电声器件用高性能钕铁硼稀土永磁材料中添加镓元素的专利分析
宋景达
(中国专利信息中心，北京 100044)
摘要: 电声器件用高性能钕铁硼稀土永磁材料中添加镓元素进行了简要描述，分析其全球专利年申请量变化、专利申请地域分布、重点申请人和技术活跃度。从分析结果可以预见该技术领域的专利申请量依然会保持增长趋势；国内企业研发起步晚，需加大投入，制定合理的技术布局策略。此外，本文还选出4篇重点专利进行分析，以理解该技术领域的核心，并提醒国内钕铁硼生产企业规避侵权风险，提示国内电声器件制造企业使用新型材料，提升扬声器品质。
关键词: 电声器件；钕铁硼；镓；专利分析
1 引言
NdFeB作为第三代永磁材料的代表，是制造扬声器的优异材料。用钕铁硼稀土永磁材料代替传统磁体，不但能使扬声器的灵敏度提高，还可使磁体用量大大减少[1]。钕铁硼稀土永磁材料(NdFeB)于1982年被住友特殊金属的佐川真人(Masato Sagawa)发明[2]，是稀土铁系永磁材料的典型代表。NdFeB具有极高的潜在磁性能，其磁能积是铁氧体磁铁的5～12倍，是铝镍钴磁铁的3～10倍；它的矫顽力相当于铁氧体磁铁的5～10倍，是铝镍钴磁铁的5～15倍；它的机械性能优于钐钴磁铁和铝镍钴磁铁，更易于切割、钻孔、加工成复杂形状[1]。
按照制备工艺的不同，NdFeB材料主要分为粘结NdFeB和烧结NdFeB两大类。粘结NdFeB是由NdFeB磁粉和粘结剂混合，通过“压制成型”或“注射成型”制成，具有耐腐蚀性强、成形性能佳、成本低等特点，可一次加工成型，尺寸精度高，适合制备小型轻量化设备；而烧结NdFeB是经过气流磨制粉后冶炼而成，具有极高磁性能、磁能积、矫顽力值和优异的机械性能，适合应用于大型设备制造，但其易腐蚀，表面需镀层处理。
但是，NdFeB材料的温度稳定性差，居里温度点低，不符合高工作温度领域的需求，一般可通过添加合金元素进行改善。根据Tokunaga M等人的研究结果，在NdFeB材料中添加Ga元素可以提高NdFeB材料的居里点和矫顽力[3]。本文旨在从专利申请角度分析钕铁硼稀土永磁材料中添加镓元素的发展状况[4]。
2 专利分析
2.1 专利分析样本构成
为分析钕铁硼稀土永磁中添加镓元素的全球发展状况，笔者依照国际专利分类法(IPC)，选取IPC分类号为H01F1/057(该分类号表示含有磁性过渡金属和IIIa族稀土元素，如钕，的硬磁材料)，并结合相应关键词在中国专利文摘数据库和德温特世界专利数据库进行检索，此外还综合利用了部分其他专利数据库，通过正面检索，侧面检索和追踪检索三个阶段以保证检索的全面性。在机器检索全面的基础上，进行人工筛选，共得到2000-2019年的全球专利文献3 300篇。
2.2 全球专利申请分析
2.2.1 专利申请总体趋势分析
一个国家或者地区的专利申请数量在一定程度上反应该国在该技术领域的研发实力和投入。图2为从专利申请量的角度看钕铁硼稀土永磁中添加镓元素的排名，其中排名前五位的国家或者地区依次是中国、日本、美国、欧洲专利局和德国。由此可见，中国在该技术领域的专利申请量名列前茅。笔者进一步对该技术领域的中国专利申请人排名进行统计，如图3所示。在中国申请量排名前十位的申请人中，有四家日本公司，并且两家排名居于榜首，分别是日立金属株式会社和TDK株式会社。另外六家中国企业在中国的专利申请量占中国申请量总数的63%。这在一定程度上表明，中国在该技术领域具备一定投入，但并不占据显著的领先优势。
图1 2000-2019年钕铁硼稀土永磁中添加镓元素的
全球专利申请量趋势
超大面积清水混凝土结构中的清水混凝土配制及施工技术…………………………………………… 许荣水，刘学岭（7-196）
图1表示了钕铁硼稀土永磁中添加镓元素的全球专利申请量趋势。如图1所示，2000-2005年为该技术的缓慢发展期，在此期间该项技术的全球专利年申请量仅为两位数；2005-2014年为该项技术的第一快速发展期，并在2014年全球年度申请量达到第一个高峰，在2016年达到第二个申请高峰。由于多种原因，导致了2017-2019年提出的专利申请的统计数量不完全，如：PCT专利申请可能自申请日起30个月甚至更长时间之后进入国家阶段，从而导致与之相对应的国家公布时间晚；发明专利申请通常自申请日(有优先权的，自优先权日)起18个月才能被公布。
图2 2000-2019年钕铁硼稀土永磁中添加镓元素的
专利申请地域分布
图3 2000-2019年钕铁硼稀土永磁中添加镓元素的
中国专利申请人排名
2.2.5 重点发明专利
2.2.2 专利申请地域分析
2.2.4 技术活跃度
图4 2000-2019年钕铁硼稀土永磁中添加镓元素的
全球专利申请人排名
黔阳古城的情感认知类评价最好，其次是精神文化。旅游者认为友善的居民和原生态的生活方式让自己想起儿时往事，亲切感强。同时历史上文人学者的渲染使古城雅致温馨，文创特色显著，是文学艺术类旅游者放松学习的理想之地。其物质景观类得分低，部分旅游者认为在古城生活的原住居民严重破坏了古建筑设施的原始风貌，影响了整体体验价值。
图5 三名重点申请人的专利申请趋势比较
从图4可以看出，在2000-2019年间，日本企业在该技术领域的专利申请量占据绝对的优势，以日立金属株式会社居于榜首，远超排名第二的TDK株式会社。将图3和图4结合分析可知，日立金属株式会社和TDK株式会社是该技术领域的重点申请人，并注重在中国进行技术布局。中国专利申请人中北京中科三环高技术股份有限公司、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、钢铁研究总院和浙江大学分别排名7～10，在2000-2019年的专利申请总量均为50篇左右。
图5将全球申请数量最高的两家日本企业与全球申请量最高的中国企业的专利申请量趋势进行比较。日立金属株式会社在2013年之前，处于技术起步期，专利申请数量趋于稳定，2014年专利申请量迅速增长，并在2015和2016年达申请量高峰67篇/年。TDK株式会社的技术起步始于2002年，2002-2012年是TDK株式会社的技术研发阶段，2013年专利申请量开始增长，在2014年达到年申请量高峰为50篇/年。北京中科三环高技术股份有限公司的专利申请始于2007年，技术研发起步晚于前两者，仅在2013年的专利申请量达小高峰，目前仍处于技术发展阶段。
专利的申请数量对应的是该技术领域的研发热度，而专利的转让和许可数量，则在很大程度上反应出该技术的市场应用情况。当转让和许可数量较大时，表明前期申请的专利具备较大的市场应用价值，属于贴合生产实际的应用型研发。由图6的趋势图可看出，相关专利在2004年前后和近5年有较大数量的转让，专利的许可数量也在近10年有一定的提升。这一方面和2008年后的金融危机以及近年的经济复苏有关，另一方面也和添加镓元素对钕铁硼磁体矫顽力和居里温度的提升效果以及生产成本有关。
图6 2000-2019年钕铁硼稀土永磁中添加镓元素
专利转让与许可趋势
2.2.3 重点申请人分析
长江流域2016年水资源开发利用率17.8%，低于全国平均值，开发利用程度不高，但各水资源分区之间差异很大。最高的太湖水系达82.0%；其次为汉江和洞庭湖水系，分别为24.8%和15.7%；金沙江仅为4.4%（见图1）。
表1列举了选自前十名重点申请人的日立金属株式会社、TDK株式会社、信越化学工业株式会社和住友特殊金属株式会社在中国申请并至今有效的专利申请，其具有相对较大的独立权利要求保护范围。国内企业在开展相关研发工作时，需规避这些专利的侵权风险。
整体上说，战国秦汉时月令文献中的时月宜忌、灾应大抵有两类来源：一类源出《夏小正》等历书，另一类则是战国以来大量出现的日书、阴阳书、星占书等数术文献。这两类文献虽然一个原始古朴，一个神秘抽象，但也存在共通之处，那就是基于自然主义的刑德二分观念与对“天时”的高度关注。例如银雀山汉简《三十时》中有这样的时令：
其中，s2表示方差，n表示个体的数量，xi表示个体的数学成绩，表 示个体数学成绩的平均值。方差数据显示实验班成绩呈现一些新特点。
表1 重点发明专利
3 小结
通过以上对电声器件用高性能钕铁硼稀土永磁材料中添加镓元素的全球专利申请分析，可以看出该技术领域的专利申请量整体呈现上升趋势，并在近5年快速增长。从全球专利申请和中国专利申请分析可见，国外企业的技术起步早于国内企业，其专利申请数量也领先于国内企业。近些年，国内企业意识到该技术领域知识产权保护的重要性，加大研发力度，提高专利申请数量，但实力与国外企业相比，仍显落后。国内钕铁硼生产企业需继续做好专利战略部署，优化专利布局，同时避免侵权纠纷的发生。国内电声器件生产企业应尽早使用高性能钕铁硼稀土永磁材料，以进一步提高扬声器的灵敏度。
参考文献:
[1]吴宗汉，何鸿钧，徐世和. 电声器件材料及物性基础[M]. 北京：国防工业出版社, 2014.
[2] SAGAWA M, FUJIMURA S, TOGAWA N, et. al. New Material for Permanent Magnets on a Base of Nd and Fe [J]. Journal of Applied Physics, 1984(55):2083-2087.
[3] TOKUNAGA M, KOGURE M, ENDOH M,et al. Improvement of thermal stability of Nd-Dy-Fe-Co-B Sintered Magnets By Addition of Al, Nb and Ga[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1987, 23(5):2287-2289.
[4] 马天旗. 专利分析——方法、图表解读与情报挖掘[M]. 北京：知识产权出版社, 2015.
Patent analysis of adding Gallium element to high-performance NdFeB rare earth permanent magnet materials which are used for electroacoustic devices
SONG Jingda
(China Patent Information Center, Beijing 100044, China)
Abstract : The addition of gallium element to high-performance NdFeB rare earth permanent magnet materials which are used for electroacoustic devices is briefly described, and the change of application quantity for global patents, patent application geographical distribution, key applicants and technical activity are analyzed. From the analysis results, it can be foreseen that the application quantity for global patents in this technical field will still maintain a growth trend; domestic enterprises start late in research and development, and need to increase investment and formulate a reasonable technical layout strategy. In addition, 4 key patents for analysis are selected to understand the core of the technical field, remind domestic companies that produce NdFeB materials to avoid infringement risks, and remind companies to use new NdFeB materials in order to improve the quality of electroacoustic devices.
Key words : electroacoustic devices; NdFeB; Ga; patent analysis
文献引用格式： 宋景达. 电声器件用高性能钕铁硼稀土永磁材料中添加镓元素的专利分析[J]. 电声技术, 2019, 43(10):60-63.
SONG J D. Patent analysis of adding Gallium element to high-performance NdFeB rare earth permanent magnet materials which are used for electroacoustic devices[J]. Audio Engineering, 2019, 43(10):60-63.
中图分类号： G306
文献标志码： A
Doi: 10.16311/j.audioe.2019.10.019
责任编辑：胡鑫
收稿日期： 2019-09-06
标签：电声器件论文; 钕铁硼论文; 镓论文; 专利分析论文; 中国专利信息中心论文;