KR20180090390A

KR20180090390A - 연료펌프 모터의 라미네이트 카본 브러시

Info

Publication number: KR20180090390A
Application number: KR1020187022143A
Authority: KR
Inventors: 마코토 니시노; 유야 니시노
Original assignee: 도라이스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2018-08-10
Anticipated expiration: 2035-07-16
Also published as: EP3171493A1; CN106537736B; EP3171493A4; US20170163131A1; JPWO2016010104A1; CN106537736A; JP6549120B2; KR101990756B1; US10270322B2; KR20170020331A; EP3171493B1; WO2016010104A1

Abstract

본 발명은 액체연료에서 정류자형 디스크의 슬라이딩 표면에서 슬라이딩하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시에 관한 것으로, 상기 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시는 저저항층과 고저항층의 적어도 두 개의 층을 포함한다.
상기 저저항층과 고저항층의 적어도 두 개의 층에 대하여, 상기 정류자 회전의 환형방향을 따라 브러시의 환형 방향 저항은 상기 정류자의 방사상 방향과 상기 정류자의 슬라이딩 표면 방향의 직각 방향으로의 비환형 방향 저항보다 크고, 상기 고저항층의 비환형방향 저항은 90,000μΩ㎝와 같거나 높은 것을 특징으로 한다.

Description

연료펌프 모터의 라미네이트 카본 브러시{LAMINATE CARBON BRUSH FOR FUEL PUMP MOTOR}

본 발명은 연료펌프 모터의 라미네이트 카본 브러시에 관한 것이다.

연료펌프 모터의 카본브러시는 액체연료에 사용되는 것으로 정류자에서 슬라이드한다. 상기 액체연료는 상기 브러시와 정류자 사이에 마련되고, 그들 사이에 전기적 접촉은 안정적이지 않다. 그러므로, 스파크 방전이 상기 브러시와 정류자 사이에 종종 일어나고, 특히 상기 브러시와 정류자의 한 세그먼트가 분리되는 슬라이딩 단부에서 일어난다. 상기 스파크 방전은 각각의 상기 정류자와 브러시의 슬라이딩 단부의 손상과 드랍오프(dropped off)를 야기한다. 그러므로, 그들의 슬라이딩면은 균일하지 않다(uneven).

그래서 그들의 접촉면은 더욱 안정적이지 않고 보다 큰 스파크 방전이 일어난다. 그러므로 상기 정류자와 브러시는 빠르게 그리고 비정상적으로 이루어지며, 즉 결과적으로 이른바 "이상마모(abnormal WEAR)" 라 한다.

상기 정류자와 브러시의 사용연한은 연료펌프의 가장 중요한 기능요소 중의 하나이다.

그러나 최근에는 다양한 종류의 연료가 이용되기 때문에 연료펌프 모터는 크기면에서 최소화되고 높은 출력이 요구되며, 상기 연료펌프 모터는 높은 부하하에서 종종 이용된다. 그러므로, 스파크 방전 때문에 이상마모를 방지하는 것이 필요하다.

상기와 같은 이상마모를 방지하는 기초적인 측정은 스파크 방전의 일어남을 억제(suppresse)하는 것이다. 상기와 같은 이상마모를 방지하기 위해, 브러시 또는 정류자에 다양한 첨가제를 첨가하는 것이 연구된다. 그러나 스파크 방전의 마모(wear)저항과 억제에서의 개선이 동일하지 않다.

이하에서 관련된 선행기술이 설명된다. 특허문허 1(JP 2012-50276A)는 저저항층과 고저항층을 포함하는 두 개의 층을 갖는 레진 결합 라미네이티드 카본 브러시(a two layer resin bonded laminated carbon brush)를 제안한다.

여기서 "레진 결합(resin bonded)"은 바인더(binder)로써 작용하는 비카본 합성레진(an uncarbonized synthetic resin)이 작용하는 것이다. 카본브러시는 몰딩 동안에 프레스 방향에 의해 결정되는 저항에서의 비등방성(anisotropy)을 갖는다. 일반적으로 프레스 방향을 따라 저항은 높고 상기 프레스 방향과 평면 수직방향으로의 저항은 낮다.

특허문헌 1에 따르는 카본브러시는 실린더형 정류자에서 슬라이드 한다. 상기 정류자의 축방향에 따른 그것의 저항은 높아지고, 축방향에 수직방향을 따르는 저항은 낮아진다. 상기 고저항층의 저항은, 예를 들면 상기 정류자의 환형 방향을 따라 71,000μΩ㎝이고, 축방향을 따라 예를 들면 760,000μΩ㎝ 이다. 특허문서 1에 따라 카본브러시는 연료펌프모터 용도가 아니고 스파크 방전은 더 이상 고려되지 않음을 알아두어야 한다.

선행기술

특허문헌1 : JP 2012-50276A

본 발명의 목적은 액체 연료 내에서 스파크 방전을 방지하고 라미네이티드 카본 브러쉬의 이상마모(abnormal WEAR)를 방지하고자 하는 것이다.

본 발명에 의한 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시는 액체연료에서 정류자형 디스크의 슬라이딩 표면에서 슬라이딩하며,

저저항층과 고저항층의 적어도 두 개의 층과;

상기 저저항층과 고저항층의 적어도 두 개의 층에 대하여, 상기 정류자 회전의 환형방향을 따라 브러시의 환형 방향 저항은 상기 정류자의 방사상 방향과 상기 정류자의 슬라이딩 표면 방향의 직각 방향으로의 비환형 방향 저항보다 크고, 상기 고저항층의 비환형방향 저항은 90,000μΩ㎝와 같거나 높다.

본 발명에 의한 액체펌프 모터용 라미네이트 카본 브러쉬는 슬라이딩 방향을 따라 후단측의 고저항층 및 슬라이딩 방향을 따라 전단측의 저저항층을 포함하는 적어도 두 개의 레이어를 갖는다.

또 다른 고저항층이 전단측에 제공되고 저저항층이 상기 슬라이드 방향을 따라 상기 중앙부에 제공될 때, 상기 카본 브러쉬는 세 개 또는 그 이상의 층을 포함할 수 있다.

상기 카본 브러쉬가 세그먼트를 남겨졌을 때(leave), 상기 카본 브러시와 정류자 사이의 세그먼트 사이에 저항이 점차 증가하도록, 고저항층은 상기 슬라이딩 방향을 따라 후단에 제공된다. 그러므로 스파크 방전이 방지된다. 라미네이트 카본 브러쉬는 이미 잘 알려져 있다.

상기 정류자의 환형 방향으로의 상기 정류자의 슬라이딩 모션에 따른 전단과 후단의 부가적인 관계는 슬라이딩 방향을 결정한다. 상기 환형 방향과 수직인 방향(direction perpendicular )은 비환형 방향(the non-circular direction)이고 상기 정류자의 방사상 방향(the radial direction of the commutator )이다.

상기 슬라이딩 표면과 직교방향(The direction orthogonal)은 비환형 방향이다. 상기 카본 브러쉬의 저항은 몰딩 동안 프레스 방향(the press direction)이다. 상기 프레스 방향과 평행방향(the direction parallel)을 따라 저항은 높고 프레스 방향은 사용중에 환형방향과 수평으로 이루어진다. 상기 프레스 방향과 수직방향(the directions perpendicular)을 따라 저항은 낮고 그들 방향은 사용하는 동안 비환형방향이다. 상기 프레스 방향과 두 개의 수직방향을 따르는 저항은 기본적으로 동일하다. 그러므로 비환형 방향을 따르는 저항, 정류자의 방사상 방향 및 상기 슬라이딩 표면과 직교방향은 기본적으로 동일하다.

상기 카본 브러쉬는 슬라이드 방향을 따라 후단에 고저항층을 가지며, 저저항층과 고저항층에서의 환형 방향 저항은 비환형 방향 저항 보다 크다. 따라서 상기 슬라이딩 방향을 따라 카본 브러쉬의 후단 방향으로 환형 방향으로 연장하는 경로의 전기 전도도는 낮다. 바람직하게 정류자는 디스크형과 환형이고 정류자의 슬라이딩면은 환형이다. 또한 보다 바람직하게 상기 정류자의 슬라이딩면은 카본으로 제조되고 정류자는 환형 디스크의 방사선 바향을 따라 다수의 세그먼트로 분할된다.

본 발명에 따르면, 카본브러쉬의 환형방향 저항, 즉 정류자의 환형방향으로 따르는 저항은 정류자의 방사선 방향을 따르는 저항과 정류자의 표면에 수직인방향으로 따르는 저항 보다 높게 만들어진다. 상기 카본 브러쉬는 압력 방향에 따르는 저항에서 이방성(anisotropy)을 갖는다.

상기 정류자의 환형 방향에 평행하게 프레싱 될 때, 환형방향을 따르는 결과저항은 비환형방향을 따라는 저항 보다 4배 또는 더 높다. 상기 환형방향을 따르는 높은 저항을 만드는 것에 의해, 저저항층으로부터 더 높은 저항층을 통한 정류자의 세그먼트까지 흐르는 전류는 감소되고, 그로 인해 스파크 방전이 억제된다(suppress).

도1은 정류자와 함께 이루어지는 실시예에 따른 연료펌프 모터용 라미네이트 카본 브러쉬를 도시한 측면도이다.
도2는 정류자와 함께 이루어지는 실시예에 따른 연료펌프 모터용 라미네이트 카본 브러쉬를 도시한 평면도이다.
도3은 이하의 실시예에 따른 연료펌프 모터용 라미네이트 카본 브러쉬의 제조공정을 도시한 것이다.
1) 고저항 재료의 채움(filling),
2) 저저항 재료의 채움,
3) 프레싱(Pressing)
4) 열가소성 수지 보다 용융점이 동일하거나 높은 온도에서의 열처리(thermal processing)
5) 컷팅(Cutting)
6) 리드와이어의 결합(the attachment of a lead wire)
도4는 연료펌프 모터가 DC 전압 18V 로 동작될 때, 라미네이트 카본 브러쉬와 정류자 사이에 발생되는 스파크 방전 에너지를 도시한 것이다.
도5는 도4에 도시된 테스트 후에 브러쉬 a의 슬라이딩 표면을 도시한 사진이다.
도6은 도4에 도시된 테스트 후에 브러쉬 c의 슬라이딩 표면을 도시한 사진이다.
도7은 도4에 도시된 테스트 후에 브러쉬 d의 슬라이딩 표면을 도시한 사진이다.

도4에 도시된 바와 같이, 고저항층의 저항을 증가하여(비환형저항을 따르는 저항), 스파크 에너지는, 카본브러쉬가 연료펌프 모터로 내장될 때(built into), 감소된다. 특히 70,000μΩ㎝ 에서 100,000μΩ㎝ 까지의 고저항층의 저항을 증가하여 스파크 방전은 완전하게 방지된다.

상기 저항의 상한(the upper limit)이 중요한 의미를 가지지는 않지만, 절연층은 고저항층과 같이 작동하지 않는다. 그러므로 예를 들어 저항은 동일하거나 800,000μΩ㎝까지 또는 보다 작게 만들어진다. 그리고 다시 예를 들면 상기 환형방향을 따라 상기 고저항층의 저항은 비환형 방향을 따르는 저항보다 높거나 두 배이고 약 5배까지 높다.

바람직하게, 고저항층은 활석(talc), 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide), 이황화 텅스텐(tungsten disulfide), 질화붕소(boron nitride), 삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide), 운모(mica), 카올린(kaolin), 및 녹점토(smectite)와 같은 적어도 절연무기물층 화합물을 포함한다. 상기 절연무기물층 화합물의 한 종류 또는 절연무기물층 화합물의 다양한 종류가 포함될 수 있다.

예를 들면 녹점토(smectite)와는 몬모릴론석(montmorillonite), beidellite(바이델라이트), 논트로나이트(nontronite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite), 소코나이트(sauconite) 또는 스티븐사이트(stevensite)가 될 수 있다.

상기 절연무기물층 화합물은 낮은 강도(low hardness)를 가지고 있어서 브러쉬 또는 정류자를 웨어하지는 않고, 절연성질(insulating properties) 때문에 높은 저항층의 저항을 만들어 낸다.

고저항층에서 셀프-윤활 절연무기물층 화합물(A self-lubricating insulative inorganic layered compound)은 브러쉬와 정류자의 웨어를 더 감소한다. 예를 들어 재료는 활석(talc), 이황화 텅스텐(tungsten disulfide), 질화붕소(boron nitride), 삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide) 및 운모(mica)

를 포함한다.

상기 고저항층의 저항은 파우더와 같은 절연무기물층 화합물에 의해 증가될 수 있다. 또한 상기 저항은 그래파이트에 아몰퍼스 카본을 추가하고(adding amorphous carbon to graphite), 그래파이트 또는 아몰퍼스 카본의 파티클 사이즈를 변경하고(changing the particle size of graphite or amorphous carbon), 레진 바인더 함량을 변경(changing the resin binder content )하여 변경될 수 있다. 저항이 100,000μΩ㎝ 보다 크거나 같은 고저항층의 비환형 방향 저항을 만들기 위해 상술한 첨가물의 10 질량%(mass%) 작고 70 질량%(mass%) 보다 크지 않은 첨가물이 고저항층에 포함될 수 있다.

상술한 첨가제 중 가장 바람직한 첨가제는 낮은 경도를 갖는 활석(talc) 이다.

바람직하게 저저항층과 고저항층은 열가소성 레진을 포함할 수 있다. 특히

바인더로써 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, (PPS)), 폴리에텔에텔 케톤(polyether ether ketone, (PEEK)), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, (PTFE)), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, (POM)), 또는 폴리아미드(polyimide, (PI))와 같이 가솔린이나 알코올에 열적 내구성 및 화학적 내구성(thermal durability and chemical durability)을 갖는 것을 포함할 수 있다.

상기 열가소성 레진은, 높은 열적 내구성으로 인해 가솔린과 알코올에 높은 내구성을 가지며 액체 연료에서의 사용에 적합하기 때문에 열적으로 안정적이다. 상기 저저항층의 저항은 바람직하게는 낮다. 상기 저저항층의 비환형 방향 저항은 바람직하게 10,000μΩ㎝와 같거나 낮아야 한다. 예컨대 500μΩ㎝ 보다 낮지 않아야 하고 10,000μΩ㎝ 보다 높지 않아야 한다.

상기 저저항층의 환형 방향 저항은 예를 들면 비환형 방향 저항의 약 5배이고, 바람직하게는 50,000μΩ㎝ 보다 같거나 낮아야 한다. 보다 바람직하게는 2500μΩ㎝ 보다 낮지 않아야 하고 50,000μΩ㎝ 보다 높지 않아야 한다. 본 발명에 의하면 연료펌프모터에서의 라미네이트 카본 브러쉬와 정류자의 이상마모(abnormal WEAR) 는 스파크 방전을 방지하기 위해 보호된다.

본 발명을 실시하는 가장 바람직한 실시예가 이하에서 구체적으로 설명된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

실시예

연료펌프 모터용 라미네이트 카본브러쉬 구조

도1과 도2는 연료펌프 모터용 카본 브러쉬(2)를 도시한 것으로 상기 카본 브러쉬는 정류자(20)에서 슬라이드한다. 상기 카본 브러쉬(20)는 저저항층(4)과 고저항층(6)을 포함하며, 상기 저저항층은 슬라이딩 방향을 따라 전단(5)에서 중앙부까지 연장하고, 상기 고저항층은 슬라이딩 방향을 따라 중앙부에서 후단(9)까지 연장한다. 리드와이어(8)는 상기 저저항층(4)에 결합된다. 상기 저저항층(4)과 상기 고저항층(5)의 두께 비율은 바람직하게 10:1 내지 2:1 이고, 상기 카본 브러쉬의 슬라이딩 방향을 따라, 즉 전단방향으로 전단(5)과, 슬라이딩 방향을 따라, 즉 후단방향으로 후단(9)은 상기 정류자(20)의 방사선 방향을 따라 절단된다.

상기 정류자(20)는 환형과 디스크형이다.

상기 정류자(20)의 전면에서 상기 정류자의 슬라이딩 표면은 카본으로 제작된다. 예를 들면 상기 정류자는 원주형 방향을 따라 다수의 세그먼트(22)로 절단된다.

갭(24)이 세그먼트(22,26) 사이에 제공되고 중앙홀을 표시한다. 상기 정류자(20)의 회전방향은 도1과 도2에 도시된 하얀색 화살표에 의해 지시된다. 상기 카본브러쉬(2)와 관련하여, 상기 회전방향에 대한 평행한 방향은 x-방향(x-direction)으로써 표시되고, 상기 정류자의 슬라이딩 표면(23)을 따르는 연장방향과 상기 x-방향에 대한 수직방향은 y방향(y direction)으로 표시되고, 상기 정류자의 슬라이딩 표면(23)의 직교방향은 z방향(z direction)으로 표시된다.

상기 y방향과 z방향은 비환형 방향이다. 상기 카본 브러쉬(2)의 저저항층(4)과 고저항층(6)은 각각 y방향과 z방향을 따르는 저항 보다 약 4배 높은 x-방향을 따르는 z 방향 저항을 가지며, 상기 y방향과 z방향을 따르는 저항은 기본적으로 동일하다. 상기 고저항층(6)에서 x 방향을 따르는 저항은 y방향과 z방향을 따르는 저항 보다 4배이거나 높다. 또는 5 배이거나 높다. 도면부호 29는 세그먼트의 슬라이딩 방향을 따르는 후단이다.

도1과 도2에서 상기 고저항층(6)은 세그먼트(22a)로부터 단지 제거되고, 상기 저저항층(4)은 세그먼트(22b)와 접촉할 수 있도록 구성된다. 상기 x 방향을 따르는 저항은 높기 때문에, 고저항층을 통하는 상기 세그먼트(22a)로부터 저저항층(4)까지의 전류경로의 저항은 높다. 그러므로 상기 고저항층(6)과 세그먼트(22a) 사이의 전류흐름은 감소되고, 스파크 방전이 일어나는 것이 억제된다.

상기 저저항층(4)의 저항 보다 높은 고저항층(6)의 저항을 구성하여, 상기 전류는, 상기 카본 브러쉬(2)가 상기 세그먼트(22)로부터 멀어질 때, 점차 감소하게 된다. 그래서 스파크 방전이 방지된다. 일반적으로 연료펌프 모터용 저저항층(4)의 저항은 10,000μΩ㎝ 가 바람직하고 본 발명의 실시예에서는 2,000μΩ㎝ 이다.

상기 저항은 비환형 방향을 따르는 것을 의미하고 그렇지 않은 경우 다른 형태임을 명시해야 한다. 그러나 종래기술에서 라미네이트 카본 브러쉬에 의한 스파크 방전의 방지는 고려된 바가 없으며, 스파크 방전을 방지하기 위해 고저항층(6)의 저항의 충분한 범위가 명확하게 기재되지 않았다. 그러므로 본 발명의 발명자는 이하의 방법으로 고저항층(6)의 다양항 저항을 갖는 라미네이트 카본 브러쉬를 제조하였고, 어떻게 스파크 방전이 발생하는 지 관찰하였다.

카본브러쉬의 제조

30μm 평균 입자크기(an average particle size of 30μm)를 갖는 92 질량%의 천연 그래파이트(92 mass% natural graphite)과 10μm 평균 입자크기(an average particle size of 10μm)를 갖는 8질량%(mass%)의 열가소성 레진 파우더(thermoplastic resin (PPS) powder)가 혼합되고, 상기 혼합된 입자크기가 조정되며, 100μm를 갖는 평균입자 크기(an average particle size of 100μm)를 갖는 저저항층의 혼합된 파우더가 마련된다. 고저항층으로, 30μm 평균 입자크기(an average particle size of 30μm)를 갖는 56 질량%의 천연 그래파이트(56 mass% natural graphite)과 70μm 평균 입자크기(an average particle size of 70μm)를 갖는 8질량%의 아몰퍼스 카본(8 mass% amorphous carbon)과, 페놀수지 용액(phenol resin solution)이 마련된다.

더해진 상기 페놀수지의 양은 고저항층 재료의 총량의 8질량%이다.

상술한 혼합된 파우더의 72질량%, 10μm 평균 입자크기(an average particle size of 10μm)를 갖는 4질량%(mass%)의 열가소성 파우더(thermoplastic resin (PPS) powder) 및 10μm 평균 입자크기(an average particle size of 10μm)를 갖는 24질량%(mass%)의 활석 파우더(talc powder)가 혼합된다.

상기 혼합된 입자크기가 조정되며, 150μm를 갖는 평균입자 크기(an average particle size of 150μm)를 갖는 고저항층의 혼합된 파우더가 얻어진다.

상기 활석(Talc)은 유기물 절연체이고, 가솔린 및 알코올과 같은 연료에서 안정적이고 낮은 모스경도(Mohs hardness)를 가지며 자기윤활(self-lubricating)이 가능하다.

상기 고저항층에서 활석 함유량(the amount of talc content)은 저항을 변경하기 하도록 변경되며, 따라서 다양한 저항을 가지는 고저항층의 혼합된 파우더가 얻어진다. 또한 아몰퍼스 카본 함량, 그래파이트와 아몰퍼스 카본의 입자크기 등은 고저항층의 저항을 변경하도록 변경된다. 또한 활석(talc), 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide), 이황화 텅스텐(tungsten disulfide), 질화붕소(boron nitride), 삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide) 및 운모(mica) 대신에 포함하는 고저항층의 혼합된 파우더가 얻어진다. 저항이 활석 함유(talc content)를 변경하지 않고 다른 방법에 의해 조정될 수 있을 지라도, 낮은 경도를 갖는 활석(talc)은 브러쉬와 정류자의 마모량(the amount of wears)을 감소한다.

상기 카본 브러쉬는 도3에 도시된 바와 같이 제작된다. 고정식 몰드(30)과 하부 이동식 몰드(31)로 구성되는 몰드는 상기 고저항층의 혼합 파우더(32)로 채워지고, 상기 저저항층의 혼합 파우더(34)가 상부에 채워진다. 그리고 상부 이동식 몰드(35)가 압축몰딩(compression molding )으로 하부에 마련된다. 압축방향은 고저항층의 혼합 파우더(32)와 저저항층의 혼합 파우더(34) 사이 인터페이스와 직교한다. 상기 압축몰딩 후에, 몰드 피스(the molded pieces)는 300°C 로 가열되고, 상기 300°C 는 PPS (the thermoplastic resin)의 용융점(the melting point (280°C)) 보다 높은 것이다. 그러므로 상기 재료 파우더는 PPS 바인더에 의해 결합된다. 이 때 상기 몰드 피스는 상기 정류자의 모양에 따라 형성되고, 리드 와이어(8)가 결합되고 그러므로 상기 카본 브러쉬(2)가 형성된다.

테스트

상기 제조된 카본 브러쉬(2)는 일반적인 가솔린에서 작동되고 연료펌프 모터에 장착된다. 고출력을 갖는 연료 펌프 모터를 작동하고 용이하게 스파크 방전을 일으키기 위해, 연료펌프 모터는 18V의 파워서플라이에 의해 한시간 동안 작동되며, 상기 18V 는 일반적인 12V 파워서플라이 보다 높은 것이다. 상기 카본 브러쉬(2)의 고저항층의 저항(비환형 방향 저항)은 활석 함유량(the amount of talc content)과 함께 2000μΩ㎝(오직 저저항층을 갖는 단일층 브러쉬의 저항) 내지235,000μΩ㎝ 범위 내에서 변환된다.

스파크 노이즈는 전류프로브 및 오실로스코프에 의해 측정되고, 스파크 에너지는 상기 스파크 노이즈에 기초해서 계산된다. 부가하여 테스트 후에 카본 브러쉬의 슬라이딩 표면(정류자와의 접촉표면)이 관찰된다.

도4와 표1은 그 결과를 도시한다. 상기 고저항층(6)의 저항이 약 70,000 μΩ㎝ 의 저항과 같거나 낮을 때, 스파크 방전이 일어난다. 그러나 상기 고저항층(6)의 저항이 100,000μΩ㎝ 의 저항 보다 크거나 같을 때, 스파크 방전은 발생하지 않는다. 즉, 스파크 방전의 발생은 70,000μΩ㎝ 와 100,000μΩ㎝ 사이의 고저항층(6)의 저항에 따라 임의적으로 변경될 수 있다.

상기 테스트 후에 샘플 a, c 및 d의 슬라이딩 표면이 도5, 6 및 7에 도시된다. 샘플 a(도5) 와 샘플 c(도6)은 도면들의 후단에서 현저할 만하게 거친 슬라이딩 표면을 갖는다. 그러나 샘플 d(도 7)은 후단에서 부드러운 슬라이딩 표면을 갖고 스파크 방전에 의한 웨어가 관찰되지 않는다. 부가하여 압축을 변경하여 정류자의 방사상 방향을 따라 저항을 갖는 샘플 g 에서 스파크 방전이 일어나는 동안, 압축방향과 다른 조건에서의 동일한 제작을 갖는 샘플 d 에서는 스파크 방전이 일어나지 않는다. 이것은 스파크 방전이 환형방향을 따르는 저항을 증가시키는 것에 의해 억제될 수 있다는 것을 의미한다.

[표1]

* 활석 함유(talc content)의 단위는 질량 % 이다.

* 상기 고저항층의 저항 단위는 μΩ㎝ 이고, 비압축방향과 압축방향을 따르는 저항이 보여진다.

* 스파크 에너지의 단위는 μΩ㎝ 이다.

* 상기 브러쉬와 정류자의 웨어의 량의 단위는 mm 이다.

* 샘플 g 는 비교예이며, y 방향(비환형 방향)을 형성하는 압축방향은 저항을 증가한다. 다른 관점에서, 위 샘플은 샘플 d 와 동일하다.

* 샘플 g 와 다른 샘플에서, 고저항층은 비선형 방향을 따르는 저항 보다 환형방향을 따라 약 5배 저항을 갖는다.

* 각 샘플에서, 저저항층은 비환형 방향을 따라 2000μΩ㎝ 의 저항을 가지며, 환형방향을 따라 10000μΩ㎝의 저항을 갖는다.

* 압축방향이 환형방향인 경우, 저항이 활석 함유(talc content)에 의해 조정되거나 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide)과 같은 다른 자기 윤활에 의해 조정되거나 그래파이트와 같은 물질의 입자크기에 의해 조정될 때, 고저항층의 저항이 100,000 μΩ㎝ 와 동일하거나 높은 저항이면, 스파크 방전은 일어나지 않는다.

2 ... 연료펌프 모터용 라미네이트 카본 브러쉬(laminated carbon brush for a fuel pump motor)
4 ... 저저항층(lower resistivity layer)
5 ... 슬라이딩 방향으로의 전단(front end along the sliding direction)
6 ... 고저항층(higher resistivity layer)
8 ... 리드와이어(lead wire)
9, 29 ... 슬라이딩 방향으로의 후단(rear end)
20 ... 정류자(commutator)
22 ... 세그먼트(segment)
23 ... 슬라이딩 표면(sliding surface)
24 ... 갭(gap)
26 ... 중앙홀(center hole)
30 ... 고정몰드(fixed mold)
31, 35 ... 이동식 몰드(movable mold)
32 ... 고저항층 혼합파우더(mixed powder for the higher resistivity layer)
34 ... 저저항층 혼합파우더(mixed powder for the lower resistivity layer)

Claims

액체연료에서 정류자형 디스크의 슬라이딩 표면에서 슬라이딩하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시에 있어서,
저저항층과 고저항층의 적어도 두 개의 층과;
상기 저저항층과 고저항층의 적어도 두 개의 층에 대하여, 상기 정류자 회전의 환형방향을 따라 브러시의 환형 방향 저항은 상기 정류자의 방사상 방향과 상기 정류자의 슬라이딩 표면 방향의 직각 방향으로의 비환형 방향 저항보다 크고, 상기 고저항층의 비환형방향 저항은 90,000μΩ㎝와 같거나 높은 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제1항에 있어서,
상기 고저항층은 절연무기물층 복합체인 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제2항에 있어서,
상기 고저항층은 절연무기물층 복합체로써 절연셀프윤활 무기물층 복합체인 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제2항에 있어서,
상기 고저항층은 10 질량% 보다 적지 않고 70 질량% 보다 크지 않은 양의 절연무기물층 복합체인 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제2항에 있어서,
상기 고저항층은 활석(talc)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제1항에 있어서,
상기 저저항층과 고저항층은 적어도 열가소성 레진(thermoplastic resin)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제2항에 있어서,
상기 저저항층과 고저항층은 적어도 열가소성 레진(thermoplastic resin)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제1항에 있어서,
상기 고저항층의 비환형 방향 저항은 800,000μΩ㎝ 보다 낮거나 동일한 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제8항에 있어서,
상기 고저항층의 환형 방향 저항은 4,000,000μΩ㎝ 보다 낮거나 동일한 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제1항에 있어서,
상기 저저항층의 비환형 방향 저항은 10,000μΩ㎝ 보다 낮거나 동일한 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
제9항에 있어서,
상기 저저항층의 환형 방향 저항은 50,000μΩ㎝ 보다 낮거나 동일한 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.
상기 정류자는 환형 및 디스크형이고, 상기 정류자의 슬라이딩 표면은 환형인 것을 특징으로 하는 액체펌프모터용 라미네이트 카본 브러시.