磁流变阻尼专利布局与技术发展

2021-05-24 21:05:56|

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虽然中国的创新主体在磁流变阻尼技术领域的技术创新和专利储备方面取得了很大进展，但如何解决磁流变阻尼技术领域专利供需不足的问题，不断改进磁流变的市场。具有自主知识产权的减震器。竞争力和市场份额是需要改进的地方。

磁流变液（MRF）是指在外部磁场的作用下突然改变流体的材料。它可以在外部磁场的作用下立即从自由流动的液体变为半固体，并且材料的屈服强度根据外部磁场的强度随机调节磁流变效应。磁流变液生产于1948年，是美国学者J. Rabinow在实验中首次发现的。随着近年来磁流变液的快速发展，磁流变液作为智能材料的重要组成部分，其研究和应用受到世界各国研究者的高度关注，各国都投入了大量的财力物力资源来抓住机遇。

磁流变阻尼器是磁流变液的重要应用领域之一。通过对阻尼力特性的高精度控制，在汽车制造，测量技术和加工领域具有一定的应用价值。汽车上的传统阻尼器，磁流变阻尼器具有更快的响应速度和更大范围的阻尼变化，可以以每秒1000次的频率调整其悬架特性。早在2009年，带有磁流变阻尼器悬架控制系统的凯迪拉克CTS-V在纽伯格林北环赛道上以7分59秒32的最快单圈跑完，打破了长期的四门轿车无法打破8分钟的咒语一圈。如今，随着中国高速铁路技术的不断发展，磁流变阻尼技术具有功率大，射程宽，响应快的优点，在高速铁路减振领域具有广阔的应用前景。

技术开发和专利布局

作者使用IPC分类号f16f9，磁流变阻尼器和中英文相关的扩展词作为基本搜索元素。中国专利全文库（CNTXT）的模块化搜索发现，截至2017年12月底，中国提交的磁流变文件共有3,721项阻尼技术专利申请转移到中国专利文摘数据库（CNABS））用于统计分析。来自中国和美国的申请人数量占所有专利申请的一半以上。

中国和美国是磁流变阻尼专利最多的国家。在该领域提交的美国专利申请更多来自Delphi（DELPHI）（115）和LORD（80）等公司，后者专注于振动管理。两家公司都拥有多磁流变阻尼技术的基本专利。与此同时，磁流变阻尼技术在美国工程应用领域的产业化发展迅速。早在1989年，LORD已经申请了公开号为US4887699A的专利申请，然后它先后应用了磁流变阻尼。技术领域实施相应的技术扩展和专利储备，并在全球范围内抢先推出专利布局。

自1998年开发以来，中国磁流变阻尼技术专利申请取得了长足的进步。从2000年到2015年，该领域逐年增加，并处于应用稳步发展阶段。截至2017年10月31日，中国在该领域提交的专利申请数量已达到3,721件。目前，拥有大量专利申请的国内创新包括：重庆大学（113），哈尔滨工业大学（87），北京京西重工有限公司（53件），合肥工业大学（52件），浙江大学（51件），重庆材料研究所有限公司（17件）等值得一提的是，北京京西重工有限公司成功收购了德尔福（Delphi）的振动和制动业务。 2009年，加快了磁流变阻尼技术领域的研发应用和专利布局，但其大多数申请人都是国外发明人。

技术分析和应用前景

通过分析，作者发现磁流变效应仅在外磁场的作用下发生。因此，作为核心技术的磁场产生单元已成为该领域专利申请的必要条件。磁场产生单元通常包括由永磁体产生的两种类型的磁场和由线圈激励产生的磁场。线圈激励方法是通过改变施加到线圈的电流的大小来改变磁场强度。通常，线圈由外部电源装置供电，并且磁场的强度控制相对容易实现。然而，线圈激励强烈依赖于外部电源，因此当电源关闭时不能保证阻尼力，并且阻尼力是由零电流状态引起的。间隙磁场接近于零，使得磁流变流体长时间处于零磁场中，并且难以确保沉降和冷凝。因此，在一些技术中，出现了使用永磁体磁场作为磁场产生单元的阻尼器，例如浙江。该大学获得的无源磁流变阻尼自适应控制装置专利号ZL201020277204.7的专利采用超磁致伸缩材料，永磁体，磁轭，磁流变液介质和软磁材料。构造输入和输出磁路，省略线圈和外部电源，并且在永磁体中没有零磁场的情况下防止磁流变流体沉降。

我国专利申请人对磁场产生单元的相关方式进行了创新探索和研究。一是利用外加电源与永磁体相结合的角度，提高磁场发生单元的技术，提高磁场发生单元的运行效率。例如，由重庆大学获得的用于汽车悬架系统的磁流变液阻尼装置的磁场发生器的ZL200410079249.2号专利由永磁体和电磁线圈构成，可以降低能耗，降低阻尼器的热量。同时，利用相应的电流控制器，可以实时调节阻尼特性，提高行驶安全性。第二是选择压电陶瓷或电磁感应单元产生电能或励磁电流，可以改善线圈励磁产生的磁场方式，实现无源节能、能量回收等。例如，西安科技大学的专利编号ZL201510945800.5，是为了增加压电振子作为压电发电单元而嵌入的多个压电模块。电磁感应单元的感应线圈缠绕在防漏磁套筒的外壁，压电发电单元和电磁感应单元一起使用，为磁流变阻尼单元的使用产生足够的电能。同时，多余的电能被传送到车辆电池，以在电力损失或短缺的情况下正常地存储和工作。

通过对技术趋势和专利分布的分析，可以看出，下一步磁流变阻尼技术的专利布局趋势有可能提高磁场发电机组的效率，降低运行能耗，提高密封性能，实现节能环保、结构简单可靠等方面的发展。

目前，我国的创新主体在磁流变阻尼技术领域的技术创新和专利储备方面取得了很大进展，但如何解决磁流变阻尼技术领域专利供需不足的问题。提高磁流变阻尼器的市场竞争力和市场占有率是十分必要的。今后，中国应积极整合各种资源，促进产学研合作，调动发明者进行专利转化的积极性和主动性，与企业形成互补优势，尽快实现专利技术成果的转化。

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