作者：徐靜婷 單位：上海電器科學(xué)研究院

科研活動(dòng)的成果可以以專利技術(shù)的形式體現(xiàn)，企業(yè)的核心關(guān)鍵技術(shù)或代表該領(lǐng)域發(fā)展方向、趨勢(shì)的技術(shù)，通常會(huì)通過申請(qǐng)專利來保持企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)壟斷。通過專利文獻(xiàn)則可以了解該領(lǐng)域最新動(dòng)態(tài)和最新科研技術(shù)信息。所以，專利在一定程度上反映了某領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，并可遠(yuǎn)觀其發(fā)展趨勢(shì)。運(yùn)用上海電器科學(xué)研究院的“低壓電器專利數(shù)據(jù)庫平臺(tái)”，對(duì)自2002年以來涉及CPS技術(shù)的專利進(jìn)行了分析。從專利申請(qǐng)的時(shí)間來看，主要集中在2006年之后，這是因?yàn)閲?guó)內(nèi)在90年代前，CPS技術(shù)還處于空缺狀態(tài)。為了跟蹤國(guó)外技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家在“八五”期間正式下達(dá)了CPS研發(fā)計(jì)劃，開始研發(fā)國(guó)內(nèi)的CPS產(chǎn)品。從2006年之后，國(guó)內(nèi)各企業(yè)大力發(fā)展CPS技術(shù)，專利申請(qǐng)量也隨之有較大幅度的增長(zhǎng)。從專利申請(qǐng)的專利權(quán)情況來看，施耐德電器工業(yè)公司、上海電科電器科技有限公司、蘇州萬龍電氣集團(tuán)股份有限公司、浙江中凱科技股份有限公司、江蘇凱隆電器有限公司，這幾家企業(yè)的專利申請(qǐng)量占到總數(shù)的3/4以上。從專利申請(qǐng)的類型來看，近10年來，與CPS技術(shù)相關(guān)的專利共有113項(xiàng)，其中，發(fā)明42項(xiàng)，實(shí)用新型43項(xiàng)，外觀28項(xiàng)。從近2/3的專利為實(shí)用新型和外觀的申請(qǐng)中可以看出，現(xiàn)在的企業(yè)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略比較注重新產(chǎn)品專利，希望通過申請(qǐng)盡快獲得保護(hù)，搶占市場(chǎng)先機(jī)。

2CPS專利技術(shù)分析通過對(duì)近幾年專利的技術(shù)分析不難看出，CPS的技術(shù)正朝著多功能、模塊化、高性能、低功耗、智能化、高控制精度的方向發(fā)展，不但功能上越來越完善，各種保護(hù)方式呈現(xiàn)多樣化，而且設(shè)計(jì)應(yīng)用也更為人性化，進(jìn)而可以符合更高要求、更實(shí)用的市場(chǎng)需求。

節(jié)能節(jié)材節(jié)能降耗是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。企業(yè)推行產(chǎn)品的節(jié)能改進(jìn)，可以降低能耗，節(jié)約企業(yè)成本。CPS產(chǎn)品的研發(fā)趨勢(shì)也朝著節(jié)能、節(jié)材的方向發(fā)展。CPS在工作狀態(tài)下，由于其電磁線圈直接外接交流電源而存在的渦流損耗和功率損耗，使電磁系統(tǒng)產(chǎn)生溫升，使用壽命縮短。現(xiàn)有技術(shù)通過改變CPS電磁線圈兩端的控制電壓，高壓直流起動(dòng)，并由低壓直流控制電磁線圈的正常運(yùn)行狀態(tài)，減少電磁系統(tǒng)中的損耗，從而降低溫升，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間、低功耗運(yùn)行，使用壽命延長(zhǎng)。也有通過在CPS基座設(shè)置永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及與之相適應(yīng)的控制電路，使電磁線圈不用長(zhǎng)時(shí)間通電工作而高效節(jié)能，線圈不發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。上海電科電器有限公司提出的“控制與保護(hù)開關(guān)電器操作機(jī)構(gòu)”專利(專利號(hào)為201020299292．0)則是通過減少操作機(jī)構(gòu)的零部件數(shù)量、簡(jiǎn)化加工工藝，達(dá)到節(jié)能、節(jié)材的目的。

模塊化市場(chǎng)上現(xiàn)有CPS內(nèi)部的各個(gè)組件通常用傳統(tǒng)的導(dǎo)線形成通路，這樣的連接會(huì)導(dǎo)致各個(gè)組件運(yùn)行的可靠性降低。更重要的是，在這種連接情況下，各個(gè)組件屬于統(tǒng)一的整體，無法進(jìn)行單獨(dú)的組件升級(jí)和損壞替換，往往是壞掉其中一個(gè)組件，就需要整體替換。為了解決以上不足，現(xiàn)有技術(shù)采用了模塊化設(shè)計(jì)，為方便裝配的單個(gè)模塊組合。施耐德電器工業(yè)公司申請(qǐng)的“開關(guān)裝置的控制與保護(hù)模塊”的發(fā)明專利(專利號(hào)為02822764．6)，控制與保護(hù)裝置是可互換地連接到連接件基座的可拆卸模塊，并通過在電磁鐵控制與脫扣磁鐵控制之間安裝伺服裝置來提高操作安全性，保證了對(duì)于同樣的基座，可以允許配置不同額定值的保護(hù)模塊。該專利可使用戶更方便地實(shí)施控制，使基座與各模塊之間的連接也更為可靠。蘇州萬龍電氣集團(tuán)股份有限公司早在2009年申請(qǐng)的“一種模塊化集成式控制與保護(hù)開關(guān)電器”的實(shí)用新型專利(專利號(hào)為200920046010．3)，提出一種CPS模塊盒體，內(nèi)外接插有獨(dú)立式的單個(gè)模塊，有保護(hù)模塊、控制模塊、電源模塊、主電路觸頭系統(tǒng)模塊及其他模塊等。各個(gè)模塊設(shè)有即插即用接口，通過不同模塊間的組合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)回路的起動(dòng)操作控制及短路、過載等故障保護(hù)。這種獨(dú)立的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即插即用的接口，便于安裝卸取，很好地解決了傳統(tǒng)的CPS由于為一個(gè)整體器件，無法進(jìn)行單獨(dú)組件的損壞替換的問題。在模塊化的同時(shí)，也尋求小型化的突破，通過采用交、直流可互換的模塊化結(jié)構(gòu)磁系統(tǒng)、脫扣器、通信模塊、輔助觸頭模塊等，根據(jù)需要有選擇地接入線路，各模塊間進(jìn)行統(tǒng)一的連接鎖定，使鎖定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，占用體積小，實(shí)現(xiàn)CPS產(chǎn)品小型化，且接線線路簡(jiǎn)單，使其整體結(jié)構(gòu)更為緊湊。

基于嵌入式電子技術(shù)的應(yīng)用隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，許多單純利用電磁技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能正逐步被電子技術(shù)替代。目前，國(guó)內(nèi)一部分CPS采用雙金屬片的熱磁保護(hù)方式，存在保護(hù)功能少、動(dòng)作不穩(wěn)定、精度差的問題。針對(duì)這些缺陷，上海電科電器有限公司的專利號(hào)為201010258781．6的發(fā)明專利，提出了一種多功能電路，包括微處理器電路、信號(hào)采樣及處理電路、短路檢測(cè)電路、脫扣電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路、控制電器鐵驅(qū)動(dòng)電路以及為上述電路提供電源的電源轉(zhuǎn)換電路。該多功能電路能夠快速地輸出控制和保護(hù)信號(hào)，且抗干擾能力強(qiáng)。此外，通過增加控制電壓反饋電路，對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)反饋控制，保證了控制的可靠性。

美觀小巧外觀專利申請(qǐng)占總申請(qǐng)量的1/3，主要申請(qǐng)保護(hù)的為CPS的操作機(jī)構(gòu)外觀、隔離器模塊以及其他新型輔助模塊的外觀。整體的CPS體積更為小巧，結(jié)構(gòu)更為人性化，更注重安全性，易于安裝及操作，外型也更為美觀。

如今，各家電器廠商所研制的CPS，大都通過對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，特別是操作機(jī)構(gòu)、保護(hù)模塊和電磁系統(tǒng)的改進(jìn)，并配以各種功能的輔助模塊，來更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電系統(tǒng)的控制、保護(hù)、通信、遠(yuǎn)程操控監(jiān)控等功能，不斷提升CPS產(chǎn)品的技術(shù)和應(yīng)用水平。作為低壓電器產(chǎn)品中較為理想的元器件，CPS并沒有像斷路器和接觸器得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)還不是很成熟，在智能化和嵌入式現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)方面還有很大的發(fā)展空間。