磁致伸缩转矩/扭矩传感器的专利技术综述

刘彦庭 罗敏

摘 要

本文以磁致伸缩转矩/扭矩传感器的专利申请作为分析对象，重点介绍了该类传感器的技术分支，并对全球以及中国范围内的磁致伸缩转矩/扭矩传感器的专利申请态势、技术来源国及目标国、全球以及中国申请人做了研究分析，从而能够从专利角度对磁致伸缩转矩/扭矩传感器进行更深入的认识。

关键词

磁致伸缩;转矩/扭矩传感器;铁芯

中图分类号： TH823.4                  文献标识码： A

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

随着科技的发展，各类的传感器在各个领域中大量得到使用。而利用材料的磁致伸缩效应研制而成的磁致伸缩传感器，近年来也得到了广泛的应用，并不断被改进和发展。

按照发展历史，磁致伸缩转矩/扭矩传感器可分为磁头型扭矩传感器，变压器式依附式磁弹性扭矩传感器，十字形扭矩传感器，环形磁弹性扭矩传感器以及使用非晶态合金作为磁致伸缩材料的扭矩传感器等。

1 技术分支

磁致伸缩转矩/扭矩传感器根据形状可以分为单U型、交叉U型或多排U型以及其他类型;根据铁芯布置方式，可以分为单个铁芯布置方式与环绕型分布方式;根据磁致伸缩部分的设置方式，可分为转动轴本身为磁致伸缩材料，以及磁致伸缩部分为磁致伸缩膜或薄带。

2 申请量的态势分布

从图1可以看出，虽然磁致伸缩转矩/扭矩传感器的理论提出以及初期研制都很早，但直到20世纪80年代才开始出现专利申请，且在80年代后期明显增长。期间虽然有所波动，但一直保持增长的态势，并在1996年时达到了一个顶峰。而在1996-2004年，申请量有所下降，但保持了一个比较稳定的值。在2006-2007两年间又出现了一个短暂的高峰期，但随后申请量以比较明显的速度下降，直到2016年都维持在比较低的数量。

可以看出，在1996年以后，新材料以及新结构的研发减缓，此领域实际已经开始出现饱和的状态。而2006-2007年期间的短暂增长，贡献主要来源于本田，其改进主要在于整车系统而非传感器本身的结构与材料。

相比起世界范围内的申请，我国的申请量差距非常明显，并且从后面的分统计结果可知，我国申请中多数还是国外公司的申请。从态势上看，在90年代初期由少量申请以后，直到2004年以后才有了明显的增长，然而到了2012年以后又回归到了比较低的水平。

究其原因，第一，从发表论文的情况看，我国在磁致伸缩转矩/扭矩传感器的研究起步很晚，到目前依舊为一个比较落后的阶段;第二，在后面第4节可以看到，此领域多数的申请人都为日本汽车公司，主要应用领域也在汽车行业，形成了比较完备的技术壁垒。我国的汽车科技相对比较落后，在起步早且相对成熟的日本汽车企业的专利布局中，能够做出的改进和突破空间较小;第三，我国科技工作者对此类传感器的研究兴趣不大，导致该领域的成果不多。

3 技术来源国以及目标国分析

从图3可以看出，虽然最早的磁致伸缩转矩/扭矩传感器由美国人发明，但在专利申请领域，日本占据绝对的优势，拥有近九成的份额。排在第二和第三位的是美国和德国，但数量与日本相差甚远。

而从图3可以看出，技术目标国排名前三的为日本，美国以及欧洲。虽然日本所占比例并不如图2中那么高，但依然位于非常领先的位置，占据近七成。美国和欧洲的专利数量相对有所提升，也是因为日本公司在美国以及欧洲提出了较多的申请。由此可以看出，日本为磁致伸缩转矩/扭矩传感器的最主要原创国以及最主要的市场，其主要竞争也集中在日本本国以内。

4 全球申请人分析

从图4可以进一步看出，全球主要申请人都是来自日本的企业，并且都是来自汽车行业。

其中排名前三位的为HONDA MOTOR CO LTD（本田技研工业株式会社），AISIN SEIKI KK（爱信精工）以及TOYODA AUTOMATIC LOOM WORKS（丰田自动织机株式会社），都是汽车相关行业。而从其提出的专利申请来看，多数也都是与汽车相关的。

虽然磁致伸缩转矩/扭矩传感器在中国专利的申请量不多，但对其进行统计后可以发现，除了北京科技大学、中科东方工程师事务所为中国本土单位有专利申请以外，其余申请人皆为国外申请人。其中本田技研工业株式会社再次大幅领先，可以反映出其在中国进行专利布局的意图。

5 结束语

本文对磁致伸缩转矩/扭矩传感器专利技术进行了梳理及分析，重点关注了本领域的技术发展动向。研究表明在该类传感器的铁芯形状、布置方式以及磁致伸缩部分，各专利申请人都进行了研究和发展，但从专利申请量的趋势以及最近的技术方案来看，这一领域的发展开始出现饱和，新的结构或者材料尚未出现。另外，该类传感器的研究主要集中在日本企业，而日本以外的科研单位并未在该领域有所布局。

参考文献

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