汽車窗用電機(jī)專利分析及啟示

張 圓,陳 磊,周 凱,鄭 風(fēng),

(1.寧波鄞州中致力專利代理事務(wù)所(普通合伙),寧波315100;2.寧波中物激光與光電技術(shù)研究所,寧波315100)

0 引 言

汽車微特電機(jī)是汽車重要的配套電器與電子零部件產(chǎn)品,其門(mén)類基本集中在永磁直流有刷電機(jī),典型產(chǎn)品包括汽車的起動(dòng)電機(jī)、雨刮電機(jī)、窗用電機(jī)、門(mén)鎖電機(jī)、座椅電機(jī)、車燈調(diào)節(jié)電機(jī)、油泵電機(jī)、ABS用電機(jī)等[1]。我國(guó)是微特電機(jī)生產(chǎn)大國(guó),2013年微特電機(jī)總產(chǎn)量就已占世界總產(chǎn)量的70%,但檔次不高,高檔產(chǎn)品主要還是依賴進(jìn)口[2-3]。汽車窗用電機(jī)(汽車窗用電機(jī)和天窗電機(jī))也不例外,目前博世、馬步奇、德昌電機(jī)等外資或合資廠占領(lǐng)了中高端市場(chǎng),國(guó)內(nèi)企業(yè)還處于較低的層次,技術(shù)創(chuàng)新能力與產(chǎn)品研發(fā)能力較為薄弱。

通過(guò)對(duì)體現(xiàn)了90%～95%科技創(chuàng)新成果的專利信息進(jìn)行分析,可深入了解汽車窗用電機(jī)行業(yè)的技術(shù)熱點(diǎn)、主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手以及技術(shù)成熟度等信息,以期得到有價(jià)值的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)[4]。

使用Patsnap智慧芽專利系統(tǒng),檢索范圍是截止2018年期間在全球申請(qǐng)的已公開(kāi)發(fā)表的國(guó)內(nèi)外汽車窗用電機(jī)專利,通過(guò)關(guān)鍵詞、IPC分類法對(duì)汽車窗用電機(jī)相關(guān)專利申請(qǐng)進(jìn)行檢索和分析,并繪制專利地圖。

1 全球汽車窗用電機(jī)技術(shù)分析

1.1 全球?qū)＠麛?shù)量年度變化趨勢(shì)

對(duì)汽車窗用電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如圖1所示。

圖1 汽車窗用電機(jī)全球及中國(guó)申請(qǐng)趨勢(shì)

從全球來(lái)看,汽車窗用電機(jī)的發(fā)展歷史較長(zhǎng),1925～1980年左右專利申請(qǐng)量較小,技術(shù)處于萌芽期。這個(gè)階段,電氣化設(shè)備越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車,一方面電氣設(shè)備替代原先機(jī)械設(shè)備所執(zhí)行的功能,另一方面電氣設(shè)備賦予了汽車更多的功能。伴隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,以及電氣設(shè)備、信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,已形成汽車電氣化。1980年左右,全球?qū)＠暾?qǐng)量開(kāi)始快速增長(zhǎng)。中國(guó)相對(duì)全球而言起步較晚,1980年左右開(kāi)始出現(xiàn)汽車窗用電機(jī)相關(guān)技術(shù)的專利申請(qǐng)。由于汽車逐步開(kāi)始智能化且汽車市場(chǎng)需求量進(jìn)一步增加,中國(guó)與全球汽車窗用電機(jī)專利申請(qǐng)量均在2010年左右進(jìn)一步加速增長(zhǎng)。

汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)中的原創(chuàng)國(guó)排名如圖2所示,反映出各國(guó)家在該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力。中國(guó)的汽車窗用電機(jī)專利申請(qǐng)量已是世界第一,其次是德國(guó)、日本、美國(guó)、法國(guó)。但德國(guó)、日本具有技術(shù)上的長(zhǎng)期積累優(yōu)勢(shì),中國(guó)較高價(jià)值專利相對(duì)較少,且專利技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需要時(shí)間。目前,德國(guó)、日本企業(yè)在中高端市場(chǎng)仍具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),中國(guó)的汽車窗用電機(jī)發(fā)展前景廣闊,大有可為。

圖2 汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)中的原創(chuàng)國(guó)排名

1.2 行業(yè)技術(shù)熱點(diǎn)的識(shí)別

汽車窗用電機(jī)相關(guān)專利共計(jì)10 069件,從電機(jī)結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行技術(shù)分解,可分為5個(gè)技術(shù)分支:驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3 777件,占比37.5%)、控制單元(2 068件,占比20.5%)、減速機(jī)構(gòu)(1 813件,占比18%)、連接結(jié)構(gòu)(927件,占比9.2%)、外殼/支撐物(1 484件,占比14.7%),這5個(gè)技術(shù)分支的專利申請(qǐng)趨勢(shì)分別如圖3所示。

圖3 汽車窗用電機(jī)技術(shù)分支專利申請(qǐng)趨勢(shì)

汽車窗用電機(jī)研究始于20世紀(jì)20年代,各技術(shù)分支均從1980年后開(kāi)始進(jìn)入增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分支的增速最大,尤其是在2010年后進(jìn)入高速增長(zhǎng)期。汽車窗用電機(jī)技術(shù)中對(duì)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新比例最高,占比37.5%。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于汽車窗用電機(jī)的核心部件,汽車窗用電機(jī)的整體性能大部分取決于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)設(shè)計(jì),從歷史累計(jì)專利申請(qǐng)總量角度來(lái)看,該技術(shù)分支是全球研發(fā)的重點(diǎn),其技術(shù)準(zhǔn)入門(mén)檻也最高,汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域的行業(yè)巨頭已進(jìn)行了大量的專利布局。

2 全球主要申請(qǐng)人分析

對(duì)汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域主要專利創(chuàng)新主體進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如表1所示。

從全球?qū)＠暾?qǐng)人排名看,排名前十的企業(yè)共計(jì)申請(qǐng)汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域?qū)＠? 245件,占該領(lǐng)域總申請(qǐng)量的22.3%。中國(guó)僅有香港的德昌電機(jī)入圍前十,其余被德國(guó)和日本包攬,尤其是日本企業(yè)占據(jù)前十名的六家,表明日本在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域具有較多規(guī)模較大的企業(yè)。雖然目前中國(guó)大陸企業(yè)的總銷量占全球第一,但中國(guó)大陸企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新水平與國(guó)外知名企業(yè)相比還有很大差距,需要加大研發(fā)投入,并將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

表1 汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人排名

3 優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)者分析

汽車窗用電機(jī)技術(shù)集中度相對(duì)較高,博世、德昌電機(jī)、馬步奇是排名前三位申請(qǐng)人,均是汽車行業(yè)電機(jī)領(lǐng)域的主要供應(yīng)商,在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域?qū)＠肯嗖畈贿h(yuǎn),合計(jì)專利數(shù)量占該領(lǐng)域?qū)＠偭康谋壤_(dá)到了15.6%,占排名前十企業(yè)的56.7%,可見(jiàn)三家企業(yè)雄厚的研發(fā)能力。

3.1 專利申請(qǐng)趨勢(shì)、專利類型、地域分布和法律狀態(tài)分析

博世、德昌電機(jī)、馬步奇汽車窗用電機(jī)專利申請(qǐng)趨勢(shì)與專利類型如圖4所示,三家企業(yè)在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域的起步較早。博世在20世紀(jì)90年代專利年申請(qǐng)量開(kāi)始快速增長(zhǎng),2000年前后開(kāi)始趨于穩(wěn)定;德昌電機(jī)在2010年前始終處于少量布局的狀態(tài),直至2010年后專利年申請(qǐng)量開(kāi)始迅猛增長(zhǎng),表明2010年前后德昌電機(jī)在重點(diǎn)產(chǎn)品或核心技術(shù)上具有創(chuàng)新突破;馬步奇在20世紀(jì)90年代專利年申請(qǐng)量開(kāi)始增長(zhǎng),之后一直趨于穩(wěn)定。三家企業(yè)的發(fā)明專利占比均超過(guò)85%,遠(yuǎn)超行業(yè)內(nèi)平均水平,表明其技術(shù)創(chuàng)新程度在行業(yè)里較高,其中博世的發(fā)明專利占比超過(guò)97%,且數(shù)量最多,表明其技術(shù)創(chuàng)新程度最高。

圖4 博世、德昌電機(jī)、馬步奇汽車窗用電機(jī)專利申請(qǐng)趨勢(shì)與專利類型

圖5 為博世、德昌電機(jī)、馬步奇的汽車窗用電機(jī)專利地域分布,三家企業(yè)各自專利受理局中前三名國(guó)家/地區(qū)的專利申請(qǐng)量占各自專利申請(qǐng)總量的65%～87%,對(duì)目標(biāo)市場(chǎng)具有很強(qiáng)的針對(duì)性。其次,中國(guó)和美國(guó)是三家企業(yè)均積極布局的核心市場(chǎng),日本和德國(guó)也是布局的重點(diǎn)國(guó)家。

圖5 博世、德昌電機(jī)、馬步奇汽車窗用電機(jī)專利地域分布

博世、德昌電機(jī)、馬步奇汽車窗用電機(jī)專利法律狀態(tài)如表2所示,博世、馬步奇的失效專利占比接近50%,失效比例略高,從細(xì)分法律狀態(tài)來(lái)看,其中未繳年費(fèi)、期限屆滿的專利數(shù)量較多?？梢?jiàn),博世、馬步奇在該領(lǐng)域的專利保護(hù)程度有待加強(qiáng);另一方面,也是由于其技術(shù)起步較早,大量專利已經(jīng)超過(guò)專利保護(hù)期限。三家企業(yè)的大量的失效專利對(duì)于行業(yè)內(nèi)的其他企業(yè)來(lái)說(shuō),則是巨大的資源寶庫(kù)。博世、馬步奇處于審中狀態(tài)的專利占比不足15%,其新申請(qǐng)專利數(shù)量不多。而德昌電機(jī)的審中狀態(tài)專利占比非常高,超過(guò)40%,說(shuō)明德昌電機(jī)近期在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域方面投入較大,后期有望趕超博世。

表2 博世、德昌電機(jī)、馬步奇汽車窗用電機(jī)專利法律狀態(tài)

3.2 研發(fā)方向分析

博世、德昌電機(jī)、馬步奇近20年在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域的各技術(shù)分支專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖6所示。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)是三家企業(yè)在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域的研發(fā)焦點(diǎn),占比均超過(guò)專利申請(qǐng)總量的50%,其中博世起步最早,一直是研發(fā)焦點(diǎn);德昌電機(jī)占比最大,是絕對(duì)研發(fā)焦點(diǎn),從2010年左右開(kāi)始在驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)分支提出大量專利申請(qǐng),此后逐年增長(zhǎng);馬步奇自2010年后在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)量開(kāi)始大幅增長(zhǎng)。三家企業(yè)在減速機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)占比也均相對(duì)較高。此外,博世的外殼/支撐結(jié)構(gòu)的專利申請(qǐng)占比也相對(duì)較高。

圖6 博世、德昌電機(jī)、馬步奇汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域近20年各技術(shù)分支專利申請(qǐng)趨勢(shì)

博世、德昌電機(jī)、馬步奇的汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域技術(shù)功效矩陣如圖7所示,顯示了三家企業(yè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制單元、減速機(jī)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)、外殼/支撐物五大技術(shù)分支與提高穩(wěn)定性、降低成本、減小體積、熱保護(hù)、防夾/安全、降噪等核心功效的關(guān)系。通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)單元的技術(shù)創(chuàng)新,提高電機(jī)穩(wěn)定性/可靠性,降低成本,減小電機(jī)體積以及降噪,均是三家企業(yè)在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域的布局熱點(diǎn),具有較多解決方案。此外,通過(guò)外殼/支撐物減小電機(jī)體積是德昌電機(jī)的另一布局熱點(diǎn),主要是在2010年左右提出了曲面外殼設(shè)計(jì)的電機(jī)結(jié)構(gòu),提高外殼空間利用率的技術(shù)創(chuàng)新,進(jìn)而布局了大量相關(guān)專利申請(qǐng)。博世、德昌電機(jī)和馬步奇在熱保護(hù)、防夾兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題上的專利布局較少,屬于潛在的技術(shù)空白區(qū)。

圖7 博世、德昌電機(jī)、馬步奇汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域技術(shù)功效矩陣

4 結(jié) 語(yǔ)

汽車窗用電機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史較長(zhǎng),1980年左右全球?qū)＠暾?qǐng)量開(kāi)始快速增長(zhǎng);國(guó)內(nèi)較全球而言起步較晚,1980年左右開(kāi)始出現(xiàn)汽車窗用電機(jī)相關(guān)技術(shù)的專利申請(qǐng);國(guó)內(nèi)與全球趨勢(shì)中,專利申請(qǐng)量均在2010年左右加速增長(zhǎng)。

中國(guó)的汽車窗用電機(jī)專利申請(qǐng)量已是世界第一,其次是德國(guó)、日本、美國(guó)、法國(guó);但從高價(jià)值專利和全球主要申請(qǐng)人來(lái)看,德國(guó)和日本是主要技術(shù)來(lái)源國(guó),其技術(shù)研發(fā)實(shí)力較強(qiáng),占主導(dǎo)地位,中國(guó)發(fā)展前景廣闊,大有可為。

從電機(jī)結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行技術(shù)分解,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分支都是汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域的最主要的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)。

汽車窗用電機(jī)技術(shù)集中度相對(duì)較高,排名前三位申請(qǐng)人(博世、德昌電機(jī)、馬步奇)的專利數(shù)量占車窗電機(jī)領(lǐng)域?qū)＠偭康?5.6%,研發(fā)起步較早,技術(shù)發(fā)展較為成熟,且專利申請(qǐng)一直處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),專利布局已經(jīng)較為完善。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)是三家企業(yè)專利布局密集的技術(shù)分支。在提高穩(wěn)定性、降低成本、減小體積、降噪等方面都具有較多解決方案,在熱保護(hù)、防夾兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題上的專利布局較少。中國(guó)大陸企業(yè)要突破其技術(shù)壁壘,通常難度較大,可以采取差異化和包繞式專利布局策略,同時(shí)利用其大量已經(jīng)失效專利,提高技術(shù)水平、節(jié)約研發(fā)成本。盡量避開(kāi)博世、德昌電機(jī)和馬步奇的直接攻擊,從而在市場(chǎng)中贏得一席之地。

中國(guó)、美國(guó)、日本和德國(guó)是博世、德昌電機(jī)和馬步奇均積極布局的目標(biāo)市場(chǎng),目前在汽車窗用電機(jī)領(lǐng)域的專利強(qiáng)度很難在對(duì)方的重點(diǎn)市場(chǎng)進(jìn)行正面競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)大陸企業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)具有本土優(yōu)勢(shì),可以重點(diǎn)突破,在美國(guó)、日本和德國(guó)市場(chǎng)可以采用“圍魏救趙”的策略,通過(guò)加大其他市場(chǎng)專利布局力度,經(jīng)“市場(chǎng)共享”達(dá)到目標(biāo)市場(chǎng)準(zhǔn)入的目的。