异步电机变频技术专利分析

舒红芳 余雯雯 史永生

摘 要：从专利的角度研究了异步电机变频调速技术的竞争格局和发展趋势。以英文摘要专利数据库DWPI以及中国摘要专利数据库CNABS中的检索结果为分析对象，从专利文献的视角对异步电机变频调速技术的发展进行了全面的统计分析，总结了与异步电机变频调速技术相关国内外专利技术发展趋势，分别对国外和中国的主要申请人分布情况进行统计分析。通过对异步电机变频调速技术的专利布局进行分析，希望对相关领域研究人员或者企业科技管理相关人员有所帮助。

关键词：异步电机 变频 调速 专利分布 专利分析

中图分类号：M343 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（b）-0049-02

进入20世纪70年代，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，使得采用电力电子变流器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路、专用集成电路和计算机控制的出现，使高性能交流调速系统应运而生，交直流拖动按调速功能分工的格局终于被打破了[1]。交流调速性能完全达到了与直流调速性能相媲美的程度，而交流电机的优势则转化成为了其调速系统的优势。于是，交流调速拖动取代直流调速拖动的呼声日益高涨，交流调速控制系统已成为当前电力拖动调速控制的主要发展方向。目前，变频调速技术受到交流调速技术和微机控制技术发展的影响，其研究和应用将朝着高性能交流变频调速和特大容量、极高转速的交流变频调速方向发展[2]。

该文针对异步电机变频技术进行检索，以CNABS和DWPI专利数据库中的检索结果为分析基础，从专利文献的视角对异步电机变频调速技术的发展进行了全面的统计，总结了异步电机变频相关技术的国内和国外专利的申请趋势、申请人分布，探讨异步电机变频技术研究现状与发展趋势，为相关技术研究人员的研发方向和专利战略提供参考信息，也为相关企业科技管理人员对技术发展政策的制定提供参考。

1 异步电机变频技术专利布局分析

该文分别在中国专利文摘数据库CNABS和英文摘要数据库DWPI中对异步电机变频调速技术进行检索，其中CNABS数据库收录了1985年以来中国所有的专利文摘信息，DWPI数据库收录了1948年至今47个国家和组织的专利文献，并人工改写了摘要等信息。

在这两个数据库中采用异步电机变频技术领域通用的关键词表述，将检索结果进行人工浏览降噪，获得国外发明专利申请345件，中国发明专利申请761件。

1.1 发明专利申请年度分析

图1示出了异步电机变频调速技术国外专利申请趋势，大致可以分为三个时期，各时期划分别以申请量增长率的变化为标准。

第一时期为技术萌芽期（1979年之前）。20世纪70年代以前，实用的静止变频器没有问世，交流电机主要用于拖动场合，较少用于调速。高性能的交流调速技术还停留在理论上的期望阶段。从图1中可以看出，在1979年之前，异步电机变频调速技术的发明专利申请量很少。1979至1991年，异步电机变频技术相关发明专利申请量快速增长，在1983年的时候达到顶峰。1983年之后，国外的申请量总体有所下滑，但是仍然比1979年以前的申请量有较大的增长。在冷战的国际背景下，到1991年，申请量达到最低值。1991年后，异步电机变频调速技术专利申请再次逐渐增多。这一时期的发明专利技术主要集中在采用直接转矩的方式进行异步电机变频调速。主要原因为1985年德国学者Depenbrock提出了异步电动机的直接转矩控制理论。从2001年起，关于异步电机变频调速技术的专利的申请量处于稳定期。在这一时期，相关专利主要集中在基于矢量控制理论在变频调速技术中的运用以及无位置传感器的控制系统的相关研究方面。

图2示出了关于异步电机变频调速技术中国专利申请趋势，与国外专利申请相比较，中国专利申请大致也可以分为三个阶段，第一阶段为萌芽期（1985-2001年），第二阶段为发展期（2002-2007年），第三阶段为快速增长期（2008-2013年）。1985-2001年，中国专利关于异步电机变频调速领域的专利申请数量很少。而在这一时期，国外在异步电机变频调速技术领域已经经过了两次发展期，分别为基于电力电子技术和集成电路技术而发展起来的变频调速技术，和以直接转矩控制为基础的变频调速技术。2002-2007年，中国的专利申请总体呈现上升趋势，且每年的申请量趋于平缓的上升趋势。在该阶段，中国申请的申请人主要分布在高校和个人申请，其中，个人申请占有很大部分。经过对这些个人的百度分析，发现他们大多是从国外留学回来的教师。从整个申请量和申请人分布上来看，一方面当时中国的专利申请意识还不强，另一方面反映了在这一阶段中国对异步电机变频技术的研究还很缓慢，生产应用也不足，因此企业申请量还很少。2008年开始，中国有关异步电机变频调速技术的专利申请大量增多，这六年的申请量是前二十年申请总量的近两倍。

1.2 重要申请人分布情况分析

本节从国内外专利申请重要申请人方面对异步电机变频调速技术相关专利做进一步分析，主要考虑申请人历年的申请总量，按照申请总量进行排名，取前10名申请人进行分析。

图3示出了国外专利申请量排名前10名的申请人，分别是：（1）东芝照明技术株式会社（日本）；（2）株式会社日立信息通信工程 （日本）；（3）富士电机株式会社（日本）；（4）三菱电机株式会社（日本）；（5）西门子公司（德国）；（6）ABB公司（美国）；（7）株式会社明电舍（日本）；（8）通用电气公司（美国）；（9）罗伯特·博世有限公司（德国）；（10）AS MOLD POWER CYBER（苏联）。排在前10名的申请人主要集中在美日德三个国家。而前四名均被日本公司占据。

图4为中国专利申请量排名前10名的申请人，分别是：（1）浙江大学；（2）卢骥；（3）清华大学；（4）永济新时速电机电器有限责任公司；（5）襄樊宇清电动汽车有限公司；（6）沈阳工业大学；（7）襄樊特种电机有限公司；（8）华南理工大学；（9）湘潭电机股份有限公司；（10）汪槱生。

在中国关于异步电机变频调速技术的申请主要为高校申请和企业申请。根据前面的分析可以知道，在异步电机变频调速技术领域，国外的研究主要集中在1979-2001年。而中国在这个领域的发展明显滞后于国外，主要是在2007年之后开始快速发展。总体而言，中国对于异步电机变频调速技术领域的研究滞后于其他国家，尤其是日本、美国、德国这些变频调速技术领域的强国。

2 结语

该文通过对国内外异步电机变频调速领域的发明专利申请的分析，分别从申请的总体情况、申请量年度分析、申请人分布情况以及关键技术方面进行了分析。通过对异步电机变频调速技术的国内外专利申请量的分析可以看出，中国在异步电机变频调速技术领域研究迟缓，错过了两次发展热潮，相关专利申请很少。随着近年来人们专利意识的提高，以及市场对变频器需要的增多，有关异步电机变频调速技术的中国专利申请量快速增长。近年来，国内外对于变频器的要求主要在于其节能性、产品质量的提高、设备合理化等方面。从技术角度看，变频调速技术在平滑起动、力矩和定位控制、减噪等方面还需要提高，有学者提出了通用变频器的研究，相关专利申请较少，相关企业可加大对这些领域的研究。通过对专利申请内容的分析可知，中国专利申请的整体技术有待提高，国内申请人专利撰写的能力需要将强。同时，企业应加强对专利的布局，提高对异步电机变频调速相关技术领域出现的新技术和新方法的敏感性，积极研究核心技术，防止国外相关领域的专利申请对我国企业的发展产生制约。同时，企业可加强与高校或研究机构的合作，利用高校或研究机构在理论研究上的优势和企业自身产业制造的能力，将专利技术转化到产业制造上。

参考文献

[1]李春文，张爱芳，曹玲芝，等.交流异步电机变频调速系统研究综述[J].科技资讯，2009（33）：47.

[2]郑巍.基于变频调速大型电机的发展问题分析[J].中国新技术新产品，2014（11）：119.

[3]郑连亮，邹洁.交流异步电机变频调速系统矢量控制与直接转矩控制算法比较[J].电气开关，2013（4）：84-85.