滑環(huán)接觸件的專利技術(shù)綜述

馬立靜

摘要：文章通過對滑環(huán)接觸件的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，總結(jié)了國外和國內(nèi)專利的申請趨勢和重要申請人，梳理了主要專利技術(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，服務(wù)于技術(shù)研發(fā)及專利布局。

關(guān)鍵詞：滑環(huán);接觸件;電刷;專利分析

1 引言

導(dǎo)電滑環(huán)也被稱為集電環(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接觸，實現(xiàn)兩個相對轉(zhuǎn)動體之間電信號的傳輸，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、電子自動化等領(lǐng)域。

近年來我國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傳輸具有較高的穩(wěn)定性，這也引起了國內(nèi)外企業(yè)和科研院所的的廣泛研究。

2 滑環(huán)接觸件的專利申請情況

2.1國外專利申請情況

導(dǎo)電滑環(huán)技術(shù)的發(fā)展與電機技術(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，電機產(chǎn)品進(jìn)入快速發(fā)展期，關(guān)于滑環(huán)接觸件的專利申請逐年增多，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，電機行業(yè)蓬勃發(fā)展，滑環(huán)接觸件的專利申請數(shù)量快速增長，此后每年的申請量始終維持在一個較高的水平。

國外專利申請的國家區(qū)域分布中，日本、德國和美國是最為重要的目標(biāo)國家，分別占比27%、22%、14%，其次是蘇聯(lián)和歐專局，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)先的國家，也是研發(fā)技術(shù)實力最強的國家，基本上引領(lǐng)了滑環(huán)接觸件技術(shù)的發(fā)展方向。

在國外專利申請量排行中，排名前8名的申請人分別為羅伯特·博世有限公司、西門子公司、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)株式會社、林斯多夫沃克有限公司、株式會社電裝，這些申請人集中在德國、日本和美國，均是具有超強研發(fā)實力的大公司，專利價值高，專利布局完備。

2.2國內(nèi)專利申請情況

我國的工業(yè)化始于第一個五年計劃期間，這個時期優(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。但是我國的專利制度起步較晚，1985年4月1日《中華人民共和國專利法》正式實施，滑環(huán)接觸件的專利申請由此開始。

1985-2000年間，滑環(huán)接觸件的專利申請總數(shù)量僅有十多件，一是由于此時我國在該領(lǐng)域的科研實力不夠，制造水平不高，導(dǎo)電滑環(huán)技術(shù)被國外大企業(yè)壟斷，二是由于知識產(chǎn)權(quán)意識淡薄，對技術(shù)的專利保護(hù)并不重視。

2001年中國加入WTO后，世界各發(fā)達(dá)國家紛紛將低端產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到中國，中國消費電子、輕型工業(yè)等行業(yè)全面爆發(fā)，促進(jìn)了導(dǎo)電滑環(huán)市場的發(fā)展。2001-2008是滑環(huán)接觸件專利申請的緩慢發(fā)展期，雖然每年專利數(shù)量僅為個位數(shù)，但趨勢向好，數(shù)量逐步增多。

2009年至今，滑環(huán)接觸件專利申請數(shù)量快速增長，2016-2021年每年的申請量均在60件以上。“十一五”規(guī)劃提出推動工業(yè)化進(jìn)程，提高自主創(chuàng)新能力，《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級規(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)接觸件專利技術(shù)的繁榮發(fā)展。預(yù)計未來的幾年，滑環(huán)接觸件專利申請量會繼續(xù)攀升，專利質(zhì)量也會越來越高。

在國內(nèi)專利申請排行榜中，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、安徽天宇機電有限公司、錢俊勇、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)接觸件的專利技術(shù)分支

國際專利分類表中，涉及滑環(huán)接觸件的分類號為：

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)合分類號可知，按照滑環(huán)接觸件的結(jié)構(gòu)類型，主要分為碳刷接觸件、線狀/片狀接觸件、滾動接觸件以及液體接觸件。經(jīng)過對滑環(huán)接觸件專利數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出，碳刷接觸件、線狀/片狀接觸件是最重要的兩個技術(shù)分支，專利申請量較大，滾動接觸件、液體接觸件的專利申請量較少，其中對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、呈球形或類球形的未經(jīng)炭化中間相炭微球為主要原料，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將材料共混物壓制和硬化而獲得，該材料共混物通過將石墨粉末與可硬化樹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)行壓制或機械加工時在刷體中形成裂縫。

4 結(jié)語

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的導(dǎo)電滑環(huán)技術(shù)取得了長足的進(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踐，以期提高滑環(huán)的工作性能。在國家鼓勵自主創(chuàng)新、重視知識產(chǎn)權(quán)的大環(huán)境下，需提高導(dǎo)電滑環(huán)專利的申請質(zhì)量，并進(jìn)行專利技術(shù)布局，從而更好地應(yīng)對國外同行競爭。

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.