发明创造名称：一种用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈
外观设计名称：
决定号：195583
决定日：2019-11-22
委内编号：1F276545
优先权日：
申请（专利）号：201710541535.3
申请日：2017-07-05
复审请求人：西北工业大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：潘莉
合议组组长：赵露泽
参审员：周璞
国际分类号：H02N15/00,H01F5/00
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相对于作为最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，但上述区别技术特征或是在该对比文件的基础上容易想到的，或属于本领域的公知常识，在作为最接近现有技术的对比文件基础上结合本领域公知常识得到该权利要求要求保护的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710541535.3，名称为“一种用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为西北工业大学，申请日为2017年07月05日，公开日为2017年12月01日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年12月05日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。具体理由为：权利要求1与对比文件1（“Magnetohydrodynamic Modeling and Experimental Validation of Convection Inside Electromagnetically Levitated Co-Cu Droplets”，Jonghyun Lee et al.,《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS B》，第45卷，第3期，2014年6月，第1018-1023页）相比，其区别技术特征在于，悬浮物的重量，线匝间距；上端线圈的匝数、内径的不同，下端线圈的内径不同，两个线圈的间距；外侧包裹绝缘层。但上述区别技术特征或是本领域技术人员通过有限的试验即可得到的，或是本领域技术人员的惯用手段，在对比文件1的基础上结合公知常识以获得该权利要求所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，因此权利要求1不具备创造性。权利要求2的附加技术特征是本领域技术人员在对比文件1的基础上容易想到的，因此权利要求2也不具备创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2017年07月05日提交的权利要求第1-2项、说明书第1-36段、说明书附图图1-6、说明书摘要和摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈，其特征在于包括上端线圈和下端线圈；下端线圈与上端线圈为反向串联绕制，绕匝间距为0.5～3mm；所述上端线圈为1.5～3.5匝，内径为40～65mm；所述下端线圈为6～10匝，内径为40～60mm；所述两个线圈之间的间距为10～40mm；所述绕制线圈的材料采用直径为3～9mm的空心铜导管，外侧包裹绝缘层。
2. 根据权利要求1所述用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈，其特征在于：所述下端线圈的第一匝线圈的内径大于下端其他匝线圈的内径。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年03月13日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，其中在权利要求1中加入了技术特征“实验前，电磁线圈固定于高频交流电源的输出端，调节感应圈使其姿态竖直，开启水冷循环设备，金属样品首先由支架定位在上端线圈与下端线圈之间，逐渐加大电流，直到线圈产生的电磁场足够抵消金属材料的重力，撤下支架，金属样品即可稳定悬浮”。复审请求人认为：修改后的权利要求1通过优化确定线圈的具体结构参数，使得能够悬浮0.1-0.3kg金属材料，解决了现有技术中电磁线圈浮力弱、悬浮样品质量小的技术缺陷，极大的提高了线圈的悬浮能力，对比文件1仅能悬浮0.8-1.0g质量的金属材料，其不存在需要悬浮大质量样品的动机，在对比文件1或本领域公知常识的基础上根本无法获得任何技术启示，得到权利要求1所限定的线圈参数。复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈，其特征在于包括上端线圈和下端线圈；下端线圈与上端线圈为反向串联绕制，绕匝间距为0.5～3mm；所述上端线圈为1.5～3.5匝，内径为40～65mm；所述下端线圈为6～10匝，内径为40～60mm；所述两个线圈之间的间距为10～40mm；所述绕制线圈的材料采用直径为3～9mm的空心铜导管，外侧包裹绝缘层；实验前，电磁线圈固定于高频交流电源的输出端，调节感应圈使其姿态竖直，开启水冷循环设备，金属样品首先由支架定位在上端线圈与下端线圈之间，逐渐加大电流，直到线圈产生的电磁场足够抵消金属材料的重力，撤下支架，金属样品即可稳定悬浮。
2. 根据权利要求1所述用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈，其特征在于：所述下端线圈的第一匝线圈的内径大于下端其他匝线圈的内径。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月04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，本申请和对比文件1结构基本一致，对比文件1同样是实现金属的悬浮冶炼，对比文件1的图1和第II节明确给出了两个线圈的间距、绕制材料的管径，对比文件1的质量的计算主要考虑铜的质量进行计算，而对于具体的悬浮物的质量确定，本领域技术人员知晓，与电磁线圈的尺寸有一定的关系，且对比文件1的Table I给出了，线圈尺寸、频率等与洛伦兹力的关系；此外，本申请未对适用于高真空或特定气体下进行实验限定，况且对比文件1所给的实验地点为“German Aerospace Center”，及对比文件1与本申请均为悬浮冶炼，因此，本领域技术人员可在高真空或特定气体下进行实验。因而坚持原驳回决定。
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06月27日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-2相对于对比文件1和公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对于复审请求人的意见陈述，经合议后认为：本申请与对比文件均属于磁悬浮领域，且其所采用的电磁线圈的材料和基本结构是一样的，都是采用空心铜管形成上下两个线圈，且线圈反向串联绕制，在线圈中通入交流电产生磁悬浮力，从而使金属材料能够稳定的保持在线圈之间；所不同的是线圈的尺寸参数以及所要悬浮的金属材料质量；而根据本领域的公知常识，磁悬浮力和线圈材料、尺寸、形状，输入电流的大小等有关，而对比文件1的Table I也给出了根据电磁线圈尺寸、电流大小、频率等参数来计算洛伦兹力，在此基础上，本领域技术人员可以根据实际需求，按照所需悬浮物体的具体重量，来选择铜管直径、线圈间距、匝数、内径、间距等参数以及各个参数之间的组合；这样的选择对于本领域技术人员来说无需付出创造性劳动，且技术效果也是可以预期的；对于新加入的技术特征，其对实验前的准备工作进行了限定，其对电磁线圈本身的结构并不具有限定作用，也不能使得本申请具备创造性。综上，复审申请人的意见陈述不具说服力。
复审请求人于2019年08月03日提交了意见陈述书，并对权利要求进行了修改，其中将权利要求2的附加技术特征加入到权利要求1中，并在权利要求1中加入了技术特征“用于高真空或者特定气体保护下0.1～0.3kg金属材料的无容器超洁加工与热处理，实现非接触式熔炼、焊接和热处理”；此外，还将权利要求1中的数值范围“绕匝间距为0.5～3mm；所述上端线圈为1.5～3.5匝，内径为40～65mm；所述下端线圈为6～10匝，内径为40～60mm；所述两个线圈之间的间距为10～40mm”修改为“绕匝间距为3mm或2mm；所述上端线圈为2匝，内径为45mm或54mm；所述下端线圈为10匝，内径为45mm或54mm；所述两个线圈之间的间距为30mm或50mm”。复审请求人认为：①修改后的权利要求1通过对线匝间距、上下端线圈的匝数和内径、两个线圈之间的间距以及线圈的内径和材料进行特殊限定，是的能够悬浮0.1-0.3kg金属材料，用于真空或特定气体保护下0.1-0.3kg金属材料的无容器超洁加工与热处理，实现非接触式熔炼、焊接和热处理。而对比文件1没有对线匝间距、两个线圈的间距和绕制材料的管径进行限定，说明在结构设计时没有考虑这些参数的变化对悬浮能力的影响，对比文件1解决的技术问题与本申请完全不同，且现有技术中对于悬浮线圈能够悬浮的质量都为g级别； ②修改后的权利要求1采用下端线圈的第一匝线圈的内径大于下端其他匝线圈的内径的形式，而对比文件1中下部线圈的上两组线圈的内径与下端其他线圈没有区别，只是在上两组线圈的外部增加了两组之间较大的线圈，这种绕法没有增加下端线圈的内径大小，也就无法适应更大尺寸的悬浮金属，本领域技术人员在对比文件1的基础上不会想到改变对比文件1的基本构造去得到更大金属悬浮质量的悬浮线圈。
答复复审通知书时提交的权利要求书如下：
“1. 一种用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈，其特征在于，用于高真空或者特定气体保护下0.1～0.3kg金属材料的无容器超洁加工与热处理，实现非接触式熔炼、焊接和热处理；包括上端线圈和下端线圈；下端线圈与上端线圈为反向串联绕制，绕匝间距为3mm或2mm；所述上端线圈为2匝，内径为45mm或54mm；所述下端线圈为10匝，内径为45mm或54mm；所述两个线圈之间的间距为30mm或50mm；所述绕制线圈的材料采用直径为3～9mm的空心铜导管，外侧包裹绝缘层；实验前，电磁线圈固定于高频交流电源的输出端，调节感应圈使其姿态竖直，开启水冷循环设备，金属样品首先由支架定位在上端线圈与下端线圈之间，逐渐加大电流，直到线圈产生的电磁场足够抵消金属材料的重力，撤下支架，金属样品即可稳定悬浮；所述下端线圈的第一匝线圈的内径大于下端其他匝线圈的内径。”
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
审查文本的认定
复审请求人在答复复审通知书时对申请文件进行了修改，经审查，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审决定针对的文本为：申请日2017年07月05日提交的说明书第1-36段、说明书摘要、摘要附图、说明书附图图1-6；2019年08月03日提交的权利要求第1项。
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相对于作为最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，但上述区别技术特征或是在该对比文件的基础上容易想到的，或属于本领域的公知常识，在作为最接近现有技术的对比文件基础上结合本领域公知常识得到该权利要求要求保护的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
本复审决定沿用驳回决定和复审通知书中引用的对比文件，即：
对比文件1：“Magnetohydrodynamic Modeling and Experimental Validation of Convection Inside Electromagnetically Levitated Co-Cu Droplets”，Jonghyun Lee et al.,《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS B》，第45卷，第3期，2014年6月，第1018-1023页，公开日：2014年06月30日。
权利要求1请求保护一种用于悬浮0.1～0.3kg金属材料的电磁线圈，对比文件1公开了一种用于悬浮金属材料的电磁线圈，并具体公开了如下技术特征（参见正文第II、IV、VI节，图1-4，表I）：水冷空心铜管形成圆锥或圆柱形，包括上部线圈和下部线圈，下部线圈与上部线圈为反向串联绕制，上部线圈为4匝，内径小于13mm，下部线圈为8匝，内径小于13mm；上部线圈的顶部到下部线圈的底部间距为38.5mm。在线圈中通入200kHz交流电产生磁悬浮力，则样本能够稳定保持在上部线圈和下部线圈之间（相当于电磁线圈固定于高频交流电源的输出端）；且高纯度的惰性气体通入样本四周用于防止样本过热和氧化，金属材料可以在线圈加热下融化后保持在线圈之间（可见对比文件1也是用于高真空或特定气体保护下金属材料的无容器超洁加工与热处理，并实现非接触式熔炼和热处理）。如图1所示，感应线圈姿态竖直，且下部线圈存在上两组线圈外侧的内径大于下端其他匝线圈的内径。
可见，该权利要求与对比文件1的区别技术特征是：①电磁线圈用于悬浮0.1-0.3kg金属材料，还可以实现非接触式焊接，绕匝间距为0.5-3mm，上端和下端线圈匝数、内径不同，两个线圈之间间距不同，空心铜管直径为3-9mm，外侧包裹绝缘层；②实验前，开启水冷循环设备，金属样品首先由支架定位在上端线圈与下端线圈之间，逐渐加大电流，直到线圈产生的电磁场足够抵消金属材料的重力，撤下支架，金属样品即可稳定悬浮；③下端线圈的第一匝线圈的内径大于下端其他匝线圈的内径。
基于上述区别技术特征，可确定本申请实际解决的技术问题是，如何提供合适的悬浮力；提高绝缘性，以及如何做悬浮前的准备工作。
对于区别技术特征①，根据本领域的公知常识，磁悬浮力与线圈材料、尺寸、形状，输入电流的大小等有关，且对比文件1中已经公开了，根据线圈参数，电流大小、频率，样品形状、尺寸等来计算洛伦兹力；在此基础上，本领域技术人员可以根据实际需求，按照所需悬浮物体的具体重量，来选择铜管直径、线圈间距、匝数、内径、绕匝间距等参数以及各个参数之间的组合；这样的选择对于本领域技术人员来说无需付出创造性劳动，且技术效果也是可以预期的；
而为了提供绝缘性能，空心铜导管的外侧覆盖绝缘层是本领域技术人员的惯用手段，属于本领域的公知常识。此外，将电磁线圈用于非接触式焊接也属于本领域的常规用途，将对比文件1的电磁线圈应用于非接触式焊接，对于本领域技术人员来说无需付出创造性劳动；
对于区别技术特征②，对比文件1中已经公开了铜管为水冷式，在此基础上，本领域技术人员很容易想到在实验前开启水冷循环设备；此外，将所需悬浮的样本先采用支架进行定位，等其所受重力和磁力相平衡后再撤下支架，这是本领域中放置磁悬浮样品的惯用手段，属于本领域的公知常识。
对于区别技术特征③，对比文件1中（如图1所示）已经公开了上部线圈最后一匝的内径大于其他上部线圈的内径，而下部线圈存在上两组线圈外侧的外径大于下端其他匝线圈的外径，可见，其已经给出了采用增大样品附近线圈的内径和外径来提供稳定悬浮力的技术启示；在此基础上，本领域技术人员可根据实际需要将对比文件1的下部线圈进行适当改进，使其下端线圈的第一匝线圈的内径大于下端其他匝线圈的内径，以提高悬浮金属的悬浮稳定状态。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识以获得该权利要求所要保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，因此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，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人的意见陈述，经合议后认为：
①对比文件1（参见正文第II部分）中采用铜管构成的线圈，形成上下两部分，导电样品可以被线圈产生的热能加热和融化，将高纯度惰性气体流入样本周围，防止样品过热和氧化，且通过上下两部分线圈产生的电磁力，样品可以稳定地保持在线圈之间。可见，对比文件1与本申请一样，也是在特定气体的保护下，无容器超洁加工，对金属样品进行热处理，且其所采用的电磁线圈的材料和基本结构是一样的，也能够解决相同的技术问题，所不同的是线圈的尺寸参数以及所要悬浮的金属材料质量；
而根据本领域的公知常识，磁悬浮力和线圈材料、尺寸、形状，输入电流的大小等有关，在实际应用中，为了对金属材料进行稳定的悬浮，本领域技术人员自然会考虑到各种参数对磁悬浮能力的影响；且对比文件1的Table I也给出了，根据电磁线圈尺寸，电流大小、频率等参数来计算洛伦兹力，在此基础上，本领域技术人员可以根据实际需求，按照所需悬浮物体的具体重量，来选择铜管直径、线圈间距、匝数、内径、间距等参数以及各个参数之间的组合；这样的选择对于本领域技术人员来说无需付出创造性劳动，且技术效果也是可以预期的；
②参见对比文件1的图1所示，对比文件1中已经公开了上部线圈最后一匝的内径大于其他上部线圈的内径，而下部线圈存在上两组线圈外侧的外径大于下端其他匝线圈的外径；可见，对比文件1中已经给出了采用增大样品附近线圈的内径来提供稳定悬浮力的技术启示；在此基础上，本领域技术人员可根据实际需要将对比文件1的下部线圈进行适当改进，使其下端线圈的第一匝线圈的内径大于下端其他匝线圈的内径，以提高悬浮力，从而使金属材料可以更为稳定地保持悬浮状态。
综上，复审申请人的意见陈述不具说服力。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年12月05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，复审请求人可以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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