发明创造名称：一种变压器用磁心
外观设计名称：
决定号：42553
决定日：2019-11-28
委内编号：4W108848
优先权日：
申请（专利）号：201110436359.X
申请日：2011-12-22
复审请求人：
无效请求人：广州致远电子有限公司
授权公告日：2014-01-01
审定公告日：
专利权人：广州金升阳科技有限公司
主审员：王思睿
合议组组长：傅玉
参审员：王金珠
国际分类号：
外观设计分类号：
法律依据：专利法第 22 条第3 款，专利法第 26条第4 款
决定要点
：如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，且其他现有技术也没有给出可得到该技术特征的任何技术启示，同时因该区别特征的存在使得该项权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具有创造性。
全文：
本专利授权公告时的权利要求书如下：
“1. 一种自激推挽式变换器的变压器用磁心，其特征在于：所述的磁心由闭合的粗部和细部组成，所述的细部在相同的由小到大的磁场激励下比所述的粗部先达到磁饱和；所述的细部在工作时，只在瞬间接近或达到所述的细部第一象限饱和点或第三象限饱和点，其它时间都在所述的细部固有的第一象限饱和点和第三象限饱和点之间。
2. 根据权利要求1所述的磁心，其特征在于所述的细部为一个或一个以上。
3. 根据权利要求1所述的磁心，其特征在于：所述的细部长度为0.05毫米以上、总磁路长度八分之一以下；且所述的细部的截面积介于所述的粗部的截面积80%以下、4%以上。
4. 根据权利要求3所述的磁心，其特征在于：所述的细部截面积介于所述的粗部的截面积50%以下、6.25%以上。
5. 根据权利要求1所述的磁心，其特征在于：所述的粗部和所述的细部材质相同。
6. 根据权利要求1所述的磁心，其特征在于：所述的粗部和所述的细部连接处存在方便脱模的过渡体。
7. 根据权利要求1所述的磁心，其特征在于：所述的粗部上有两个或两个以上的用于防止绕线滑到细部，或对不同的绕组进行区域定位的凸点。
8. 一种用权利要求1所述磁心绕制的变压器，其特征在于：所述的粗部绕制线圈，所述的细部不绕线圈。”
请求人于2019年05月08日向国家知识产权局提出了无效宣告请求，其理由是：权利要求1-8不符合专利法第26条第4款的规定，请求宣告本专利权利要求1-8无效，并未提交证据。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月24日受理了上述无效宣告请求并将无效宣告请求书及证据副本转给了专利权人，同时成立合议组对本案进行审查。
请求人于2019年06月10日向国家知识产权局提交了无效宣告请求意见陈述书，补充了如下理由：权利要求1-8不清楚，不符合专利法第26条第4款的规定，权利要求1、2相对于证据1不具备新颖性，权利要求1-8相对于证据1-9不具备创造性，不符合专利法第22条第2、3款的规定，请求宣告本专利权利要求1-8无效，同时提交了如下证据：
证据1：《变压器与电感器设计手册（第三版）》，出版日期2009年01月；
证据2：《直流变换器的原理和设计》，出版日期1978年05月；
证据3：《晶体管直流电压变换器的设计》，出版日期1965年12月；
证据4：《晶体管直流电压变换器》，出版日期1964年05月；
证据5： 美国专利文献（US005506764A）及其中文译文；
证据6：《电源变换技术》，出版日期1990年06月；
证据7：《开关电源设计》，出版日期2008年09月；
证据8： 中国专利文献CN1O2226976A；
证据9：《实用电源电路设计》，出版日期2006年09月。
专利权人针对上述无效宣告请求于2019年06月21日提交了意见陈述书，并认为请求人的主张均不成立。同时，提交了如下附件仅供合议组参考：
附件1（即，证据6）：《电源变换技术》，出版日期1990年06月；
附件2：侵权判决书。
国家知识产权局本案合议组将请求人的补充意见陈述书转送给专利权人，并将专利权人的上述意见陈述及所附附件转送给请求人。
专利权人针对上述补充意见陈述书于2019年08月06日提交了意见陈述书，并认为请求人的主张均不成立。
国家知识产权局本案合议组将专利权人的上述意见陈述转送给请求人，并于2019年09月24日向双方当事人发出了口头审理通知书，定于2019年10月31日举行口头审理。
口头审理如期举行，双方当事人均出席了本次口头审理。在口头审理过程中，明确了如下事项：
1、双方当事人对对方出席人员身份没有异议；
2、双方当事人对合议组成员没有回避请求；
3、合议组当庭向双方明确本次口审以授权公告文本为基础；
4、请求人当庭出示了证据1-4、6-7、9的原件证明，专利权人对证据1-9的真实性和公开日期没有异议，对证据5中文译文的准确性没有异议；
5、请求人当庭明确其无效理由为：权利要求1-8不清楚，权利要求1-2相对于证据1不具备新颖性，权利要求1相对于证据1和公知常识的结合，或者证据5、6和公知常识的结合，或者证据5、7和公知常识的结合，或者证据8、1或5、6或7和公知常识的结合不具备创造性；权利要求2的附加技术特征被证据5和公知常识结合公开，或被证据8公开，权利要求3的附加技术特征被证据8公开，权利要求4、6的附加技术特征属于公知常识，权利要求5的附加技术特征被证据5公开，或者证据8公开，或者证据1和公知常识结合公开，权利要求7的附加技术特征被证据1和5结合公开，或被证据5公开，或被证据8公开，或者属于公知常识，权利要求8除引用关系外的技术特征被证据1和5结合公开，或被证据5公开，或被证据8公开，或者属于公知常识。具体理由以书面意见为准。
至此，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
本决定所依据的审查文本为本专利授权公告文本。
2、证据的认定
证据1-4、6-7、9属于公开日在本专利申请日之前的公开出版物书籍，证据5、8均为公开日在本专利申请日之前的专利文献，请求人口头审理当庭出示了证据1-4、6-7、9的原件证明；专利权人对证据1-9的公开性和真实性没有异议，对于证据5译文的准确性没有异议，且合议组经审查未发现影响其真实性的明显瑕疵，因此证据1-9可以作为评价本专利是否具备创造性的现有技术，证据5公开的内容以中文译文为准。
3、关于专利法第26条第4款
专利法第26条第4款规定，权利要求书应当以说明书为依据，清楚、简要地限定要求专利保护的范围。
请求人主张：权利要求1中“瞬间接近”“闭合”权利要求3中“总磁路”“细部长度”的概念不清楚，权利要求1“瞬间接近”的技术方案得不到说明书支持，不符合专利法第26条第4款的规定。
对此，合议组认为：根据自激推挽式变换器的工作原理，“瞬间”是本领域技术人员的惯用描述，强调的是磁芯或晶体管进入翻转的“状态”，推挽转换就是指变换器中三极管的截止或导通的转换，每次推挽转换，都是靠磁心接近或进入磁饱和来实现； 因此，权利要求1“瞬间接近”是清楚的。而磁心为磁路闭合磁环，由粗部和细部组成，对于本领域技术人员来说，权利要求1中的“磁心由闭合的粗部和细部组成”限定的对象是清楚明确的。磁路的含义在本领域中是清楚的，是具有一定强度的磁场的闭合回路，而在本专利说明书第131段有总磁路长度51，并从图9-1中可见圆周虚线51的磁路长度是等效长度，可见“总磁路”表达的含义就是本专利中横截面积不均匀磁芯的磁场的闭合回路的等效长度，该表述是清楚的，根据权利要求记载的整体技术内容，本领域技术人员能够清楚地确定该权利要求的保护范围。相应的“细部长度”在说明书中有明确界定和说明，根据说明书的记载，细部圆周虚线62的几何磁路长度lt即为细部长度。
同时，权利要求1中限定的“瞬间接近”的技术方案，是根据自激推挽式变换器的工作原理进行描述，是指采用细部先饱和作为翻转信号，因此，“瞬间”是本领域技术人员的惯用描述，强调的是磁芯或晶体管进入翻转的“状态”，并不是“时长”，因此，权利要求1“瞬间接近”的技术方案能够得到说明书支持。
因此，本专利权利要求1-8符合专利法第26条第4款的规定。
4、关于专利法第22条第2款
专利法第22条第2款规定：新颖性，是指该发明或者实用新型不属于现有技术；也没有任何单位或者个人就同样的发明或者实用新型在申请日以前向国务院专利行政部门提出过申请，并记载在申请日以后公布的专利申请文件或者公告的专利文件中。
4.1、关于权利要求1
证据1公开了(参见第60页第2、3段，第61页第2段)：变压器的合成磁心结构，把开气隙磁心的安全优点与未切割磁心的磁化电流要求低的优点结合了起来，在正常的状态下，未切割磁心起作用；在非常的状况下，经切割的磁心起主要作用以防止过高的瞬态电流和对晶体管的潜在破坏作用，这个结构是把经切割和未切割的磁心集中装在一起的合成体，具体讲，就是未切割磁心被套在经切割磁心的里边，未切割的磁心具有高的磁导率，因此，要求的磁化电流很小；经切割的磁心具有低的磁导率，因此，要求的磁化电流要高很多，未切割磁心是用来运行逆变器正常工作状况足够的磁通密度。在前述的非常状态下，未切割磁心可能饱和，接着经切割磁心起主要作用，以支撑所加的电压使之不流过过大的电流。图2-60示出了经切割和未切割磁心，它们都经过了灌注以使材料的带状层黏合在一起，首先对未切割磁心进行修饰，以使其通过剥离带状钢的一圈或两圈以适于放入经切割磁心的内径里，把两个磁心安装成一个合成磁心（参见图2-61的右图）；因此根据证据1记载的“未切割磁心的磁化电流要求低”“未切割磁心可能饱和，接着经切割磁心起主要作用，以支撑所加的电压使之不流过过大的电流”；具有矩形磁滞特性(B-H回线)材料的低损失带绕环形磁心已被广泛用于航空航天设备的变压器设计中。由于这些材料B-H回线的矩形性使用它们设计的变压器很容易趋向饱和，结果可能产生很大的电压和电流尖峰，从而对电子电路引起过大的应力。在对变压器的交流驱动中有任何的不平衡或有任何的直流激励时将产生饱和。还有，当激励去掉时，由于磁特性是矩形的，可能保持一个高剩余磁通状态(高Br)。当以同样的方向重新激磁时，可能引起深度饱和，产生极大的尖峰。这个尖峰只受到电源的内阻抗和变压器绕组的电阻限制，可能产生严重的破坏。通过在磁心中引入一个小小的空气隙(小于25um)，上述的问题可以避免，而保持材料的低损失特性。空气隙具有对材料B-H回线“剪切”的效果。因此，剩余磁通状态低了，工作磁通密度和饱和磁通密度之间的范围大了。空气隙对矩形回线材料有很强的退磁作用，经过恰当设计，用矩形回线材料制成经切割的环形或C形磁心变压器在转向导通时将不饱和，可以允许一定大小的不平衡驱动或直流励磁。
可见，证据1是本领域中变压器与电感器设计的手册，整本书系统介绍了磁路设计的基本知识和应用实例，首先虽然其公开了合成磁心带状钢卷绕并嵌套合成的具体结构，但其并未提到将合成磁心用在自激推挽式电路的变压器中，且未公开如何减少磁芯工作损耗的技术方案。因此，本专利的权利要求1与证据1存在区别特征：一种自激推挽式变换器的变压器用磁心，所述的磁心由闭合的粗部和细部组成，所述的细部在相同的由小到大的磁场激励下比所述的粗部先达到磁饱和；所述的细部在工作时，只在瞬间接近或达到所述的细部第一象限饱和点或第三象限饱和点，其它时间都在所述的细部固有的第一象限饱和点和第三象限饱和点之间。
因此，权利要求1与证据1的技术方案不同，并且二者所要解决的技术问题和达到的技术效果也不相同。因此，权利要求1相对于证据1具备专利法第22条第2款规定的新颖性。
4.2、关于权利要求2
从属权利要求2引用权利要求1，在权利要求1具备新颖性的情况下，权利要求2相对于请求人的主张也具备新颖性，符合专利法第22条第2款的规定。
5、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。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，且其他现有技术也没有给出可得到该技术特征的任何技术启示，同时因该区别特征的存在使得该项权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具有创造性。
5.1、 关于权利要求1
5.1.1、以证据1为最接近现有技术
参见4.1的评述，本专利的权利要求1与证据1存在区别特征：一种自激推挽式变换器的变压器用磁心，所述的磁心由闭合的粗部和细部组成，所述的细部在相同的由小到大的磁场激励下比所述的粗部先达到磁饱和；所述的细部在工作时，只在瞬间接近或达到所述的细部第一象限饱和点或第三象限饱和点，其它时间都在所述的细部固有的第一象限饱和点和第三象限饱和点之间。
基于上述区别特征，权利要求1实际要解决的技术问题是：降低推挽变换时的工作消耗，提高变换效率。
针对上述区别，合议组认为：证据1解决问题的出发点和方法与本专利存在不同，证据1中记载的减小尖峰电流是通过磁芯不进入饱和状态，一直处于抗饱和状态，从而使得尖峰电流减少，而本专利解决问题的出发点是减少变压器磁芯的工作损耗，使其未完全饱和即翻转，从而减少工作损耗，进而减少饱和状态下的尖峰电流（即现有技术证据6中所称的尖峰电流），因此，即便现有技术中存在对于Royer振荡器尖峰电流危害的记载，但其明确的解决方案是串联一个电容或者加一个电感，并没有给出任何采用缺口磁芯的技术启示，如果从证据1作为出发点重构发明时，本领域技术人员从现有技术中无法得到采用缺口磁芯可以减少工作损耗的技术启示，或者说即便从现有技术得到减少尖峰电流的技术启示，本领域技术人员也无法意识到该缺口磁芯的技术手段还能解决减少工作损耗的技术问题，因此证据1中没有给出任何可以将缺口磁芯用于自激推挽式变换器的改进动机，也没有证据表明上述区别特征属于本领域的公知常识。
因此，权利要求1相对于证据1结合公知常识具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
5.1.2、以证据5为最接近现有技术
证据5公开了（参见译文说明书第6页第2段至第8页最后一段、图2-3）反激式开关功率转换器，该反激式开关功率转换器设有一个阶梯气隙变压器120以及一个在优选情况下为功率MOSFET的电源开关110。当FETll0开启时，通过FETll0漏极112和源极113的电压VDS会从大约等于Vin的数值降至几乎为零，进而一导致Vin与绕组118藕合。当FETll0断开时，电压VDS会从大约等于零的数值增至大约等于Vin的数值，进而导致绕组118中不会出现较高的电压。出现一系列此类开关操作周期，具体如图2中时序图30中所述。在各个时间点31（如图中所示），FETll0会开启，电压VDS从大约等于Vin的数值降至几乎为零。在各个时间点33，FETll0会断开，电压VDS恢复至大约等于Vin。由于开启了FETll0，通过绕组118和FETll0的电流IDS开始斜升，如图2中时序图40所示。这种情况会持续一段时间td，直至速率相对较低时犯，而电流则取决于变压器120的连续部分。在时间犯和时间33之间，变压器120的连续部分几乎完全饱和，为此，电感取决于变压器120芯体的间隙部分，其结果是，电感更低。为此，通过绕组118和FETll0的电流IDS会以较高的速率提升。在这种情祝下，阶梯气隙变压器120会导致在一段时间内td通过FETll0的电流量减少，防止在FETll0完全开启之前通过FETll0的电流出现功率损耗。开启FETll0后，变压器120芯体的气隙部分可以增加通过FETll0的电流。
权利要求1相对于证据5的区别特征是：一种自激推挽式变换器，包括一变压器，所述的变压器的闭合磁心或铁心由主部和局部组成，所述的局部在相同的由小到大的磁场激励下比所述的主部先达到磁饱和；所述的主部和所述的局部材质相同，所述的局部包括一个或一个以上，所述的局部长度之和为总磁路长度八分之一以下，且截面积介于所述的主部的截面积80％以下、4％以上。
基于上述区别特征，权利要求1实际要解决的技术问题是：降低推挽变换时的工作消耗，提高变换效率。
请求人认为：证据5公开了缺口磁芯的结构，是用于反激电路防止感应电流和电压峰值损害晶体管，因此将其用于自激推挽式变换器解决尖峰电流的问题也是容易想到的，将其用于自激推挽式变换器自然会得到其他的技术特征，证据6、7分别公开了自激推挽变换器的工作原理，即自激推挽变换器的磁心工作在第一和第三象限，仅在瞬间达到第一象限饱和点和第三象限饱和点，给出了相应的技术启示。
对此，合议组认为：证据5公开的是一种反激变换器，其工作原理与本专利的自激推挽式变换器存在不同，该缺口磁芯在反激变换器起作用的机理是，在开关管刚开启时，电流取决于变压器120磁芯的连续部分，上升缓慢，而持续一段时间td后，连续部分饱和，电感取决于磁芯的间隙部分，电感更低，电流会以较高速度上升，在开关管完全开启之前的时间td内，电流量减少功率损耗减少，开启之后气隙部分增加通过开关的电流。其解决的是开关管的开通损耗，与本专利减少工作损耗的出发点和方法并不相同。而本专利解决问题的出发点是减少变压器磁芯的工作损耗，使其未完全饱和即翻转，从而减少工作损耗，进而减少饱和状态下的尖峰电流（即现有技术证据6中所称的尖峰电流），因此，即便现有技术中存在对于Royer振荡器尖峰电流危害的记载，但其明确的解决方案是串联一个电容或者加一个电感，并没有给出任何采用缺口磁芯的技术启示，如果从证据5作为出发点重构发明时，本领域技术人员从现有技术中无法得到采用缺口磁芯可以减少工作损耗的技术启示，或者说即便从现有技术得到减少尖峰电流的技术启示，本领域技术人员也无法意识到该缺口磁芯的技术手段还能解决减少工作损耗的技术问题，因此证据5中没有给出任何可以将缺口磁芯用于自激推挽式变换器的改进动机。
同时，证据6公开了（参见第二章第二节，第44页图2-20（a），第46页，第50页）自激推挽变换器的工作原理，变压器铁心矩磁材料的磁滞回线，当此电流达到集电极电流最大值时，相当于BG1的工作点到达图2-21中的点4， 变压器铁心工作在磁滞回线上点5。这时Ic1由于受到Ibl的限制，Ic1就不在增加了，所以点4叫临界饱和点。由于Icl不再增大，磁通也不变化，各绕组上的感应电压瞬间等于零……BG1很快脱离饱和区进入放大区趋向截止区。
证据7公开了（参见167页图6．22（b））：自激推挽变换器工作在第一和第三象限时分别出现磁心饱和的现象。当工作点到达磁滞回线的E点时，磁心饱和，磁导率几乎不在变化，Ql基极绕组与集电极绕组藕合而产生的电压突然消失，基极电流也迅速下降到零。
可见证据6、7仅公开了自激推挽变换器的工作原理，而没有给出任何将该缺口磁芯用于自激推挽式变换器解决减少工作损耗的技术启示。并且也没有相关证据证明上述区别特征属于本领域的公知常识。
因此，权利要求1相对于证据5、6和公知常识的结合，或者证据5、7和公知常识的结合具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
5.1.3、以证据8为最接近现有技术
证据8公开一种包括闭合铁芯的电流互感器（参见说明书第【0011】段）并具体公开了：该电流互感器的闭合铁芯上有至少一个凹槽，使凹槽处铁芯的截面积小于所述闭合铁芯的平均磁路截面积。
请求人认为：由于证据1和证据5均给出了解决本专利技术问题的技术启示，证据6或7公开了自激推挽变换器的工作原理，并且证据8公开的铁芯结构与证据1和证据5中的磁心或铁芯结构均具有一定的相似性（即均为闭合磁心且包含粗部及细部），因此，本领域技术人员在面对本专利技术问题时，很容易将证据8、证据1／5、证据6／7和公知常识相结合，得到权利要求1的技术方案。
对此，合议组认为：证据8仅公开了电流互感器截面积尺寸的相关技术内容，也未给出任何技术启示，可以将该缺口磁芯用于自激推挽式变换器解决减少工作损耗的问题。并且也没有相关证据证明上述区别特征属于本领域的公知常识。证据1、5、6、7参见上述评述，也未给出任何技术启示。
因此，权利要求1相对于证据8、1或5、6或7和公知常识的结合不具备创造性的理由不成立，权利要求1符合专利法第22条第3款的规定。
5.2、权利要求2-8的创造性
请求人主张：权利要求2的附加技术特征被证据5和公知常识结合公开，或被证据8公开，权利要求3的附加技术特征被证据8公开，权利要求4、6的附加技术特征属于公知常识，权利要求5的附加技术特征被证据5公开，或者证据8公开，或者证据1和公知常识结合公开，权利要求7的附加技术特征被证据1和5结合公开，或被证据5公开，或被证据8公开，或者属于公知常识，权利要求8除引用关系外的技术特征被证据1和5结合公开，或被证据5公开，或被证据8公开，或者属于公知常识。
而从属权利要求2-7直接或间接引用权利要求1，权利要求8包括权利要求1的全部技术特征，因此，当权利要求1相对于请求人主张的证据组合方式均具备创造性的情况下，权利要求2-8相对于上述证据组合方式也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上所述，请求人主张的所有无效理由不成立。
基于上述理由，合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持201110436359.X号发明专利权有效。
当事人对本决定不服的，可以根据专利法第46条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人作为第三人参加诉讼。
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