1浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢的研发
1.1新能源汽车驱动电机用电工钢板的要求
新能源汽车在启动、加速和爬坡过程中需要高转矩，因此电工钢板需要高磁通密度。另一方面，因为在城市驾驶和高速公路驾驶中，新能源汽车的续驶里程取决于频繁行驶里程下的电机效率,铁心损耗占电机损耗的大部分，所以需要低的高频铁心损耗来提高续驶里程。此外，驱动电机主要采用IPM电机，由于永磁体埋在IPM电机的转子内部，还需要高强度来防止磁体在最大速度下飞出电机。图1显示了新能源汽车驱动电机用电工钢板的要求,包括高磁通密度、低铁损和高强度。
1.2浦项制铁新能源汽车驱动电机用电工钢
浦项制铁从2005年开始研制电工钢板的核心战略产品，推出了高性能无取向电工钢产品（HyperNO),主要针对电动汽车、高效电机、高效家电等应用领域。无取向电工钢厚度越薄，产品牌号越高，铁损越低。HyperNO分为标准牌号和高频牌号两类，其中，高频牌号主要用于HEV/EV汽车电机、家电超高效压缩机、IT/医疗设备、叶轮机械等。新能源汽车驱动电机用HyperNO高频牌号主要包括高频低铁损PNF系列、高强度低铁损PNX系列、高强度PNX-FY系列、更低铁损更高强度新PNX系列。其中，PNF系列主要特点是在高频下具有较低铁损值；PNX系列在PNF系列的基础上，保持高频低铁损的同时，具有高强度和优异的耐久性；PNX-FY系列比PNX系列屈服强度提高了约20MPa,铁损与PNX系列相近；新PNX系列是这些系列中具有最低铁损和最高强度的产品。浦项制铁新能源汽车驱动电机用电工钢系列产品如图2所示。浦项制铁部分新能源汽车驱动电机用无取向电工钢性能见表1。
图1新能源汽车驱动电机用电工钢板的要求
图2浦项制铁新能源汽车驱动电机用电工钢系列产品
2浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢专利特点
通过对浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢专利的深入分析，可以有效了解其技术发展现状和市场布局情况。使用DerwentInnovation(DI)专利数据平台，对近5年浦项制铁公开的新能源汽车用无取向电工钢专利进行检索、数据清洗和标引，共获得专利155件。
2.1专利申请情况
图3为近5年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢专利技术申请趋势。需要说明的是，2022—2023年趋势直线下降是由于该区间出现数据失真造成的，专利申请通常自申请日起18个月公开(考虑优先权日则需30个月),而2022—2023年申请的大部分专利均因为未满18或30个月而没有公开造成该区间的数据不完整。为确保趋势分析的完整性，故将趋势分析的范围扩展至2017—2023年。从图中可以看出，2017年以后，浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢专利申请数量直线上升，且近两年增长率更是明显加快，表明在这段时间内，浦项制铁在新能源汽车用无取向电工钢的研发和创新方面投入了较多的资源和精力，反映了其对新能源汽车产业发展的敏锐洞察和战略布局。通过大量的专利申请，浦项制铁不仅巩固了其在高端钢材领域的技术领先地位，也为未来市场拓展和客户合作奠定了基础。
图3近5年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢专利技术申请趋势
表1浦项制铁部分新能源汽车驱动电机用无取向电工钢性能
2.2专利地域分布情况
对近5年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢申请专利国家/地区分布情况进行统计，具体见表2。从表2可以看出，浦项制铁在全球申请的新能源汽车用无取向电工钢专利大致分布在8个国家/地区，从数量分布来看，韩国以51件的申请量位居首位，这表明浦项制铁深耕本土市场，并致力于巩固其在韩国国内的竞争优势。同时，墨西哥(38件)和印度尼西亚(26件)分别位列第二、第三，这反映出浦项制铁对新兴市场，尤其是新能源汽车产业潜力巨大的拉美和东南亚地区的重视，并积极进行专利布局以抢占未来市场先机。此外，美国(19件)和日本(12件)作为传统汽车工业强国，也进入了前五名，说明浦项制铁同样重视在发达国家的技术保护，并寻求在这些高端市场分一杯羹。统计中未发现浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢专利在中国进行布局，分析可能由于我国电工钢市场已形成以宝武、首钢等为首的成熟供应链，技术自主化程度高且本土企业专利布局密集，是其权衡市场竞争、成本风险、政策环境后的阶段性策略，而非技术或需求缺失。总体而言，浦项制铁的专利布局策略兼顾了本土优势、新兴市场潜力和发达国家技术壁垒，展现出其全面且具有前瞻性的全球化战略眼光。这一布局也预示着浦项制铁未来在新能源汽车用无取向电工钢领域将持续发力，并可能在上述重点市场取得更大的市场份额。
表2近5年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢申请专利国家/地区分布情况
图4申请专利技术领域分布情况
2.3专利技术领域分布
图4是近5年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢申请专利技术领域分布情况。从图中可以看出，浦项制铁在新能源汽车用无取向电工钢领域的研发方向主要集中在磁性能、高强度、板形控制、涂层及低成本等方面。浦项制铁近5年的研发重点关注电工钢的磁性能(包括高磁感、低铁损等)和涂层，主要是因为这两个方面是提升新能源汽车性能的关键因素。磁性能的优化可以显著提高电机的效率，减少能量损耗，从而增加新能源汽车的续航里程；涂层技术则可以提高材料的耐腐蚀性和耐磨性，延长电机的使用寿命，同时也可以改善电机的散热性能，进一步提升电机的工作效率。浦项制铁在这两个领域的专利布局，反映了其在新能源汽车用无取向电工钢技术上的深入研究和持续创新，既是应对新能源汽车高效化、轻量化技术需求的直接反映，也是其抢占高端市场份额、构建技术壁垒的战略选择。
3浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢核心专利分析
3.1核心专利分类
专利同族数量和专利权利要求数量是衡量专利价值指标中最基本的2项。专利同族数量体现了专利权人对某项技术的重视程度，直观感受技术的“含金量”;此外，还可以较为清晰地看到该项技术在全球的专利申请布局情况、专利权人对该专利的后续改进情况，也反映了专利权人花费了大量人力、金钱和时间进行的全球同族布局，从而可以探知专利权人对全球市场情景的乐观以及专利权人的专利布局策略。通过德温特世界专利索引(DerwentWorldPatentIndex,DWPI)数据库可获得专利族成员。同样，专利权利要求数量越多，其界定的法律保护范围越广泛，越能反映出创新技术的重要性和价值。综合这2项指标，对近5年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢申请专利进行研究，分析专利同族数量和专利权利要求数量排名靠前的主要核心专利。表3是近5年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢核心专利分类情况。
3.2核心专利技术分析
根据排名情况，对主要核心专利(共20件)进行分析，浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢专利技术分布特点见表4。
表３近５年浦项制铁新能源汽车用无取向电工钢核心专利分类
表４专利技术分布特点
1)磁性能。
浦项制铁主要通过合金元素的调控及优化工艺来提高无取向电工钢板的性能。从表4可以看出，20件核心专利中有9件是关于通过控制合金元素含量来获得高磁性能无取向电工钢的，如添加Si、Al等元素，提高电阻率，抑制高频工况下的涡流损耗等。另外，通过控制热轧与冷轧工艺以及优化退火参数，促进有利晶粒取向、增大晶粒尺寸并减少杂质析出，从而降低磁滞损耗和涡流损耗，提高钢板的磁性能。
专利JP07594592B2通过适当控制Al、Mn、Cu、Ti、S、N之间的关系以及提出退火后的冷却条件，可以在电工钢板表面上形成致密的Al基氧化层，从而可以抑制形成微细的AlN析出物，改善钢板磁性。具体化学成分含量(质量分数)为Si:1.5%～4.0%、Al:0.5%～1.5%、Mn:0.05%～0.55%、C:0.005%以下、Ti:0.004%以下且0%除外、N:0.005%以下且0%除外、S:0.005%以下且0%除外、和Cu:0.01%以下且0%除外，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足[N]≤0.005×([Al]+[Ti])、[S]≤0.01×([Mn]+[Cu])。另外，将板坯加热到1200℃以下，热轧终轧温度800℃以上，热轧退火温度850～1150℃,冷轧最终退火还可以包含非氧化性环境下以700～1050℃的温度退火50～90s的步骤。非氧化性环境可以是包含5%(体积分数)以上的H2且露点为0℃以下的环境。
2)高强度。
随着新能源汽车向高功率密度、高转速方向发展，通过电机高转速实现极致车速是总成的一个重要发展趋势，高速旋转时电机转子内部离心应力需要更高强度的电工钢材料。
专利JP2025502726A通过在钢板中加入提高电阻率的Si、Al、Mn、Cu、Cr成分和改善织构的In、Sn、Sb、P和Mg成分，同时控制工艺条件，使得钢板具有优异的强度和铁损。将板坯装入加热炉中加热到1100～1250℃,热轧最终精轧温度800℃以上，热轧板退火温度850～1150℃,冷轧最终退火温度800～1000℃。实施例显示了该电工钢板屈服强度为500MPa左右，铁损P1.0/400约为12W/kg。
3)板形控制。
专利US20250051888A1提供一种无取向电工钢板及其制造方法，在最终道次压下率得到适当调节的热轧之后，通过进行多次酸洗，即使不进行热轧板退火，也可以减少板厚偏差。每5mm长度在与轧制方向垂直的方向上产生的厚度偏差为1.5μm以下，每1000m长度在轧制方向上产生的厚度偏差为10μm以下。具体在制造热轧板时，精轧初始道次的压下率为35.0%～50.0%,最终道次的压下率为13.00%～16.5%,初始道次的压下率与最终道次的压下率之比是2.75～3.45。接下来对热轧板进行2～4次酸洗，然后采用70%～95%的压下率冷轧，为了调准压下率，可以进行一次冷轧或包含中间退火的两次以上冷轧。冷轧退火温度800～1070℃,退火后，铁损P1.5/50为3.50W/kg以下，磁通密度B50为1.67T以上。
4)表面质量。
专利KR2024098851A介绍了热轧时通过加速轧制减少热轧过程中的温度偏差，从而改善表面特性和磁性的无取向电工钢板及其制造方法。其中，核心元素的质量分数Si:3.0%～5.0%、Mn:0.1%～1.4%、Al:0.3%～1.3%。板坯加热到1200℃以下，粗轧入口速度：40～100m/min,精轧入口速度：300～800m/min(后段速度≥前段的1.25倍),板坯头尾50m区间温度差≤30℃(确保轧制均匀性);冷轧与退火过程：中间退火1050℃+(60～150)s→冷轧至0.1～0.3mm→最终退火(900～1050)℃+(45～100)s以完全再结晶。由此制造的钢板5mm×5mm区域内，不平度≥1.0μm的钢板长度≤3mm,B50为1.67～1.70T,P1.0/400为10.8～12.4W/kg。
5)涂层
近5年申请专利中，关于涂层的专利申请数量高达86件，占全部申请数量的55%,主要聚焦在电工钢板粘接涂料组合物、电工钢板层叠体方面，在激烈的市场竞争中占据了优势。
专利US20240301237A1提供了一种用于形成不使用焊接、夹固、联锁等传统的连接方法可以粘接(连接)电工钢板，形成有聚氨酯涂层的电工钢板及其层叠体。电工钢板上的聚氨酯涂层回跳弹性为5%～30%,拉伸强度为50～70MPa,伸长率为150%～250%。聚氨酯涂层包括有机颗粒、无机颗粒、或其组合；包括粘合树脂和粘结添加剂，粘合树脂是由二异氰酸酯单体和多元醇反应形成的聚氨酯，粘结添加剂由偶联剂、润湿剂、固化剂和固化催化剂中的一种以上组成。通过粘合剂对每个片材进行整体粘合，可最少化非粘合区域中产生的噪音/振动，并提高吸收噪音的能力，可以改善噪音/振动特性。
4结论
1)浦项制铁新能源汽车驱动电机用HyperNO高频牌号主要包括高频低铁损PNF系列、高强度低铁损PNX系列、高强度PNX-FY系列、更低铁损更高强度新PNX系列，产品性能优异。
2)近5年浦项制铁申请公开的新能源汽车用无取向电工钢专利155件，专利数量总体呈上升趋势。除巩固在本国的竞争优势外，还在新兴市场(墨西哥和印度尼西亚)和发达国家(美国)布局，积极扩大市场占有率。
3)新能源汽车用无取向电工钢专利技术领域主要集中在磁性能、高强度、板形控制、涂层及低成本方面，提高钢板磁性能、涂层技术是浦项近年来的重点研发方向。
4)浦项制铁在新能源汽车用无取向电工钢技术领域的研发水平较高，DWPI同族专利数量最多13个，权利要求数量最多25项。主要核心专利技术类别主要以控制合金元素含量、优化生产工艺及涂层技术为主。
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