五相电机专利技术分析

涂祥+赵汝准

摘 要：不同于传统燃油车动力来源于发动机，电动汽车的动力则是来源于汽车上的电机，它的性能将直接决定电动汽车的最高车速、整车加速和爬坡等性能，因此电动汽车的驱动电机对于电动汽车的重要性不言而喻。本文主要以中国专利文摘数据库CPRSABS的检索结果为分析样本，对国内新型五相电机专利技术进行分析。

关键词：电动汽车；五相电机；专利

中图分类号：U469 文献标志码：A

0 引言

2010年我国成为世界汽车产销第一大国保持至今，随着汽车保有量的飞速增长，传统的燃油汽车因为排放出大量的污染物，给大气环境污染治理带来非常大的压力。在环境污染以及能源短缺的双重重压下，从2017年7月份开始，欧美国家相关政府部门、各大汽车集团企业都先后推出禁售燃油车时间表。在这种情形下，我国也传出燃油禁售表即将出炉的呼声，所以未来全球各大汽车厂商将重点发展环境污染低的新能源汽车，特别是电动汽车，这也是在推出燃油车禁售同时提出的解决方案。可以预见，接下来几年必将是新能源汽车，特别是混合动力汽车高速发展的几年。

1 五相电机技术

驅动电机是新能源汽车的核心部件之一，其性能直接影响整车的动力性、经济性以及排放等指标，而多相电机驱动系统比传统三相电机驱动系统在一些低压大功率、高可靠性等应用环境下有优势，因此多相电机驱动系统非常适用于电动汽车的复杂工况，并得到广大科研人员的格外关注和重视。五相电机及其控制系统作为多相电机的一种，也是目前作为电动汽车用多相驱动电机中最容易实现产业化的新技术，在理论研究和实际应用等方面仍然存在许多需要解决的问题，而专利信息作为新技术最有效的载体，代表着该领域最先进的技术创新，对于了解目前技术状况具有非常重要的作用。

2 五相电机专利分析

下文将基于截止2017年6月中国的五相电机专利申请，对五相驱动电机相关专利信息进行检索分析，从而了解目前国内五相驱动电机的技术热点以及技术成熟度等，进而了解目前国内电动汽车用五相驱动电机技术的整体情况。

2.1 历年专利申请量

国内最早关于五相电机的目标技术的研究从1997年开始，当年西门子加拿大有限公司国际申请了“用于五相无刷直流电机的控制电路”专利，但1997年—2006年属于研究初期，每年申请的专利数量都小于5件，国内涉及五相电机的研究较少。2007年—2014年，随着国内传统燃油汽车保有量的增加和能源环境污染等问题，汽车企业陆续推出新能源电动汽车，对于电动汽车五相驱动电机的研究也开始逐渐走热，专利申请量较之前有了一定提升，年均10件。2015全年国内共销售新能源汽车33万多辆，接近前几年销量总和的3倍，预示我国的新能源汽车市场开始进入快速发展的时期，于国内对五相电机也开始加大力度。2015年和2016年连续两年五相电机专利申请量申请量超过20件，仅2017年上半年申请量就达到17件。图1是每5年国内五相电机专利的申请量，尽管近年来五相电机申请量有较大幅度的增长，但是整体专利申请量还是较少的，共计158件，因此五相电机技术还有着较大的研究和发展空间。

2.2 重要专利申请人分析

图2是专利重要申请人分析，从中我们可以看出国内高校的江苏大学、南京航空航天大学和东南大学占据专利申请量排名前三，这也反映出目前在五相电机这一领域国内的高校科研队伍发挥了重要的作用。特别是江苏大学，从2010年开始申请五相电机相关专利，近年来取得飞速发展，仅在2016年关于五相电机技术的专利申请量就达到16件。同时，在排名前11位中企业占比接近一半，说明五相电机技术已经开始引起企业的注意，其中还包括汽车界的巨头通用和博世。从专利重要申请人我们可以看出目前关于五相电机的技术储备，国外企业并不比国内深厚，因此国内企业必须抓住这个契机，加大研发力度，争取在电动汽车用五相电机方面掌握核心技术，从而在新能源汽车关键零部件占有一席之地。

2.3 技术分布分析

目前国内关于五相电机技术的研究内容包括：电驱系统容错控制、永磁同步电机、步进电机、电压矢量、多相绕组等。根据重要专利申请人所申请的专利研究内容，五相电机技术目前的研究重点主要集中在以下几个方面：容错控制的改进、短路故障的避免、扭矩波动减少、电压矢量等。其中，五相电机专利申请数量最多的江苏大学在电机容错控制方面正在进行重点研究。根据目前专利技术分布我们可以看出，五相电机领域尚处于技术发展期，相关技术还需要不断积累和完善，尽管在某些方面可以提出一些创造性的解决方案，但目前涉及五相电机本身及其控制系统的专利较少，特别是五相电机的多相绕组理论方面更是少之甚少，这些核心专利的缺失，将严重影响五相电机的产业化，国内各科研院所应该把研发力量合理分配，推动五相电机技术的全面发展，以期早日实现产业化生产运用。

结语

五相电机作为具有广泛应用前景的产品，目前还没有进入实质性产业化生产销售阶段，但是由于它所具备各种优良性能和特点，我们有理由相信，在不久的未来，五相电机必定会在各个领域得到广泛应用，而作为电动汽车核心部件的五相电机驱动系统也将获得巨大的发展空间。但是目前，我国在五相电机核心专利技术较少，而且主要专利集中于高等学校，企业申请和拥有专利数量较少，尚不足以支撑五相电机产业化生产需要，因此国内相关企业应该抓住五相电机发展早期这一机遇，加大研发力度，争取在电动汽车驱动电机这一关键技术上能赶超世界其他先进企业。

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