磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器的專利技術綜述

劉彥庭 羅敏

摘 要

本文以磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器的專利申請作為分析對象，重點介紹了該類傳感器的技術分支，并對全球以及中國范圍內的磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器的專利申請態勢、技術來源國及目標國、全球以及中國申請人做了研究分析，從而能夠從專利角度對磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器進行更深入的認識。

關鍵詞

磁致伸縮;轉矩/扭矩傳感器;鐵芯

中圖分類號： TH823.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 25

隨著科技的發展，各類的傳感器在各個領域中大量得到使用。而利用材料的磁致伸縮效應研制而成的磁致伸縮傳感器，近年來也得到了廣泛的應用，并不斷被改進和發展。

按照發展歷史，磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器可分為磁頭型扭矩傳感器，變壓器式依附式磁彈性扭矩傳感器，十字形扭矩傳感器，環形磁彈性扭矩傳感器以及使用非晶態合金作為磁致伸縮材料的扭矩傳感器等。

1 技術分支

磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器根據形狀可以分為單U型、交叉U型或多排U型以及其他類型;根據鐵芯布置方式，可以分為單個鐵芯布置方式與環繞型分布方式;根據磁致伸縮部分的設置方式，可分為轉動軸本身為磁致伸縮材料，以及磁致伸縮部分為磁致伸縮膜或薄帶。

2 申請量的態勢分布

從圖1可以看出，雖然磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器的理論提出以及初期研制都很早，但直到20世紀80年代才開始出現專利申請，且在80年代后期明顯增長。期間雖然有所波動，但一直保持增長的態勢，并在1996年時達到了一個頂峰。而在1996-2004年，申請量有所下降，但保持了一個比較穩定的值。在2006-2007兩年間又出現了一個短暫的高峰期，但隨后申請量以比較明顯的速度下降，直到2016年都維持在比較低的數量。

可以看出，在1996年以后，新材料以及新結構的研發減緩，此領域實際已經開始出現飽和的狀態。而2006-2007年期間的短暫增長，貢獻主要來源于本田，其改進主要在于整車系統而非傳感器本身的結構與材料。

相比起世界范圍內的申請，我國的申請量差距非常明顯，并且從后面的分統計結果可知，我國申請中多數還是國外公司的申請。從態勢上看，在90年代初期由少量申請以后，直到2004年以后才有了明顯的增長，然而到了2012年以后又回歸到了比較低的水平。

究其原因，第一，從發表論文的情況看，我國在磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器的研究起步很晚，到目前依舊為一個比較落后的階段;第二，在后面第4節可以看到，此領域多數的申請人都為日本汽車公司，主要應用領域也在汽車行業，形成了比較完備的技術壁壘。我國的汽車科技相對比較落后，在起步早且相對成熟的日本汽車企業的專利布局中，能夠做出的改進和突破空間較小;第三，我國科技工作者對此類傳感器的研究興趣不大，導致該領域的成果不多。

3 技術來源國以及目標國分析

從圖3可以看出，雖然最早的磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器由美國人發明，但在專利申請領域，日本占據絕對的優勢，擁有近九成的份額。排在第二和第三位的是美國和德國，但數量與日本相差甚遠。

而從圖3可以看出，技術目標國排名前三的為日本，美國以及歐洲。雖然日本所占比例并不如圖2中那么高，但依然位于非常領先的位置，占據近七成。美國和歐洲的專利數量相對有所提升，也是因為日本公司在美國以及歐洲提出了較多的申請。由此可以看出，日本為磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器的最主要原創國以及最主要的市場，其主要競爭也集中在日本本國以內。

4 全球申請人分析

從圖4可以進一步看出，全球主要申請人都是來自日本的企業，并且都是來自汽車行業。

其中排名前三位的為HONDA MOTOR CO LTD（本田技研工業株式會社），AISIN SEIKI KK（愛信精工）以及TOYODA AUTOMATIC LOOM WORKS（豐田自動織機株式會社），都是汽車相關行業。而從其提出的專利申請來看，多數也都是與汽車相關的。

雖然磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器在中國專利的申請量不多，但對其進行統計后可以發現，除了北京科技大學、中科東方工程師事務所為中國本土單位有專利申請以外，其余申請人皆為國外申請人。其中本田技研工業株式會社再次大幅領先，可以反映出其在中國進行專利布局的意圖。

5 結束語

本文對磁致伸縮轉矩/扭矩傳感器專利技術進行了梳理及分析，重點關注了本領域的技術發展動向。研究表明在該類傳感器的鐵芯形狀、布置方式以及磁致伸縮部分，各專利申請人都進行了研究和發展，但從專利申請量的趨勢以及最近的技術方案來看，這一領域的發展開始出現飽和，新的結構或者材料尚未出現。另外，該類傳感器的研究主要集中在日本企業，而日本以外的科研單位并未在該領域有所布局。

參考文獻

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