滑環接觸件的專利技術綜述

馬立靜

摘要：文章通過對滑環接觸件的專利數據進行統計分析，總結了國外和國內專利的申請趨勢和重要申請人，梳理了主要專利技術分支以及研究方向，有助于本領域技術人員了解該領域的發展情況和趨勢，服務于技術研發及專利布局。

關鍵詞：滑環;接觸件;電刷;專利分析

1 引言

導電滑環也被稱為集電環，主要包括導電環、接觸件以及固定支架，依靠導電環與接觸件之間的滑動接觸，實現兩個相對轉動體之間電信號的傳輸，尤其適用于連續旋轉并需要將靜止設備上的功率或數據傳送到旋轉設備的場所，廣泛應用于航空航天、軍事、船舶、風電、信息工程、電子自動化等領域。

近年來我國在尖端科技上投入了大量的研發，而導電滑環做為尖端設備上電信號傳輸的重要環節，其性能直接決定了設備的工作性能和使用壽命。導電滑環在工作過程中，接觸件既要有足夠的接觸壓力保證與導電環的可靠接觸，又要盡可能地降低接觸壓力以減小接觸件與導電環之間的磨損，從而保證電流傳輸和信號傳輸具有較高的穩定性，這也引起了國內外企業和科研院所的的廣泛研究。

2 滑環接觸件的專利申請情況

2.1國外專利申請情況

導電滑環技術的發展與電機技術息息相關。二十世紀五十年代，隨著電力電子學理論、微電子技術和現代控制理論的發展，電機產品進入快速發展期，關于滑環接觸件的專利申請逐年增多，而此前共有寥寥幾件。20世紀70年代，涌現出非常多的電子器件，電機行業蓬勃發展，滑環接觸件的專利申請數量快速增長，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域分布中，日本、德國和美國是最為重要的目標國家，分別占比27%、22%、14%，其次是蘇聯和歐專局，這也印證了日德歐美是工業水平、制造業水平在世界上最領先的國家，也是研發技術實力最強的國家，基本上引領了滑環接觸件技術的發展方向。

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、申克碳素技術有限責任公司、松下電器產業株式會社、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，均是具有超強研發實力的大公司，專利價值高，專利布局完備。

2.2國內專利申請情況

我國的工業化始于第一個五年計劃期間，這個時期優先發展重工業，很多行業如雷達廠、航空儀表廠、電廠和儀器儀表廠需要使用導電滑環，這是導電滑環產業化的第一步。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，滑環接觸件的專利申請由此開始。

1985-2000年間，滑環接觸件的專利申請總數量僅有十多件，一是由于此時我國在該領域的科研實力不夠，制造水平不高，導電滑環技術被國外大企業壟斷，二是由于知識產權意識淡薄，對技術的專利保護并不重視。

2001年中國加入WTO后，世界各發達國家紛紛將低端產能轉移到中國，中國消費電子、輕型工業等行業全面爆發，促進了導電滑環市場的發展。2001-2008是滑環接觸件專利申請的緩慢發展期，雖然每年專利數量僅為個位數，但趨勢向好，數量逐步增多。

2009年至今，滑環接觸件專利申請數量快速增長，2016-2021年每年的申請量均在60件以上。“十一五”規劃提出推動工業化進程，提高自主創新能力，《工業轉型升級規劃（2011-2015年）》提出，要著力提升關鍵基礎零部件、基礎工藝、基礎材料、基礎制造裝備研發和系統集成水平，這些政策促成了滑環接觸件專利技術的繁榮發展。預計未來的幾年，滑環接觸件專利申請量會繼續攀升，專利質量也會越來越高。

在國內專利申請排行榜中，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，以中小企業居多。

3 滑環接觸件的專利技術分支

國際專利分類表中，涉及滑環接觸件的分類號為：

H01R 39/18? ˙˙與換向器或滑環協同作用的接觸件，例如接觸刷

H01R 39/20? ˙˙˙按材料區分的

H01R 39/22? ˙˙˙˙有潤滑或拋光成分的

H01R 39/24? ˙˙˙層疊接觸件;導線接觸件，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

結合分類號可知，按照滑環接觸件的結構類型，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。經過對滑環接觸件專利數據統計分析得出，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電性能的重要途徑。

CN201210473039.6提出了電刷材料采用導電性能良好、粒徑均勻、呈球形或類球形的未經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電性并且減小電阻率，減小摩擦噪音，并有效地防止在進行壓制或機械加工時在刷體中形成裂縫。

4 結語

經過多年的發展，我國的導電滑環技術取得了長足的進步，初步形成了標準化、批量化生產，企業及科研人員需在滑環的動態接觸電阻、摩擦性能方面進行更深入的理論研究和實踐，以期提高滑環的工作性能。在國家鼓勵自主創新、重視知識產權的大環境下，需提高導電滑環專利的申請質量，并進行專利技術布局，從而更好地應對國外同行競爭。

參考文獻

[1] 薛萍等.電滑環中的導電環和電刷[J].光纖與電纜及其應用技術，2012（1）：11-13，25.