全球稀土永磁电机专利态势及我国发展对策研究

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对国内稀土永磁生产企业来说,提到稀土永磁,就很难不想到“专利壁垒”,而这正是中国稀土产业的一个心病。近几年来,随着驱动控制系统的升级和集成电路、新型传感器的开发,稀土永磁电机(Rare Earth Permanent Magnet Motor,REPMM)已广泛应用在风电、纯电动汽车、混合动力汽车、工业机器人、制冷设备、数控机床等领域,成为智能制造的“心脏”。就我国而言,在稀土永磁电机及其智能制造等下游产业的发展是否还会面临“专利壁垒”和国外的技术垄断?怎样更好地把握该技术发展的趋势和技术机遇,突破关键核心技术被“卡脖子”的难题?怎样提升我国企业的技术创新能力,增强全球技术竞争力?这些都是当前我国企业研发人员与科研工作者共同关注的焦点。本文主要采用了专利地图(Patent Map)的分析方法,对全球稀土永磁电机专利信息进行统计分析,并整理制成用于分析解读产业技术创新的可视化图谱。通过对这些专利图表信息的分析和解读,从而获取技术发展态势、影响力演进、重要创新主体等情报。在全球分析的层面,将专利分析与知识网络分析相结合,以“技术-发明者-创新主体-国家”的多维视角,深入挖掘了稀土永磁电机技术全球的创新态势。在国内分析的层面,借助空间地理学相关分析指标,对我国该产业的空间创新格局和创新集群进行分析,并结合具体的案例,提出了促进我国企业技术创新能力提高和产业升级的对策建议。以下概述主要的创新成果和结论:(1)本文第三章是对全球稀土永磁电机的同族专利引文网络的分析。该网络具有小世界的特征,少数关键专利可以在短期内影响许多其他专利,并主导关键技术的发展。该网络具有整体稀疏和局部聚集特征并存的特点,网络内部结构关系稳健,适合用主路径的算法来分析专利技术的演化,探寻知识流动过程的源头。由于大企业的明星效应,使得其专利在引文网络中得到了更多的被引。同族专利的数量对该专利的施引关系和被引关系的形成均有显著的正向影响。同时,引用间隔在4-6年内达到了正向促进效应的最大值,表明该技术正处于快速迭代阶段。(2)本文第四章是对全球主要创新来源国的分析。目前全球稀土永磁电机技术已进入了高速发展期,来自五个国家(日本、美国、中国、德国、韩国)的发明人提交了91.23%的稀土永磁电机的专利申请。LSTM模型预测显示,中国的专利申请量将会持续增长,而日本将会保持稳定。从主要技术创新来源国的专利布局模式来看,中国和韩国在本土市场的自主创新能力不断加强。与日本,美国,德国等国家相比,中国稀土永磁电机的专利布局高度偏重本土市场,专利全球布局有待加强。在2011年-2020年间,中国在全球的技术绝对影响力进一步提升,形成了由中国和日本两国主导的稀土永磁电机全球技术创新竞争格局。但目前日本作为最大的技术来源国和中国作为最大技术吸收国的情况还并未发生改变。(3)本文第五章是对全球产业链的技术创新分析。稀土永磁电机领域的技术创新热点正由电机制造向电机的控制系统及应用方向演进。从产业链的视角看,稀土永磁电机技术创新中较为活跃的领域主要有永磁材料的制备,大型矿山用破碎机、磨煤机,变频空调压缩机,永磁直驱风力发电机,电动汽车,动车驱动电机等。其中新能源汽车驱动电机用永磁体的技术创新,日本企业近几年来仍然进行了很多专利布局,而且技术创新活跃度很高,值得引起我国企业重视。当前高影响力的技术主要来自于中国的大学,其创新热点主要是永磁电机转子状态的高精度检测,实现电机的高精度控制及控制策略。(4)本文第六章是对全球主要创新主体的分析。发现日本、美国和德国的前20强优势创新主体均为企业,而我国前20强优势创新主体中,大学占到了14个。在技术扩散网络中,日本创新主体占据核心位置,并且联系最为紧密。而我国少有企业融入全球技术创新网络,且仍处于边缘位置。我国大学的技术扩散主要局限于大学之间的流动,其创新成果很少受到企业的关注。中国在风电和制冷空调领域的稀土永磁电机的技术创新有明显的追赶趋势,具有一定的国际竞争力。但在新型电机用永磁材料、新能源汽车用驱动电机等领域的仍缺乏有竞争力企业。日本的创新合作网络以企业间合作为主,形成了多个由大型企业主导的彼此联系的又有各自明显聚集特征的创新子网络。中国和韩国的创新网络带有明显的产学研合作的特征,但网络规模很小且结构较为稀疏。(5)本文第七章是对我国创新发展路径与对策建议的研究。我国高校及科研机构、企业和个人这三种类型的技术创新主体,在长三角和珠三角这两个区域都表现出显著的空间集群特征。基于对我国稀土永磁电机技术发展中存在的问题,短板和不足的梳理,本文分别提出了以稀土永磁电机技术作为我国稀土产业创新发展的突破口,推动稀土永磁电机产业整合,发展创新产业集群,组建知识创新联盟,加强产学研合作,知识产权专家及团队深入参与专利布局,建立全球稀土永磁电机技术知识产权信息服务平台,积极引导企业进行海外专利布局等对策建议。
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