用于风力应用的无源故障电流限制器-复审决定


发明创造名称:用于风力应用的无源故障电流限制器
外观设计名称:
决定号:189373
决定日:2019-09-09
委内编号:1F280899
优先权日:2014-04-03
申请(专利)号:201510156370.9
申请日:2015-04-03
复审请求人:西门子歌美飒可再生能源公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:姚雪梅
合议组组长:郭春春
参审员:霍艳
国际分类号:H02K11/00
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征,上述区别技术特征中的部分特征被另外的对比文件公开,另外的对比文件给出了技术启示,其余的部分特征属于本领域的公知常识,则该项权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510156370.9,名称为“用于风力应用的无源故障电流限制器”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为西门子歌美飒可再生能源公司,申请日为2015年04月03日,优先权日为2014年04月03日,公开日为2015年10月14日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2019年02月03日发出驳回决定,以权利要求1-5不符合专利法第22条第3款的规定为由驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为:2019年01月17日提交的权利要求第1-5项,申请日2015年04月03日提交的说明书第1-69段、说明书附图图1-5、说明书摘要、摘要附图。
驳回决定引用如下对比文件:
对比文件1:“Development of Passive Fault Current Limiter in Parallel Biasing”,IWAHARA M.等,IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS,IEEE SERVIVE CENTER,NEW YORK,NY,US,VOL.35,NO.5,第3523-3525页,公开日为:1999年09月01日;
对比文件2:WO2013/030571A1,公开日为2013年03月07日;
对比文件3:US4357542A,公开日为1982年11月02日。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种风力涡轮机,包括:
发电机(200),包括具有至少第一定子绕组的定子,
变频器(300),以及
用于限制风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100),该设备(100)包括:
第一框架(110),由铁磁材料制成,
其中,第一框架(110)包括第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112),
其中,在第一框架部分(111)与所述另一第一框架部分(112)之间形成第一间隙(101),
第一线圈(102),缠绕在第一框架部分(111)周围,
另一第一线圈(103),缠绕在所述另一第一框架部分(112)周围,以及
第一永磁体元件(104),布置在第一间隙内部,
其中,所述第一框架部分(111)和所述另一第一框架部分(112)相对于彼此形成,使得可提供在第一线圈(102)与第一永磁体元件(104)和所述另一第一线圈(103)与第一永磁体元件(104)之间的电磁相互作用,
其中,所述第一永磁体元件(104)与第一框架(110)进行磁相互作用,使得
由交流电路生成第一磁场(106),其在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环,以及
生成另一第一磁场(107),其通过所述另一第一框架部分进行循环,定向在另一第一循环方向上,所述另一第一循环方向在相对于第一磁场(106)在相反的方向上循环,
其中,第一线圈(102)可连接到所述交流发电机(200)的定子的第一定子绕组,使得可生成在相对于第一磁场(106)相反的方向上定向的第一电磁场(108),
其中,所述另一第一线圈(103)可连接到所述变频器(300),使得可生成在相对于所述另一第一磁场(107)相反的方向上定向的另一第一电磁场(109)。
2. 根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中所述设备(100)还包括
第二框架,由铁磁材料制成,
其中,所述第二框架包括第二框架部分和另一第二框架部分,
其中,在第二框架部分与所述另一第二框架部分之间形成第二间隙,
第二线圈,缠绕在第二框架部分周围,
另一第二线圈,缠绕在所述另一第二框架部分周围,
第二永磁体元件,布置在第二间隙内部,
其中,所述第二框架部分和所述另一第二框架部分相对于彼此形成,使得可提供在第二线圈与第二永磁体元件和所述另一第二线圈与第二永磁体元件之间的电磁相互作用,
其中,所述第二永磁体元件与第二框架进行磁相互作用,使得
生成第二磁场,其在第二循环方向上通过第二框架部分进行循环,以及
生成另一第二磁场,其通过另一第二框架部分进行循环,定向在另一第二循环方向上,所述另一第二循环方向在相对于第二磁场的相反的方向上循环,
其中,第二线圈可连接到发电机的定子的第二定子绕组,使得可生成在相对于第二磁场相反的方向上定向的第二电磁场,
其中,所述另一第二线圈可连接到所述变频器,使得可生成在相对于另一第二磁场相反的方向上定向的另一第二电磁场。
3. 根据权利要求2所述的风力涡轮机,
其中,第一永磁体元件(104)和第二永磁体元件是单片地形成的。
4. 根据权利要求1至3中的一项所述的风力涡轮机,其中所述设备(100)还包括:
第三框架,由铁磁材料制成,
其中,所述第三框架包括第三框架部分和另一第三框架部分,
其中,在第三框架部分与所述另一第三框架部分之间形成第三间隙,
第三线圈,缠绕在第三框架部分周围,
其中,第三线圈可连接到发电机(200)的定子的第三定子绕组,
另一第三线圈,缠绕在另一第三框架部分周围,
其中,所述另一第三线圈可连接到所述变频器(300),
第三永磁体元件,布置在第三间隙内部,
其中,第三框架部分和所述另一第三框架部分相对于彼此形成,使得可提供在第三线圈与第三永磁体元件和所述另一第三线圈与第三永磁体元件之间的电磁相互作用,
其中,所述第三永磁体元件与第三框架进行磁相互作用,使得
生成第三磁场,其在第三循环方向上通过第三框架部分进行循环,以及
生成另一第三磁场,其通过另一第三框架部分进行循环,在另一第三循环方向上定向,所述另一第三循环方向在相对于第三磁场相反的方向上循环,
其中,第三线圈可连接到发电机的定子的第三定子绕组,使得可生成在相对于第三磁场相反的方向上定向的第三电磁场,
其中,所述另一第三线圈可连接到变频器,使得可生成在相对于另一第三磁场相反的方向上定向的另一第三电磁场。
5. 一种用于制造用于限制根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100)的方法,该方法包括:
提供由铁磁材料制成的第一框架(110),
其中,第一框架(110)包括第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112),
其中,在第一框架部分(111)与所述另一第一框架部分(112)之间形成第一间隙(101),
在第一框架部分(111)周围缠绕第一线圈(102),
在另一第一框架部分(112)周围缠绕另一第一线圈(103),
以及
在第一间隙内部布置第一永磁体元件(104),
其中,所述第一框架部分(111)和所述另一第一框架部分(112)相对于彼此形成,使得可提供在第一线圈(102)与第一永磁体元件(104)和所述另一第一线圈(103)与第一永磁体元件(104)之间的电磁相互作用,
其中,第一永磁体元件(104)与所述框架进行磁相互作用,使得
由交流电路生成第一磁场(106),其在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环,以及
生成另一第一磁场(107),其通过所述另一第一框架部分进行循环,定向在另一第一循环方向上,所述另一第一循环方向在相对于第一磁场(106)相反的方向上循环,
将第一线圈(102)连接到所述交流发电机(200)的定子的第一定子绕组,使得可生成在相对于第一磁场(106)相反的方向上定向的第一电磁场(108),
将另一第一线圈(103)连接到所述变频器(300),使得可生成在相对于所述另一第一磁场(107)相反的方向上定向的另一第一电磁场(109)。”
驳回的具体理由为:
(1)对于权利要求1,其与作为最接近的现有技术的对比文件3的区别技术特征在于:权利要求1中的设备以及设备的第一线圈连接到发电机的定子的第一定子绕组,设备的另一第一线圈连接到变频器。上述区别技术特征中的部分特征被对比文件1公开,其余部分特征是公知常识。因此,权利要求1所要求保护的技术方案不具备创造性。
(2)权利要求2、4的附加技术特征被对比文件2公开;权利要求3的附加技术特征被对比文件1公开;因此,权利要求2-4所要求保护的技术方案不具备创造性。
(3)对于权利要求5,其与作为最接近的现有技术的对比文件1的区别技术特征在于:第一线圈连接于电机的定子绕组上,另一第一线圈连接到变频器,以及风力涡轮发电机。上述区别技术特征中的部分特征被对比文件3公开,其余部分特征是公知常识。因此,权利要求5所要求保护的技术方案不具备创造性。
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2019年04月26日向国家知识产权局提出了复审请求,并未提交修改文本。
复审请求人认为:(1)对比文件3完全没有公开或建议限流电抗器56应该在一侧上耦合到发电机且在另一侧上耦合到相应的变频器,对比文件3并没有教导限流电抗器56包括相应的第一线圈和另一第一线圈,其中一个线圈连接到相应的变频器。对比文件3并没有为本领域技术人员给出关于如何设计用于风力涡轮机的故障电流限制器以及如何在风力涡轮机的系统中耦合相应的故障电流限制器的建议。(2)对比文件1公开了以大约20V的电压使用所描述的故障限流器,并没有提到限流器的可能操作区域。在风力涡轮机领域中,具有远大于20V的电压的操作领域相对于对比文件1的教导并不是显而易见的。即使将对比文件3的教导与对比文件1的教导相结合,本领域技术人员也不会在没有付出创造性劳动的情况下获得本申请所要求保护的方案。综上所述,本申请的权利要求具备创造性。
经形式审查合格,国家知识产权局于2019年05月07日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:对比文件3公开了风力涡轮发电机以及变频器等技术方案,必然面临故障电流这一行业普遍的技术问题,本领域技术人员具有解决该问题进而改进技术方案的动机,本领域技术人员有理由将对比文件1公开的限制故障电流的设备应用于对比文件3的技术方案以解决故障电流的问题。而限制故障电流的装置在风力涡轮发电系统中的接入位置设置,是本领域技术人员可依据简单的技术知识或者普通技术经验进行选择的,将其设置在发电机与变频器之间才能起到对后端设备的限流保护目的,而将其一侧线圈连接到定子第一定子绕组,一侧线圈连接到变频器这也是本领域技术人员容易想到的设置,属于公知常识。中国电力出版社于2008年10月出版的《灵活交流输电技术在国家骨干电网中的工程应用》中第一篇技术篇、第三章系统应用研究、第五节故障电流限制器(FCL)中说明书,故障电流限制器可应用于发电系统中,与被保护的设备相串联,应用于发电设备与负载之间起到故障电流限制的作用。因此,复审请求人陈述的理由不具有说服力。因而坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年07 月 08日向复审请求人发出复审通知书,指出:
(1)对于权利要求1,其与作为最接近的现有技术的对比文件3的区别技术特征在于:(1)用于限制风力涡轮机的交流发电机的故障电流的设备包括:第一框架(110),由铁磁材料制成,其中,第一框架(110)包括第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112),其中,在第一框架部分(111)与另一第一框架部分(112)之间形成第一间隙(101),第一线圈(102),缠绕在第一框架部分(111)周围,另一第一线圈(103),缠绕在另一第一框架部分(112)周围,以及第一永磁体元件(104),布置在第一间隙内部,其中,第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112)相对于彼此形成,使得可提供在第一线圈(102)与第一永磁体元件(104)和另一第一线圈(103)与第一永磁体元件(104)之间的电磁相互作用,其中,第一永磁体元件(104)与第一框架(110)进行磁相互作用,使得由交流电路生成第一磁场(106),其在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环,以及生成另一第一磁场(107),其通过另一第一框架部分进行循环,定向在另一第一循环方向上,另一第一循环方向在相对于第一磁场(106)在相反的方向上循环;(2)风力涡轮发电系统包括变频器,第一线圈(102)可连接到交流发电机(200)的定子的第一定子绕组,使得可生成在相对于第一磁场(106)相反的方向上定向的第一电磁场(108),另一第一线圈(103)可连接到变频器(300),使得可生成在相对于另一第一磁场(107)相反的方向上定向的另一第一电磁场(109)。上述区别技术特征(1)被对比文件1和对比文件2公开,上述区别技术特征(2)是公知常识。因此,权利要求1所要求保护的技术方案不具备创造性。
(2)权利要求2、4的部分附加技术特征被对比文件2公开,部分附加技术特征是本领域技术人员的常规技术设置;权利要求3的附加技术特征属于公知常识;因此,权利要求2-4所要求保护的技术方案不具备创造性。
(3)权利要求5请求保护一种用于制造用于限制根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100)的方法,该权利要求与作为最接近的现有技术的对比文件3的区别技术特征在于:该权利要求请求保护的为用于制造用于限制根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100)的方法,以及该方法的具体步骤。上述区别技术特征中的部分特征被对比文件1或对比文件2公开,其余部分特征是公知常识。当其引用的权利要求1-4不具备创造性时,权利要求5所要求保护的技术方案也不具备创造性。
关于复审请求人的意见陈述,合议组认为:对于上述意见陈述(1),虽然对比文件3并未公开限流电抗器56应该在一侧上耦合到发电机且在另一侧上耦合到相应的变频器,但是在风力发电领域,在风力发电系统中设置变频器属于公知常识,将故障电流限制设备串联于电气设备亦是公知常识,本领域技术人员容易想到在发电机和变频器这一常见的电气设备之间设置故障电流限制设备,以避免变频器损坏。对于上述意见陈述(2),对比文件1公开的大约20V的试验电压数据,是示例性而非限制性的,本领域技术人员明确知晓根据风力发电系统的电压等级合理设置故障电流限制设备。综上所述,复审请求人陈述的理由不具有说服力,本申请的权利要求1-5不具备创造性。
复审请求人于2019年08 月21提交了意见陈述书,并提交了经修改的权利要求书的全文替换页(包含4项权利要求),其中修改涉及:将从属权利要求2的附加技术特征并入到原权利要求1中形成新的权利要求1;同样对方法权利要求5进行限定形成新的权利要求4。
复审请求人于2019年08 月21提交的经修改的权利要求书如下:
“1. 一种风力涡轮机,包括:
发电机(200),包括具有至少第一定子绕组的定子,
变频器(300),以及
用于限制风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100),该设备(100)包括:
第一框架(110),由铁磁材料制成,
其中,第一框架(110)包括第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112),
其中,在第一框架部分(111)与所述另一第一框架部分(112)之间形成第一间隙(101),
第一线圈(102),缠绕在第一框架部分(111)周围,
另一第一线圈(103),缠绕在所述另一第一框架部分(112)周围,以及
第一永磁体元件(104),布置在第一间隙内部,
其中,所述第一框架部分(111)和所述另一第一框架部分(112)相对于彼此形成,使得可提供在第一线圈(102)与第一永磁体元件(104)和所述另一第一线圈(103)与第一永磁体元件(104)之间的电磁相互作用,
其中,所述第一永磁体元件(104)与第一框架(110)进行磁相互作用,使得
由交流电路生成第一磁场(106),其在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环,以及
生成另一第一磁场(107),其通过所述另一第一框架部分进行循环,定向在另一第一循环方向上,所述另一第一循环方向在相对于第一磁场(106)在相反的方向上循环,
其中,第一线圈(102)可连接到所述交流发电机(200)的定子的第一定子绕组,使得可生成在相对于第一磁场(106)相反的方向上定向的第一电磁场(108),
其中,所述另一第一线圈(103)可连接到所述变频器(300),使得可生成在相对于所述另一第一磁场(107)相反的方向上定向的另一第一电磁场(109),
其中所述设备(100)还包括:
第二框架,由铁磁材料制成,
其中,所述第二框架包括第二框架部分和另一第二框架部分,
其中,在第二框架部分与所述另一第二框架部分之间形成第二间隙,
第二线圈,缠绕在第二框架部分周围,
另一第二线圈,缠绕在所述另一第二框架部分周围,
第二永磁体元件,布置在第二间隙内部,
其中,所述第二框架部分和所述另一第二框架部分相对于彼此形成,使得可提供在第二线圈与第二永磁体元件和所述另一第二线圈与第二永磁体元件之间的电磁相互作用,
其中,所述第二永磁体元件与第二框架进行磁相互作用,使得
生成第二磁场,其在第二循环方向上通过第二框架部分进行循环,以及
生成另一第二磁场,其通过另一第二框架部分进行循环,定向在另一第二循环方向上,所述另一第二循环方向在相对于第二磁场的相反的方向上循环,
其中,第二线圈可连接到发电机的定子的第二定子绕组,使得可生成在相对于第二磁场相反的方向上定向的第二电磁场,
其中,所述另一第二线圈可连接到所述变频器,使得可生成在相对于另一第二磁场相反的方向上定向的另一第二电磁场。
2. 根据权利要求1所述的风力涡轮机,
其中,第一永磁体元件(104)和第二永磁体元件是单片地形成的。
3. 根据权利要求1至2中的一项所述的风力涡轮机,其中所述设备(100)还包括:
第三框架,由铁磁材料制成,
其中,所述第三框架包括第三框架部分和另一第三框架部分,
其中,在第三框架部分与所述另一第三框架部分之间形成第三间隙,
第三线圈,缠绕在第三框架部分周围,
其中,第三线圈可连接到发电机(200)的定子的第三定子绕组,
另一第三线圈,缠绕在另一第三框架部分周围,
其中,所述另一第三线圈可连接到所述变频器(300),
第三永磁体元件,布置在第三间隙内部,
其中,第三框架部分和所述另一第三框架部分相对于彼此形成,使得可提供在第三线圈与第三永磁体元件和所述另一第三线圈与第三永磁体元件之间的电磁相互作用,
其中,所述第三永磁体元件与第三框架进行磁相互作用,使得
生成第三磁场,其在第三循环方向上通过第三框架部分进行循环,以及
生成另一第三磁场,其通过另一第三框架部分进行循环,在另一第三循环方向上定向,所述另一第三循环方向在相对于第三磁场相反的方向上循环,
其中,第三线圈可连接到发电机的定子的第三定子绕组,使得可生成在相对于第三磁场相反的方向上定向的第三电磁场,
其中,所述另一第三线圈可连接到变频器,使得可生成在相对于另一第三磁场相反的方向上定向的另一第三电磁场。
4. 一种用于制造用于限制根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100)的方法,该方法包括:
提供由铁磁材料制成的第一框架(110),
其中,第一框架(110)包括第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112),
其中,在第一框架部分(111)与所述另一第一框架部分(112)之间形成第一间隙(101),
在第一框架部分(111)周围缠绕第一线圈(102),
在另一第一框架部分(112)周围缠绕另一第一线圈(103),
以及
在第一间隙内部布置第一永磁体元件(104),
其中,所述第一框架部分(111)和所述另一第一框架部分(112)相对于彼此形成,使得可提供在第一线圈(102)与第一永磁体元件(104)和所述另一第一线圈(103)与第一永磁体元件(104)之间的电磁相互作用,
其中,第一永磁体元件(104)与所述框架进行磁相互作用,使得
由交流电路生成第一磁场(106),其在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环,以及
生成另一第一磁场(107),其通过所述另一第一框架部分进行循环,定向在另一第一循环方向上,所述另一第一循环方向在相对于第一磁场(106)相反的方向上循环,
将所述第一线圈(102)连接到所述交流发电机(200)的定子的第一定子绕组,使得可生成在相对于第一磁场(106)相反的方向上定向的第一电磁场(108),
将所述另一第一线圈(103)连接到所述变频器(300),使得可生成在相对于所述另一第一磁场(107)相反的方向上定向的另一第一电磁场(109),
其中所述方法还包括:
提供由铁磁材料制成的第二框架,
其中,所述第二框架包括第二框架部分和另一第二框架部分,
其中,在第二框架部分与所述另一第二框架部分之间形成第二间隙,
在第二框架部分周围缠绕第二线圈,
在所述另一第二框架部分周围缠绕另一第二线圈,
在第二间隙内部布置第二永磁体元件,
其中,所述第二框架部分和所述另一第二框架部分相对于彼此形成,使得可提供在第二线圈与第二永磁体元件和所述另一第二线圈与第二永磁体元件之间的电磁相互作用,
其中,所述第二永磁体元件与第二框架进行磁相互作用,使得
生成第二磁场,其在第二循环方向上通过第二框架部分进行循环,以及
生成另一第二磁场,其通过另一第二框架部分进行循环,定向在另一第二循环方向上,所述另一第二循环方向在相对于第二磁场的相反的方向上循环,
将所述第二线圈连接到发电机的定子的第二定子绕组,使得可生成在相对于第二磁场相反的方向上定向的第二电磁场,
将所述另一第二线圈可连接到所述变频器,使得可生成在相对于另一第二磁场相反的方向上定向的另一第二电磁场。”
复审请求人认为:(1)根据本申请说明书给出的本申请的工作原理:本申请仅采用永磁体、线圈和铁磁框架的“低电流低阻尼、高电流高阻尼”电路设计,在低电流时,铁磁框架达到磁饱和,线圈中电感低;而在过电流时,永磁体的效应降低,电感增加,由此对过电流形成阻尼。公知常识性证据1中并没有提供与本申请相同或类似的故障电流限制器结构。对比文件1给出了通过偏置模式并联使用无源故障限流器的技术启示,但对比文件1没有提到用于所描述的限流器的可能操作区域。对比文件1公开了以大约20V的电压使用所描述的故障限流器,而在风力涡轮机领域中具有远大于20V的电压的操作领域,相对于对比文件1的教导并不是显而易见的,本领域技术人员在研究了对比文件1之后,会选择宁愿不考虑对比文件1所提出的技术方案,而将会在风力涡轮机技术领域中尝试找到更合适的技术来限制电流。公众常识证据1印证了传统的FCL采用高压限流熔断器、超导故障电流限制器等器件,与本申请的仅采用永磁体、线圈和铁磁框架的“低电流低阻尼、高电流高阻尼”电路设计截然不同。
(2)对比文件2的附图2a、2b仅示出了一个FCL的结构,其使用了两个框架和两个永磁体,不同于本申请图2所示的一个框架和一个永磁体;两个框架和两个永磁体结构是用于一个相,而不是两个或多个相;对比文件1公开的是20V的电压范围内的FCL,低于对比文件2的电路结构的工作电压范围。因此,基于对比文件1、对比文件2、对比文件3和公知常识的结合无法得到本申请,本申请具备可专利性。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人于2019年08 月21日答复复审通知书时提交了经修改的权利要求书替换页,共4项权利要求。经合议组审查,该修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的有关规定。本复审决定所依据的审查文本为:复审请求人于2019年08 月21提交的权利要求第1-4项,申请日2015年04月03日提交的说明书第1-69段、说明书附图图1-5、说明书摘要、摘要附图。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征,上述区别技术特征中的部分特征被另外的对比文件公开,另外的对比文件给出了技术启示,其余的部分特征属于本领域的公知常识,则该项权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
本复审决定中所引用的对比文件与复审通知书及驳回决定中所引用的对比文件相同,即:
对比文件1:Development of Passive Fault Current Limiter in Parallel Biasing,IWAHARA M 等,IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS,IEEE SERVIVE CENTER,NEW YORK,NY,US,VOL.35,NO.5,第 3523-3525页,公开日为:1999年09月01日;
对比文件2:WO2013/030571A1,公开日为2013年03月07日;
对比文件3:US4357542A,公开日为1982年11月02日。
对于主张的公知常识,合议组还将引用:
公知常识性证据1:《灵活交流输电技术在国家骨干电网中的工程应用》,国家电网公司建设运行部、中国电力科学研究院组编,中国电力出版社,2008.10,中国电力出版社,ISBN号:978-7-5083-7397-3。 2.1 权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求包括一种风力涡轮机。对比文件3为最接近的现有技术,其公开了一种风力涡轮发电系统,并具体公开了如下技术特征(参见说明书第2栏65行至第6栏第29行,附图1-3):风力涡轮发电系统包括发电机26,由发电机的基本结构可直接、毫无疑义地确定发电机还具有定子以及定子绕组;风力涡轮发电系统具有设置在发电机26和公共母线27之间的串联电抗器56(相当于用于限制风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备)。
由此可见,该权利要求所要求保护的技术方案与对比文件3所公开的技术内容的区别技术特征为:(1)用于限制风力涡轮机的交流发电机的故障电流的设备包括:第一框架(110),由铁磁材料制成,其中,第一框架(110)包括第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112),其中,在第一框架部分(111)与另一第一框架部分(112)之间形成第一间隙(101),第一线圈(102),缠绕在第一框架部分(111)周围,另一第一线圈(103),缠绕在另一第一框架部分(112)周围,以及第一永磁体元件(104),布置在第一间隙内部,其中,第一框架部分(111)和另一第一框架部分(112)相对于彼此形成,使得可提供在第一线圈(102)与第一永磁体元件(104)和另一第一线圈(103)与第一永磁体元件(104)之间的电磁相互作用,其中,第一永磁体元件(104)与第一框架(110)进行磁相互作用,使得由交流电路生成第一磁场(106),其在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环,以及生成另一第一磁场(107),其通过另一第一框架部分进行循环,定向在另一第一循环方向上,另一第一循环方向在相对于第一磁场(106)在相反的方向上循环;(2)设备(100)还包括:第二框架,由铁磁材料制成,其中,所述第二框架包括第二框架部分和另一第二框架部分,其中,在第二框架部分与所述另一第二框架部分之间形成第二间隙,第二线圈,缠绕在第二框架部分周围,另一第二线圈,缠绕在所述另一第二框架部分周围,第二永磁体元件,布置在第二间隙内部,其中,所述第二框架部分和所述另一第二框架部分相对于彼此形成,使得可提供在第二线圈与第二永磁体元件和所述另一第二线圈与第二永磁体元件之间的电磁相互作用,其中,所述第二永磁体元件与第二框架进行磁相互作用,使得生成第二磁场,其在第二循环方向上通过第二框架部分进行循环,以及生成另一第二磁场,其通过另一第二框架部分进行循环,定向在另一第二循环方向上,所述另一第二循环方向在相对于第二磁场的相反的方向上循环;(3)风力涡轮发电系统包括变频器,第一线圈(102)可连接到交流发电机(200)的定子的第一定子绕组,使得可生成在相对于第一磁场(106)相反的方向上定向的第一电磁场(108),另一第一线圈(103)可连接到变频器(300),使得可生成在相对于另一第一磁场(107)相反的方向上定向的另一第一电磁场(109);第二线圈可连接到发电机的定子的第二定子绕组,使得可生成在相对于第二磁场相反的方向上定向的第二电磁场,另一第二线圈可连接到所述变频器,使得可生成在相对于另一第二磁场相反的方向上定向的另一第二电磁场。
基于上述区别技术特征,权利要求1实际解决的技术问题是:(1)限定故障电流限制设备的具体结构,从而限制发电机与用电设备之间的故障电流;(2)使故障电流限制设备适用于多线圈的电机;(3)提高风力发电并网电能质量,并对变频器进行故障保护,防止其被损坏。
对于上述区别技术特征(1),对比文件1公开了一种可应用于电力系统的无源故障电流限制器(参见文章第Ⅱ-Ⅲ部分,附图2-5),无源故障电流限制器包括芯部,芯部包括上半部分(相当于第一框架部分)和下半部分(相当于另一第一框架部分),上半部分与下半部分之间形成间隙(相当于第一间隙),第一线圈缠绕在上半部分周围,另一第一线圈缠绕在下半部分周围,以及永磁体,布置在间隙内部,上半部分与下半部分相对于彼此形成,使得可提供在线圈和芯部之间的电磁相互作用,其中,永磁体与芯部进行磁相互作用,使得由交流电路生成通过上半部分循环的一个磁场(相当于第一磁场),以及通过下半部分循环的另一磁场(相当于另一第一磁场),两个磁场在相反的方向上循环。芯部上所缠绕的线圈的一端与交流电源Vs相连,形成与上述一个磁场方向相反的第一电磁场,线圈的另一端与负载相连,形成与上述另一磁场相反的另一第一电磁场。可见,对比文件1公开了一种故障电流限制设备的具体结构,可起到限制发电机与用电设备之间的故障电流的作用。此外,对于上述区别技术特征中限定的第一框架由铁磁材料制成,对比文件2公开了一种故障电流限制器(参见说明书第10页第12-14行、第17页第11行-第18页第5行),所述故障电流限制器包括两个芯部1a、1b形成的可磁化的芯,至少一个可磁化的芯构件是由带钢或其它铁磁金属合金形成的,其可起到提供所需的磁通性能的作用。
对于上述区别技术特征(2),对比文件2还公开了(说明书第11页第1-2行、第17页第11行至第27页第24行,附图2、7-8):故障电流限制器,可用于单相应用或多相应用,包括:至少一个可磁化的芯构件;和至少一个交变磁动势源,其被配置为在至少一个可磁化的芯构件的至少一部分中产生变化的磁通。至少一个静态磁动势源,其被定位成在至少一个可磁化的芯构件的至少部分内提供磁路,并且交变磁动势源和静态磁动势源被定位成彼此正交。典型地,静态磁动势源可以是永磁体,并且交变磁动势源被配置为在两个隔开的第一和第二芯构件中都产生变化的磁通。具体地,故障电流限制器包括由两个芯部1a、1b形成的可磁化的芯1,第一芯部1a具有框架形状,而第二芯部1b是第一芯部的镜像。第一和第二芯部1a、1b按照面对面平行布置进行排列,第一芯部包括第一闭合磁路,而第二芯部包括不同于第一闭合磁路的第二闭合磁路。磁体被布置成桥接第一和第二芯部1a、1b的两个相对面之间的间隙,以便将第一芯部的第一臂 1c与第二芯部的第一臂1d连接在一起。交流线圈3以平行的布置缠绕在第一和第二芯部1a、1b的垂直臂的周围。可见,对比文件2公开了故障电流限制器可设置一个以上的芯构件、线圈及永磁体,芯构件、线圈及永磁体相互作用形成磁场,以使其可适用于多相应用,其给出了明确的技术启示,使得本领域技术人员在面对如何使故障电流限制设备适用于多线圈的电机的技术问题时,有动机改进现有技术,从而设置故障电流限制设备包括第二框架、第二线圈及第二磁体。
对于上述区别技术特征(3),在风力发电领域,风力发电机变频器是风力发电设备中常见的核心部件,在风力系统中设置变频器这一电气设备例如用于实现风力发电的软并网,减小并网冲击电流对电机和电网造成的不利影响、以提升电能质量是本领域技术人员的惯用手段,属于公知常识。并且,故障电流限制设备亦是电力领域内常见的设备,在发电系统中设置故障电流限制设备,用于在出现故障电流时增加电感,减小故障电流从而保护设备是本领域技术人员的惯用手段,属于公知常识。例如,公知常识性证据1(《灵活交流输电技术在国家骨干电网中的工程应用》,国家电网公司建设运行部、中国电力科学研究院组编,中国电力出版社,2008.10,中国电力出版社,ISBN号:978-7-5083-7397-3)中指出(参见第74-80页,第三章系统应用研究、第五节故障电流限制器(FCL)):故障电流限制器可用于与被保护的设备相串联、或是安装在馈线和母线之间等,用于发电机或用电设备的保护。因此,结合上述公知常识,出于提高风力发电并网电能质量的目的,本领域技术人员有动机改进最接近的现有技术,从而在风力发电系统中设置变频器,并出于对变频器进行保护防止其被损坏的目的,而在发电机和变频器这一电气设备之间设置故障电流限制器,并采用如对比文件1所公开的故障电流限制设备的具体结构。此外,对于故障电流限制设备的线圈与发电机定子和变频器绕组的连接方式及所产生的磁场,仅是本领域技术人员的常规技术设置。因此,在对比文件3的基础上结合对比文件1、对比文件2及本领域的公知常识,得出该权利要求所要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
2.2 权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于权利要求2的附加技术特征,采用单片或多片形式的永磁体以提供所需的磁场是本领域技术人员的惯用手段,属于公知常识。因此,权利要求2的附加技术特征属于公知常识,在其引用的权利要求1不具备创造性的基础上,该权利要求也不具备创造性
2.3 权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求3的附加技术特征的作用是使故障电流限制设备适用于多线圈的电机。对比文件2公开了(说明书第11页第1-2行、第17页第11行至第27页第24行,附图2、7-8):故障电流限制器可设置一个以上的芯构件、线圈及永磁体,芯构件、线圈及永磁体相互作用形成磁场,以使其可适用于多相应用(具体公开内容参见上述意见2.1),其给出了明确的技术启示,使得本领域技术人员在面对如何使故障电流限制设备适用于多线圈的电机的技术问题时,有动机改进现有技术,从而设置故障电流限制设备包括第三框架、第三线圈及第三磁体。此外,对于故障电流限制设备的第三线圈与发电机定子和变频器绕组的连接方式及所产生的磁场,仅是本领域技术人员的常规技术设置。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,该权利要求也不具备创造性。
2.4 权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4请求保护包括一种用于制造用于限制根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100)的方法。对比文件3为最接近的现有技术,其公开了一种风力涡轮发电系统,并具体公开了如下技术特征(参见说明书第2栏65行至第6栏第29行,附图1-3):风力涡轮发电系统包括发电机26,由发电机的基本结构可直接、毫无疑义地确定发电机还具有定子以及定子绕组;风力涡轮发电系统具有设置在发电机26和公共母线27之间的串联电抗器56(相当于用于限制风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备)。由此可见,该权利要求所要求保护的技术方案与对比文件3所公开的技术内容的区别技术特征还包括:该权利要求请求保护的为用于制造用于限制根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机的交流发电机(200)的故障电流的设备(100)的方法,以及该方法的具体步骤。
基于上述区别技术特征,权利要求4实际解决的技术问题还包括如何制造适用于多线圈电机的限制故障电流的设备。对于上述区别技术特征,对比文件1公开了一种可应用于电力系统的无源故障电流限制器(参见文章第Ⅱ-Ⅲ部分,附图2-5),其公开了无源故障电流限制器的具体结构(具体结构参见上述意见2.1)并隐含公开了制造具有该结构的故障电流限制器的方法,所述方法包括:提供芯部,芯部包括上半部分(相当于第一框架部分)和下半部分(相当于另一第一框架部分),上半部分与下半部分之间形成间隙(相当于第一间隙),第一线圈缠绕在上半部分周围,另一第一线圈缠绕在下半部分周围,在间隙内部布置永磁体,上半部分与下半部分相对于彼此形成,使得可提供在线圈和永磁体之间的电磁相互作用,其中,永磁体与芯部进行磁相互作用,使得由交流电路生成通过上半部分循环的一个磁场(相当于第一磁场),以及通过下半部分循环的另一磁场(相当于另一第一磁场),两个磁场在相反的方向上循环。芯部上所缠绕的线圈的一端与交流电源Vs相连,形成与上述一个磁场方向相反的第一电磁场,线圈的另一端与负载相连,形成与上述另一磁场向相反的另一第一电磁场,其可起到制造故障电流限制器的作用。此外,对比文件2还公开了(说明书第11页第1-2行、第17页第11行至第27页第24行,附图2、7-8)一种故障电流限制器,其公开了故障电流限制器的具体结构以及故障电流限制器可设置一个以上的芯构件、线圈及永磁体,芯构件、线圈及永磁体相互作用形成磁场,以使其可适用于多相应用(具体结构参见上述意见2.1),并隐含公开了制造具有相应结构的故障电流限制器的方法,使得本领域技术人员在面对如何制造适用于多线圈电机的限制故障电流的设备的技术问题时,有动机改进现有技术,从而采用相应的方法来制造包括第二框架、第二线圈及第二磁体的故障电流限制设备,并设置框架、线圈及磁体之间的位置和连接关系。
此外,在风力发电领域,在风力发电系统中设置变频器属于公知常识,将故障电流限制设备串联于电气设备亦是公知常识,本领域技术人员容易想到在发电机和变频器这一常见的电气设备之间设置故障电流限制设备,以避免变频器损坏(具体理由参见上述意见2.1)。对于故障电流限制设备的线圈与发电机定子和变频器绕组的连接方式及所产生的磁场,仅是本领域技术人员的常规技术设置。同时在该权利要求所引用的根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机不具备创造性(具体评述参见上述意见2.1-2.3)的情形下,在对比文件3的基础上结合对比文件1、对比文件2及本领域的公知常识,得出该权利要求所要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
3、关于复审请求人的意见陈述
对于复审请求人的意见陈述(详见案由部分),合议组认为:
对于上述意见陈述(1),对比文件1公开的大约20V的试验电压数据,是示例性而非限制性的,公众常识证据1中明确提及了故障电流限制设备在系统中的接入位置,其公开的传统FCL的类型也是示例性而非限制性的,并不排除采用永磁体、线圈和铁磁框架的FCL设计,本领域技术人员明确知晓根据风力发电系统的电压等级合理设置故障电流限制设备。此外,对比文件2中明确提及(参见说明书第2页第4行-第3页第2行):在高功率的应用中,可采用的FCL类型,例如,饱和铁芯FCL,它包括具有铁芯的铜线圈;超导FCL,它依赖于电阻随温度的急剧变化,从而限制故障电流。并且对比文件2技术方案本身所披露的FCL采用“永磁体、线圈和铁磁框架”的设计,其可在单相和三相交流电力系统中还可以在宽的功率范围上操作,可在低功率(即,更多的)应用和高功率应用中使用(参见说明书第36页第11-23行),将其应用于风力涡轮机领域并不存在技术难度。
对于上述意见陈述(2),本申请图2所示的故障电流的设备100包括一个框架和一个永磁体已被对比文件1公开,对比文件2除了附图2a、2b示出的FCL结构外,其还在附图8示出了(参见说明书第27页第20-24行)用于三相情况下的三相PMFCL,即,FCL设置有一个以上的芯构件、线圈及永磁体,芯构件、线圈及永磁体相互作用形成磁场,以使其可适用于三相应用,对比文件2给出了可根据FCL的具体应用的相数而增设相应的芯构件、线圈及永磁体的技术启示,使得本领域技术人员在面对如何使故障电流限制设备适用于多线圈的电机的技术问题时,有动机改进现有技术,从而设置故障电流限制设备包括更多的芯构件、线圈及永磁体以适当更多相的应用。并且对比文件1公开的大约20V的电压范围,是示例性而非限制性的,并非限制对比文件1中的FCL不能用于更高的工作电压范围。
综上所述,合议组对复审请求人的理由不予支持。
基于上述理由,合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于 2019年02月03日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。



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