摘要：结合当前新能源汽车发展现状，以及新能源汽车驱动电机和无取向电工钢的要求，针对日本制铁新能源汽车用无取向电工钢的专利文献进行筛选、标引、数据处理，从申请趋势、区域分布、技术等方面开展了系统分析，为我国市场主体和研发团队了解专利竞争格局和技术发展趋势起到信息指引作用。

关键词：日本制铁，新能源汽车用，无取向电工钢，专利分析

0 前言

新能源汽车有三大核心部件，驱动电机就是其中之一，电工钢是制造新能源汽车电机的核心材料。随着中国、欧洲等地区的新能源汽车销量不断攀升，电动钢市场也开始快速增长。新能源汽车驱动电机的定转子铁心均采用大量的电工钢加工、叠片装配而成。为确保新能源汽车电机全转速范围内高效、电机能量密度更高，定转子铁心使用的电工钢片对铁损、磁感应强度要求比常规电机更高，其使用的基本上都是高牌号无取向硅钢^[1-4]。

在高频工作环境下，新能源汽车驱动电机对无取向硅钢提出了更高要求，降低铁损是无取向硅钢发展重点。此外，无取向电工钢还应具有高磁感、低铁损和低磁致伸缩的特性，以实现设备轻量化、高效率、低能耗和低噪声。同时新能源汽车驱动电机用无取向硅钢还需要满足严苛的加工、装配等制造要求^[5-8]。

日本制铁是日本最大的跨国性的钢铁公司，也是全球最大的综合钢铁生产商之一。该公司注重依靠技术改造和创新，以期在最大限度减少能耗的同时为企业创造价值，也为全球社会做出了贡献。其研发的适合新能源汽车驱动电机的有“H”和“HX”两个系列多规格的无取向电工钢产品^[9-10]。

本文针对日本制铁新能源汽车用无取向电工钢专利技术，在智慧芽数据库中对相关专利申请进行检索、筛选、标引、数据处理，对全球直流矿热炉相关专利的申请态势、区域布局情况、技术现状等进行多角度的分析，为相关领域技术研发人员提供技术借鉴。

1 全球专利申请发展趋势

通过对日本制铁新能源汽车用无取向电工钢相关专利技术进行检索，在所收集到的数据上进行数据清洗和筛选，共得到相关专利族257项，专利申请文件756件。日本制铁新能源汽车用无取向电工钢专利申请趋势，见图1。

通过申请趋势可以从宏观层面把握分析对象在各时期的专利申请热度变化。总体来说，大致可以分为以下四个时期，该技术领域的申请量在2004年之前属于技术萌芽期，2005-2014年属于逐步增长阶段，2015-2022年之后快速波动增长，2023年至今增长速度放缓。

在2004年之前，由于技术的发展以及市场对新能源汽车用无取向电工钢技术的需求，日本制铁在汽车用无取向电工钢技术领域的专利申请数量较少，申请不连续，多数年份在个位数，如1990-1996年基本维持在较低水平，这一期间的波动区间在1～9件之间，平均申请量在3件左右。当时汽车用无取向电工钢技术在全球范围内还未引起广泛的关注，相关技术研发尚处于起步和探索阶段，市场对该技术的需求也相对有限，日本制铁作为企业投入到该领域的研发资源也相对较少。日本制铁在1991年申请的JP1993263198A具有优异磁性的多层无取向电工钢板，具有优化的表面和内层组成以及厚度比的多层钢板解决了在低频和高频上实现平衡磁性的挑战，从而提高了电气设备的性能，该项专利是该技术的萌芽。

2005-2014年，专利申请数量呈现出逐步增长的趋势，尽管增长过程有一定的波动，但整体呈上升态势。从2004年的5项专利增长到2014年的27项。这一时期，全球汽车产业不断发展，对汽车用无取向电工钢的性能和质量要求逐渐提高，如汽车的节能、轻量化需求推动了相关材料技术的研发。日本制铁作为钢铁行业的重要企业，加大了在该领域的研发投入，以满足市场需求并提升自身的技术竞争力。其在2009年申请的无取向电工钢板及其制造方法，通过对化学成分的控制，以及涉及在特定温度下进行热处理的制造过程，以促进TIN沉淀和增长，从而促进良好的Ti含量和增强的Ti颗粒和增强型颗粒，抑制细小的Ti夹杂物，改善了晶粒的生长并减少了高频范围的铁损失，从而改善了磁性和成本效益的产生。

在2015-2022年这一阶段，专利申请数量增长更为迅速，且波动幅度较大。2021年达到了132项的峰值。新能源汽车产业爆发增长，新能源汽车的电机对无取向电工钢的性能和质量有更高的要求，如更高的磁导率、更低的铁损等。日本制铁为了抢占新能源汽车用无取向电工钢技术的市场份额，加大了研发力度，投入大量资源进行技术创新，不断涌现新兴技术，使得专利申请数量快速增长。同时，由于技术研发的不确定性使得每年的专利申请数量出现较大波动。在此期间，日本制铁采用新的二次冷轧法，用合适的中间退火和成品退火工艺，获得最佳晶粒尺寸和尽可能强的有利织构，减少内氧化层厚度。例如，其在2021年申请的CN116829753A无取向电工钢板及其制造方法，通过调整Si、Al和Mn的含量，并在制造过程中省略热轧板退火，进行一次冷轧和中间退火，结合适当的二次冷轧和最终退火工序，制备出具有高强度和优异磁特性的无取向电磁钢板，实现了稳定地生产出高强度和优异磁特性的无取向电磁钢板，避免了冷轧时的断裂，并降低了铁损和涡流损耗。

2023年至今增长速度放缓。2022年专利数量降至80项，2024年进一步降至30项。由于下列多种原因，导致了2023-2024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（要求提前公布的申请除外）才能被公布；实用新型专利申请在授权后才能被公布，其公布日滞后程度取决于审查周期的长短等。此外，还可能是因为前期大量的研发投入和专利申请后，日本制铁进入了一个技术成果消化和整合的阶段，企业可能更注重专利的质量和实际应用；与此同时，企业会更注重专利的质量和实际应用，而不再单纯追求数量。

2 专利区域分析

图2为日本制铁新能源汽车用无取向电工钢技术专利申请全球布局，由图中可以看出，日本制铁在新能源汽车用无取向电工钢技术专利申请总量最多的国家/地区为日本，其次为中国、美国、巴西、印度。这充分体现了日本制铁在本土市场的绝对主导地位和深厚的技术研发根基。同时对中国和美国等新能源汽车产业发达或市场规模庞大的国家和地区也进行了重点布局，反映出其以市场为导向的专利布局战略，通过在关键市场拥有大量专利，能够更好地适应和满足当地市场需求以占据市场份额。此外，日本制铁还在世界知识产权组织和欧洲专利局等国际组织进行专利申请，日本制铁借助国际/组织平台的国际影响力，在多个国家和地区同时获得专利保护，简化国际专利申请流程，更高效地实现全球市场的专利布局。

通过在不同国家和地区的专利布局，能够更好地融入当地产业链，与各国企业建立合作关系，实现技术、市场和资源的共享，进一步推动企业的全球化发展。日本制铁的全球专利布局也为其他企业提供了借鉴经验，推动整个新能源汽车用无取向电工钢技术领域更加注重全球市场的开拓和专利保护。同时，也可能引发行业内的专利竞争与合作，促进技术创新和产业升级，推动全球新能源汽车产业的健康发展。

3 技术分析

同一项发明创造在多个国家申请专利而产生的一组内容相同或基本相同的文献，称为一个专利族。从技术的角度看，属于同一个专利族的多个专利申请可视为同一项技术。本小节从技术层面进一步细化分析日本制铁新能源汽车用无取向电工钢技术。图3展示的是日本制铁在新能源汽车用电工钢技术在各关键技术方向的数量分布情况。通过分析，可以了解对象覆盖的技术类别，以及各技术分支的创新热度。由此可知，日本制铁在新能源汽车用无取向电工钢的合金成分是申请热点，而在织构控制、洁净度等技术分支的申请专利较少。

日本制铁高度重视通过调整合金成分来提升无取向电工钢的性能。通过改变合金元素的种类、配比，能够有效改善电工钢的磁性能、力学性能等，以满足新能源汽车电机在不同工况下对材料的高性能要求。这是日本制铁研发的核心

技术方向。控制晶粒尺寸对无取向电工钢的性能有着显著影响，合适的晶粒尺寸亦可以优化材料的磁性能和加工性能。涂层技术对于无取向电工钢至关重要，可以提高材料的绝缘性能、抗腐蚀性能等。在新能源汽车的应用场景中，良好的涂层能够有效防止电工钢在复杂环境下发生锈蚀，保证电机的绝缘安全，延长电机的使用寿命。控制钢中的杂质元素含量可以减少材料内部的缺陷，提高材料的磁性能和力学性能；而织构控制则能够优化材料的各向异性，使材料的性能更符合新能源汽车电机的使用需求。虽然这两个技术方向的专利数量相对较少，但也体现了日本制铁对提升无取向电工钢综合性能的全面考量。

日本制铁在合金成分控制方向采用的具体做法有：专利US9570219B2提供一种无取向电工钢板及其制造方法。通过控制Si、Al和Mn的平衡，防止脆性并确保有效的冷轧和退火，在不影响生产率的情况下实现最佳电阻率和饱和磁通密度。专利CN103415638B提供一种无方向性电磁钢板、其制造方法、电机铁心用层叠体及其制造方法，其通过整铁磁钢板的化学成分和组织结构，包括在钢板中加入特定量的C、Si、Mn、Al、Ti、V、Zr、Nb等元素，并通过热轧和冷轧工序，以及退火处理，形成铁素体相和微细析出物，以实现钢板的无方向性和高效性能。专利CN103534376B通过在铁芯材料中合理调整元素成分，如Ti、V、Zr、Nb的含量和析出物密度，形成铁素体相，并采用热轧、冷轧和退火工序制造无方向性电磁钢板，确保铁素体晶粒的平均粒径和析出物分布，结合层叠体结构提高机械强度和磁特性。

在涂层方向，专利CN115668411A提出采用含有环氧树脂、高温固化型交联剂和无机微粒的电磁钢板用涂布组合物，通过热压接合形成绝缘被膜，提高层叠铁芯的生产性和接合强度。含有环氧树脂、高温固化型交联剂和无机微粒的电磁钢板用涂布组合物，通过热压接合形成绝缘被膜，提高层叠铁芯的生产性和接合强度。

在织构控制方向，专利JP2017145462A、JP2017193731A均开发{100}<011>取向，并提出降低转变温度并在热轧后进行淬火以使织构更细的技术方案。专利US12024762B2以α-γ相变体系的化学组成为前提，在规定条件下进行热轧及冷却以优化晶粒尺寸，以规定的压下率进行冷轧，将中间退火温度控制在规定范围内，并在以适当的压下率进行二次冷轧（表皮光轧）后进行退火，从而促进{411}相的形成，进而降低制造负荷并增强磁特性。

4 小结

综上所述，日本制铁在新能源汽车用无取向电工钢领域的专利布局与技术研发，勾勒出行业发展的清晰脉络。从申请趋势看，历经不同发展阶段，反映出市场需求与技术迭代的关系；日本制铁在区域布局中锚定核心市场日本和中国，并兼顾全球拓展，以适配产业全球化浪潮。在技术层面，合金成分、微观组织调控等方向的深耕，为新能源汽车用无取向电工钢性能的提升筑牢根基。

展望未来，合金体系探索、微观组织精细控制、涂层技术创新等将成为新能源汽车用无取向电工钢领域发展重点；与此同时，智能制造与绿色制造融合、跨领域协同也将重塑产业生态。这为全球新能源汽车用无取向电工钢产业指明了方向，助力该产品在性能突破、绿色可持续与智能化融合中前行，以材料创新赋能新能源汽车发展。

参考文献

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第一作者：王昱杰，女，34岁，知识产权师