手持式电钻相关专利技术情况进展

张妨

（ 齐齐哈尔大学 计算机与控制工程学院, 黑龙江 齐齐哈尔 161006 ）

0 引言

手持式电钻由于其操作简单、便于携带、易用性广，是使用频率较高的一类电动工具。手持式电钻主要由电驱动机构、控制机构及绝缘机械结构构成，通过控制机构控制电驱动机构执行相关的操作，实现手持式电钻在各类材料上打孔的功能。手持式电钻作为电动工具行业的一员，其发展与民众生活关系密切，研究其相关技术进展情况十分重要[1-2]。

相较于一般意义上的科技文献，专利文献具有严格的分类标准以及审核制度，并与法律、经济相关，能够更加系统及准确的表征技术的发展动态及市场趋势[3]，因此本文通过专利检索技术，统计专利信息，对手持式电钻这一大类产品的专利申请现状、技术领域及技术层级进行分析，预测其技术热点。

本文数据来源：采用合享智慧incoPat全球专利数据库，基于手持式电钻相关概念以及对应的IPC（International Patent Classification）分类号对以手持式电钻作为主要申请领域的专利信息进行检索，检索截止日期为2020年12月05日，从技术角度采用去重规则对检索结果进行统计分析。因受审查流程的影响，2019～2020年期间的部分数据尚未公开，但并未对本文的实质内容产生影响。

1 专利申请现状

1.1 全球申请趋势

手持式电钻相关专利全球申请趋势见图1。

图1 手持式电钻相关专利全球申请趋势图

如图1所示，在1963年之前，手持式电钻相关专利技术处于技术萌芽期，此阶段相关专利申请量较少，年均申请量不足3件（世界），相关技术主要集中在驱动电机、手柄开关、压力按钮等结构设计上。1964年～1997年期间，手持式电钻相关专利技术处于技术爬坡期，相关专利申请量整体处于上升趋势，略有波动，年均申请量高于60件（世界）；此阶段电机及其控制技术发展迅速，并且热塑性工程塑料作为绝缘材料也得到了应用，以及出现了无电源线的充电电源技术，因此手持式电钻相关技术得到了稳步发展。1998年至今，手持式电钻相关专利技术处于技术上升期，此阶段相关专利申请量急速上升，年均申请量高于200件（世界）；在此阶段，中国专利制度日趋完善，注重专利申请，成为手持式电钻相关专利申请的主要所属国，决定着手持式电钻相关专利的全球申请趋势。

图1中，2019年～2020年专利申请量下降的原因，主要在于受专利申请审查流程的影响（专利公开和专利申请相比具有一定滞后性），因此通过图1所示的趋势图可以预测，手持式电钻相关专利申请量在未来一定阶段内应该会继续保持上升趋势，其作为主要申请领域的相关专利技术仍会继续保持相应的热度。

1.2 地域分布现状

手持式电钻相关专利地域申请占比分布，见图2。

如图2所示，对检索截止日期之前专利申请人国别已确认的手持式电钻相关专利，按申请人国别及专利公开国别两项信息，基于专利申请量进行统计分析。其中，申请人国别是指专利申请人所属国（即专利原创国），专利公开国别是指专利申请地所属国。

图2 手持式电钻相关专利地域申请占比分布图

针对申请人国别此项信息，对应的专利申请量排名前十依次为：中国、德国、日本、美国、列支敦士登、韩国、英国、澳大利亚、瑞士、法国，相应的占比分别为：43．10%、16．72%、13．65%、11．53%、2．57%、1．75%、1．37%、1．29%、1．28%、1．12%。

针对专利公开国别此项信息，对应的专利申请量排名前十依次为：中国、德国、日本、美国、欧洲专利局(EPO)、英国、法国、韩国、澳大利亚、世界知识产权组织，相应的占比分别为：45．85%、11．54%、11．24%、6．35%、3．55%、3．25%、3．15%、2．25%、2．22%、1．71%。

结合上述两项信息，对申请人国别此项信息对应的专利申请量进行多边申请（申请人在非其所属国申请专利）占比分析，得到中国、德国、日本、美国、列支敦士登、韩国、英国、澳大利亚、瑞士、法国的多边申请占比依次为 ：3．25%、50．95%、31．30%、74．13%、100．00%、0．00%、63．64%、64．52%、79．35%、37．04%。

在上述信息中，中国、德国、日本、美国四国无论是作为专利原创国，还是专利申请地，其专利申请量均位于前列，前者表明相应国家的手持式电钻相关技术创新水平较高，后者则表明相应国家是手持式电钻技术领域的重要目标市场国。在多边申请占比信息中，德国、美国占比依然较高，表明此二者既在手持式电钻技术领域具有强烈的专利市场布局意识，又是手持式电钻技术领域的主要产品输出国，日本与此两者相此，则稍显不足。

值得注意的是，中国作为专利原创国时，其专利申请量在世界占比达到43．10%，但其中的多边申请占比仅为3．25%，这表明中国在手持式电钻技术领域的专利申请意识较高，创新程度较高，但是专利市场布局意识主要集中在国内，其手持式电钻相关产品主要是在国内生产及销售，在今后应加强其在海外的专利市场布局，以免其相关产品在海外受到专利封锁。

2 专利技术分析

2.1 专利技术领域

IPC分类号是由字母、数字等字符构成的对专利文献按照技术领域进行分类的标识，不同的字母、数字按照部、大类、小类、大组、小组标示出不同的技术领域。手持式电钻相关专利IPC分类占比分布，见图3。

图3 手持式电钻相关专利IPC分类占比分布图

图3 中左侧的占比表格是以IPC分类部对手持式电钻相关专利的技术领域占比进行概括展示，右侧的词云图则是以IPC分类小组对手持式电钻相关专利的技术领域占比进行详细展示。

如图3中IPC分类部占比表格所示，手持式电钻相关专利在B（作业，运输）、H（电学）、F（机械工程，照明，加热，武器，爆破）、G（物理）、E（固定建筑物）、A（人类生活必需品）、D（纺织、造纸）、C（化学、冶金）八个部分中均有涉及，占比依次为：86．13%、9．80%、1．46%、1．13%、0．77%、0．67%、0．04%，表明手持式电钻相关专利技术涉及的技术领域广泛，主要集中在作业、运输及电学技术领域。

如图3中IPC分类小组词云图所示，手持式电钻相关专利涉及的IPC分类号数量较多，且占比较为分散。表1简要示出了排在前十位的IPC分类号（小组）的技术领域含义及专利占比情况，可以发现手持式电钻相关专利技术主要集中在其本体结构设计上，并且侧重于电驱动机构、机械传动机构相关设计。

表1 手持式电钻相关专利部分IPC分类号（小组）含义对照表

2.2 专利技术层级

结合上述分析结果，基于语义算法，提取专利标题、摘要和权利要求中的关键词，对手持式电钻相关专利技术进行技术层级划分，得到手持式电钻相关专利技术层级占比分布图，见图4。

图4 手持式电钻相关专利技术层级占比分布图

如图4所示，手持式电钻相关专利技术主要分为上下两层，上层技术为：机械结构、钻孔控制、电源、驱动控制、附加结构、传动装置技术等五类。其中，机械结构的下层技术主要为连接件、调节套环、电钻夹头、把手、防尘罩结构设计；钻孔控制的下层技术主要为旋转运动、钻孔操作、自动进给、轴向移动控制技术；电源的下层技术主要为再充电、电池式、充电电路结构设计；驱动控制的下层技术主要为传感器、电机转速控制技术；附加结构的下层技术主要是多功能结构设计；传动装置的下层技术主要是齿轮结构设计。可以看出，在上手持式电钻相关专利技术中，机械结构设计占比最大，钻孔控制、电源技术次之，驱动控制、附加结构、传动装置较为靠后，与前述分析结果相一致。

图5示出了2000年～2018年手持式电钻相关专利技术中下层技术连接件、调节套环、电钻夹头、把手、防尘罩、旋转运动、钻孔操作、自动进给、轴向移动、再充电、电池式、充电电路、传感器、电机转速、多功能、齿轮的专利申请情况。可以看出，连接件、多功能、防尘罩、电钻夹头技术的专利申请情况较好，在近五年发展呈现出较快速的增长趋势。

图5 2000年～2018年手持式电钻相关专利下层技术申请趋势图

3 结语

1）手持式电钻相关专利的申请量呈现上升趋势，其中中国占比最大；中国、德国、日本、美国四国作为专利原创国及专利申请地，专利申请量均位于前四，德国、美国两国的多边专利申请情况优于日本，中国的多边专利申请情况较为不足。

2）手持式电钻相关专利技术上层技术主要为：机械结构、钻孔控制、电源、驱动控制、附加结构、传动装置技术五类，其中机械结构设计占比最大；机械结构中的下层技术连接件、防尘罩、电钻夹头以及附加结构中的下层技术多功能技术发展趋势较好，是近五年的研究热点。