马立静

摘要：文章通过对滑环接触件的专利数据进行统计分析，总结了国外和国内专利的申请趋势和重要申请人，梳理了主要专利技术分支以及研究方向，有助于本领域技术人员了解该领域的发展情况和趋势，服务于技术研发及专利布局。

关键词：滑环;接触件;电刷;专利分析

1 引言

导电滑环也被称为集电环，主要包括导电环、接触件以及固定支架，依靠导电环与接触件之间的滑动接触，实现两个相对转动体之间电信号的传输，尤其适用于连续旋转并需要将静止设备上的功率或数据传送到旋转设备的场所，广泛应用于航空航天、军事、船舶、风电、信息工程、电子自动化等领域。

近年来我国在尖端科技上投入了大量的研发，而导电滑环做为尖端设备上电信号传输的重要环节，其性能直接决定了设备的工作性能和使用寿命。导电滑环在工作过程中，接触件既要有足够的接触压力保证与导电环的可靠接触，又要尽可能地降低接触压力以减小接触件与导电环之间的磨损，从而保证电流传输和信号传输具有较高的稳定性，这也引起了国内外企业和科研院所的的广泛研究。

2 滑环接触件的专利申请情况

2.1国外专利申请情况

导电滑环技术的发展与电机技术息息相关。二十世纪五十年代，随着电力电子学理论、微电子技术和现代控制理论的发展，电机产品进入快速发展期，关于滑环接触件的专利申请逐年增多，而此前共有寥寥几件。20世纪70年代，涌现出非常多的电子器件，电机行业蓬勃发展，滑环接触件的专利申请数量快速增长，此后每年的申请量始终维持在一个较高的水平。

国外专利申请的国家区域分布中，日本、德国和美国是最为重要的目标国家，分别占比27%、22%、14%，其次是苏联和欧专局，这也印证了日德欧美是工业水平、制造业水平在世界上最领先的国家，也是研发技术实力最强的国家，基本上引领了滑环接触件技术的发展方向。

在国外专利申请量排行中，排名前8名的申请人分别为罗伯特·博世有限公司、西门子公司、史莱福灵有限公司、莫戈公司、申克碳素技术有限责任公司、松下电器产业株式会社、林斯多夫沃克有限公司、株式会社电装，这些申请人集中在德国、日本和美国，均是具有超强研发实力的大公司，专利价值高，专利布局完备。

2.2國内专利申请情况

我国的工业化始于第一个五年计划期间，这个时期优先发展重工业，很多行业如雷达厂、航空仪表厂、电厂和仪器仪表厂需要使用导电滑环，这是导电滑环产业化的第一步。但是我国的专利制度起步较晚，1985年4月1日《中华人民共和国专利法》正式实施，滑环接触件的专利申请由此开始。

1985-2000年间，滑环接触件的专利申请总数量仅有十多件，一是由于此时我国在该领域的科研实力不够，制造水平不高，导电滑环技术被国外大企业垄断，二是由于知识产权意识淡薄，对技术的专利保护并不重视。

2001年中国加入WTO后，世界各发达国家纷纷将低端产能转移到中国，中国消费电子、轻型工业等行业全面爆发，促进了导电滑环市场的发展。2001-2008是滑环接触件专利申请的缓慢发展期，虽然每年专利数量仅为个位数，但趋势向好，数量逐步增多。

2009年至今，滑环接触件专利申请数量快速增长，2016-2021年每年的申请量均在60件以上。“十一五”规划提出推动工业化进程，提高自主创新能力，《工业转型升级规划（2011-2015年）》提出，要着力提升关键基础零部件、基础工艺、基础材料、基础制造装备研发和系统集成水平，这些政策促成了滑环接触件专利技术的繁荣发展。预计未来的几年，滑环接触件专利申请量会继续攀升，专利质量也会越来越高。

在国内专利申请排行榜中，排名前8的是苏州东翔碳素有限公司、深圳市晶沛电子有限公司、中航光电科技股份有限公司、安徽天宇机电有限公司、钱俊勇、北京航天控制仪器研究所、摩腾科技（上海）有限公司、杭州驰宏科技有限公司，以中小企业居多。

3 滑环接触件的专利技术分支

国际专利分类表中，涉及滑环接触件的分类号为：

H01R 39/18  ˙˙与换向器或滑环协同作用的接触件，例如接触刷

H01R 39/20  ˙˙˙按材料区分的

H01R 39/22  ˙˙˙˙有润滑或抛光成分的

H01R 39/24  ˙˙˙层叠接触件;导线接触件，例如电刷、碳纤维

H01R 39/26  ˙˙˙固体滑动接触件，例如炭刷

H01R 39/27  ˙˙˙˙用以传递弹簧压力在炭刷上的端帽

H01R 39/28  ˙˙˙滚子接触件;球接触件

H01R 39/30  ˙˙˙液体接触件

结合分类号可知，按照滑环接触件的结构类型，主要分为碳刷接触件、线状/片状接触件、滚动接触件以及液体接触件。经过对滑环接触件专利数据统计分析得出，碳刷接触件、线状/片状接触件是最重要的两个技术分支，专利申请量较大，滚动接触件、液体接触件的专利申请量较少，其中对于接触件材料的研究是提高接触件耐磨性和导电性能的重要途径。

CN201210473039.6提出了电刷材料采用导电性能良好、粒径均匀、呈球形或类球形的未经炭化中间相炭微球为主要原料，并加入少量的镀铜碳纤维，经分段保温保压的模压工艺制得，显著提高了电刷材料的体积密度，增加了电刷的导电性、耐磨性。

CN201880083407.1提出了碳刷的刷体通过将材料共混物压制和硬化而获得，该材料共混物通过将石墨粉末与可硬化树脂和石墨烯添加剂共混而获得，石墨烯的加入能够显著改善刷体的导电性并且减小电阻率，减小摩擦噪音，并有效地防止在进行压制或机械加工时在刷体中形成裂缝。

4 结语

经过多年的发展，我国的导电滑环技术取得了长足的进步，初步形成了标准化、批量化生产，企业及科研人员需在滑环的动态接触电阻、摩擦性能方面进行更深入的理论研究和实践，以期提高滑环的工作性能。在国家鼓励自主创新、重视知识产权的大环境下，需提高导电滑环专利的申请质量，并进行专利技术布局，从而更好地应对国外同行竞争。

参考文献

[1] 薛萍等.电滑环中的导电环和电刷[J].光纤与电缆及其应用技术，2012（1）：11-13，25.