4.2 圍欄式布局

在核心專利由競爭者掌握的情況下，圍繞核心專利設(shè)置若干改進(jìn)專利，將核心專利包圍起來，即可形成一個(gè)牢固的包圍圈。這些改進(jìn)專利的技術(shù)含量也許無法與核心專利相比，但其組合卻可以阻止競爭者針對(duì)重要專利的技術(shù)改進(jìn)，甚至阻礙其技術(shù)實(shí)施，給競爭者造成很大的麻煩。圍欄式專利布局建議涉及主軸承結(jié)構(gòu)、制動(dòng)盤剎車片材料和發(fā)電機(jī)風(fēng)冷過濾裝置的技術(shù)方案。

3 結(jié)語

在直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域，專利申請(qǐng)量整體呈現(xiàn)增長趨勢，技術(shù)發(fā)展正處于成熟期。永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)整體組裝結(jié)構(gòu)和電控系統(tǒng)是研究的重點(diǎn)技術(shù)。吊具及吊裝工藝、安裝工裝和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在2015 年后申請(qǐng)量開始增長，屬于新出現(xiàn)的研發(fā)熱點(diǎn)領(lǐng)域。國內(nèi)企業(yè)目前還處于緊跟國外成熟企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段。若要縮短與國外成熟企業(yè)之間在技術(shù)和產(chǎn)品上的差距，需加大在該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)投入。建議采用構(gòu)建具有自身特色的基礎(chǔ)專利和對(duì)其他公司持有的核心專利進(jìn)行圍欄式專利布局兩種布局方式。