CN110520640B - 压力坝轴承 - Google Patents

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Abstract

一种马达，所述马达被配置用于驱动离心式压缩机。所述马达包括定子、转子以及轴。所述轴由压力坝轴承(230，240)支撑。用润滑剂润滑所述压力坝轴承。所述润滑剂在所述压力坝轴承内产生润滑剂楔。所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动。所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的压力坝(232，242)并且在所述轴上施加向下的力。所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量，从而实现了更大的流体动力学稳定性。

Description

压力坝轴承
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月24日提交的美国临时专利申请号62/476,441的优先权的权益，所述美国临时专利申请的全部披露通过援引并入本文。
背景技术
建筑物可以包括暖通空调(HVAC)系统。
发明内容
本披露的一个实施方式是一种马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动离心式压缩机的马达。所述马达包括定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场。所述马达进一步包括转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转。所述马达进一步包括轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机。所述轴由压力坝轴承支撑。用润滑剂润滑所述压力坝轴承。所述润滑剂在所述压力坝轴承内形成润滑剂楔。所述润滑剂楔块在所述轴上施加向上的力。所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动。所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的压力坝。所述压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力。所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量。
本披露的另一实施方式是一种冷却器组件。所述冷却器组件包括被配置用于将液体转化成蒸气的蒸发器。所述冷却器组件进一步包括被配置用于将所述蒸气转化成液体的冷凝器。所述冷却器组件进一步包括吸入管线，所述吸入管线被配置用于将来自所述蒸发器的蒸气传送到离心式压缩机。所述冷却器组件进一步包括排出管线，所述排出管线被配置用于将来自所述离心式压缩机的蒸气传送到所述冷凝器。所述冷却器组件进一步包括马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动所述离心式压缩机的马达。所述马达包括定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场。所述马达进一步包括转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转。所述马达进一步包括轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机。所述轴由压力坝轴承支撑。用润滑剂润滑所述压力坝轴承。所述润滑剂在所述压力坝轴承内形成润滑剂楔。所述润滑剂楔块在所述轴上施加向上的力。所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动。所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的压力坝。所述压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力。所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量。
本披露的另一实施方式是一种方法。所述方法包括提供马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动离心式压缩机的马达。所述马达包括定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场。所述马达进一步包括转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转。所述马达进一步包括轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机。所述轴由压力坝轴承支撑。用润滑剂润滑所述压力坝轴承。所述润滑剂在所述压力坝轴承内形成润滑剂楔。所述润滑剂楔块在所述轴上施加向上的力。所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动。所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的压力坝。所述压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力。所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量。
附图说明
图1是冷却器组件的图。
图2是图1的冷却器组件内的感应马达的图。
图3是安装在图2的马达的驱动端处的压力坝轴承的图。
图4是图3的轴承的另一个图。
图5是图3的轴承的截面视图。
图6是安装在图2的马达的非驱动端的压力坝轴承的图。
图7是图6的轴承的另一个图。
图8是图6的轴承的截面视图。
图9是与图3的轴承和图6的轴承相关联的尺寸特性的图。
图10是与图3的轴承和图6的轴承相关联的压力分布图。
具体实施方式
总体上参考附图，示出了被配置用于驱动压缩机的马达组件。所述马达组件(在本文中可称为马达)可以包括高速感应马达，所述高速感应马达被配置用于作为冷却器组件的一部分来直接驱动离心式压缩机。所述冷却器组件可以被配置用于在HVAC系统中执行制冷剂蒸气压缩循环。所述马达包括位于马达的驱动端的第一压力坝轴承以及位于马达的非驱动端的第二压力坝轴承。所述压力坝轴承被润滑并且包括被配置用于在马达轴上施加向下的力的压力坝。所述向下的力可以平衡由形成在轴承内的润滑剂楔施加在马达轴上的向上的力。因此，所述系统具有较好的稳定性，避免了因油膜涡动等因素引起的振动。此外，所述压力坝轴承可以在范围较宽的运行速度下保持足够的刚度，以用于改善转子动力学性能。所述压力坝轴承可以延长多个不同的马达部件(例如轴、转子、定子)的寿命，并且促使冷却器组件的效率和性能的提高。
具体参照图1，示出了冷却器组件100的示例性实现方式。制冷机组100示出为包括压缩机102、冷凝器106以及蒸发器108，压缩机由马达104驱动。制冷剂在蒸气压缩循环中循环通过制冷机组100。制冷机组100还可以包括控制面板114，以对制冷机组100内的蒸气压缩循环的运行进行控制。控制面板114可以连接至电子网络，以便共享与维护、分析等相关的多种不同的数据。
马达104可以由变速驱动装置(VSD)110供电。VSD 110从交流(AC)电源(未示出)接收具有特定固定线路电压和固定线路频率的AC电力，并且向马达104提供具有可变电压和频率的电力。马达104可以是除了可以由VSD 110供电以外的任何类型的马达。例如，马达104可以是高速感应马达。压缩机102由马达104驱动，以对通过吸入管线112从蒸发器108接收的制冷剂蒸气进行压缩。压缩机102然后通过排出管线将压缩的制冷剂蒸气输送到冷凝器106。压缩机102可以是离心压缩机、螺杆压缩机、涡旋压缩机、涡轮压缩机或任何其他类型的合适的压缩机。
蒸发器108包括内部管束(未示出)、用于向内部管束供应和移除工艺流体的供应管线120和返回管线122。供应管线120和返回管线122可以经由使工艺流体循环的导管而与HVAC系统内的部件(例如，空气处理器)处于流体连通。工艺流体是用于对建筑物进行冷却的冷却液，并且可以是但不限于水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水或任何其他合适的液体。蒸发器108被配置用于在工艺流体通过蒸发器108的管束并与制冷剂交换热量时降低工艺流体的温度。通过输送到蒸发器108的制冷剂液体与工艺流体交换热量并且经历相变成为制冷剂蒸气，在蒸发器108中形成制冷剂蒸气。
由压缩机102输送到冷凝器106的制冷剂蒸气将热量传递给流体。由于与流体的热传递，制冷剂蒸气在冷凝器106中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器106的制冷剂液体流过膨胀装置并且返回到蒸发器108，以完成冷却器组件100的制冷剂循环。冷凝器106包括供应管线116和回流管线118，用于使流体在冷凝器106与HVAC系统的外部部件(例如，冷却塔)之间循环。经由回流管线118供应到冷凝器106的流体与冷凝器106中的制冷剂交换热量，并且经由供应管线116从冷凝器106中移除以完成循环。循环通过冷凝器106的流体可以是水或任何其他合适的液体。
现在参考图2，示出了马达104的更详细的图。马达104可以是被配置用于直接驱动离心式压缩机(即压缩机102)的高速感应马达。马达104示出为包括轴212、转子214和定子216。定子216被提供AC电力(例如，来自VSD 110)并且包括能够产生磁场的绕组。磁场可以引起电磁力，所述电磁力产生围绕转子214的轴线的转矩。结果，转子214和轴212开始以圆周运动旋转。轴212可以经由直接驱动机构218连接至压缩机102的叶轮220。叶轮220因此可以被配置用于高速旋转，以便提高压缩机102内制冷剂蒸气的压力。
在一些应用中，由简单的平孔式流体膜轴承支撑的轻负载转子轴可能会受到转子动力学不稳定性和振动的影响。马达104示出为包括位于马达104的驱动端的第一压力坝轴承230、以及位于马达104的非驱动端的第二压力坝轴承240。轴承230和240对轴212进行支撑，并且可以用油或其他类型的润滑剂来润滑。当马达104通电且轴212开始旋转时，轴212可以依靠在覆盖轴承230和240内侧的润滑剂薄膜上。这种润滑剂楔在轴212下方产生了相当大的将轴212向上推动的压力。此外，取决于旋转方向，润滑剂楔也可以将轴212在略微侧向的方向上推动。施加在轴212上的压力的量可以根据转子214的速度、转子214的重量、润滑剂的压力以及多种不同的其他因素而变化。当在系统中引入扰动时，轴212可能偏离其平衡位置，并且润滑剂可能引起不稳定的油膜涡动效应。油膜涡动效应可能驱使轴进入涡动路径，并且以轴212的转速的大约一半的频率产生振动。因此，马达104的某些部件会更快地磨损，并且马达104的整体性能会受到影响。为了平衡由润滑剂楔施加在轴212上的向上的力，轴承230和240包括被制造到轴承孔的上半部(即无负载的半部)中的压力坝。这些压力坝可以保持一部分润滑剂并在轴212上产生向下的力。这种流体动力学稳定力能够充分地加载润滑剂楔以平衡向上的力，从而稳定轴承230和240内的轴212。以下参考图9和图10对关于轴承230和240的压力坝设计和压力分布的更多细节进行描述。
现在参考图3，示出了压力坝轴承230的图。轴承230是包含两个凸角和两个轴向凹槽的流体动力学轴颈轴承。在图3中可以看到轴向凹槽234，然而第二轴向凹槽(即轴向凹槽236)未示出，因为第二轴向凹槽与轴向凹槽234正对(即180°)。在图3中还示出了压力坝232，所述压力坝被配置用于在马达104运行期间在轴212上产生向下的力。
现在参考图4，示出了压力坝轴承230的另一个图。图4示出了截面线400，从所述截面线处产生图5的图。现在参照图5，示出了轴向凹槽234和236两者。此外，示出了沿着轴承230的孔的顶表面的压力坝232。压力坝232被示出为具有大约140°-150°的弧长。将在下面参照图9和图10给出关于与这种结构相关联的优点的更多细节。
现在参考图6，示出了压力坝轴承240的图。轴承240也是包含两个凸角和两个轴向凹槽的流体动力学轴颈轴承。然而，类似于图3，在图6中只能看到轴向凹槽244。第二轴向凹槽(即轴向凹槽246)与轴向凹槽244正对。此外，压力坝242被示出为是沿着轴承240的孔的顶表面(即未加载的半部)。类似于压力坝232，压力坝242可以被配置用于在马达104运行期间在轴212上产生向下的力。这种向下的压力有助于平衡由轴承240内的润滑剂楔在轴212上产生的向上的压力。
现在参考图7，示出了压力坝轴承240的另一个图。类似于图4，图7示出了截面线700，从所述截面线处产生图8的图。现在参照图8，可以看到轴向凹槽244和246两者。此外，压力坝242被示出为是沿着轴承240的孔的顶表面，并且被示出为是具有大约140°-150°的弧长。将在下面参照图9和图10给出关于与这种结构相关联的优点的更多细节。
现在参考图9，示出了与示例性压力坝轴承900相关联的尺寸特性的图示。轴承900可以与轴承230和240相同或几乎相同，并且作为示例被提供，可以从所述示例推断出与轴承230和240相关联的多种不同的特征和尺寸关系。例如，轴承900被示出为包括压力坝902(例如，类似于压力坝232和242)以及两个轴向凹槽904和906(例如，类似于轴向凹槽234/236和244/246)。以下在表1中呈现了图9中所示的各个变量的描述。在表1中针对每个变量包含了与本披露一致的典型值。
Figure BDA0002236771750000061
表1：图9中所示的尺寸特性
现在参考图10，示出了与压力坝轴承230和240相关联的压力分布图1000的图。压力分布图1000被示出为包括箭头1002和1004。箭头1002表示轴212的旋转方向。在这种情况下，轴212沿逆时针方向旋转。箭头1004表示轴212在轴承孔的底部(即负载)表面上的静止重量。压力区域1008表示通过形成在轴承的负载半孔上的润滑剂楔在轴212下方形成的压力。压力区域1008被示出为略微不对称，这是因为由润滑剂楔形成的压力也在轴212上施加略微侧向的力。可以在正x方向上看到这种侧向压力增加，然而，如果轴沿顺时针方向旋转，则这种侧向压力增加将会在负x方向上。为了平衡由压力区域1008施加在轴212上的向上的力，压力坝(例如，压力坝232或242)容纳润滑剂的一部分，并且在轴承的孔的顶部表面(即，未加载表面)上产生强大的压力区域。这种压力由区域1010示出，并且在与压力坝的边缘对齐的径向方向上处于最大值1006。因为压力坝具有大约140°-150°的弧长，所以可以在负x方向上看到最大压力1006，并且可以平衡区域1008中描绘的正x方向上的一些或全部侧向压力。
从压力分布图1000可以推断，压力坝232和242增加了马达104的稳定性。因此，当各种扰动被引入系统时，不太可能发生比如油膜涡动和油膜振荡等负面效应。此外，轴承230和240可以在多种不同的马达速度下提供足够的轴承刚度，同时还提供增加的稳定性。由压力坝轴承230和240驱动的马达104的“平滑”运行使得冷却器组件100的多个不同的部件实现了更长的使用寿命并且需要更少的维护。使用压力坝轴承230和240可以促使提高冷却器组件100的整体效率和性能。
如多个不同的示例性实施例中所示出的系统和方法的构造和安排仅是说明性的。尽管本披露中仅详细描述了示例性实施例，但是许多修改都是可能的(例如，多种不同的元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装安排、材料的使用、颜色、取向等方面的变化)。例如，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且可以更改或改变分立元件的性质或数量或位置。因此，这类修改旨在被包括在本披露的范围之中。可以根据替代性实施例对任何过程或方法步骤的顺序或排序进行改变或重新排序。在不脱离本披露内容的范围的情况下，可以在示例性实施例的设计、操作条件和安排方面作出其他替代、修改、改变和省略。

Claims (23)

1.一种马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动离心式压缩机的马达，所述马达组件包括：
定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场；
转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转；以及
轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机，其中，所述轴由压力坝轴承支撑；
其中，用润滑剂润滑所述压力坝轴承，所述润滑剂在所述压力坝轴承内产生润滑剂楔，所述润滑剂楔在所述轴上施加向上的力，所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动；并且
其中，所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的压力坝，所述压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力，所述向下的力平衡所述向上的力以减小所述马达内的振动量。
2.如权利要求1所述的马达组件，其中，所述马达被配置用于直接驱动所述离心式压缩机。
3.如权利要求1所述的马达组件，其中，所述马达作为冷却器组件的一部分运行，所述冷却器组件包括被配置用于将液态制冷剂转化成制冷剂蒸气的蒸发器、以及被配置用于将所述制冷剂蒸气转化成液态制冷剂的冷凝器。
4.如权利要求3所述的马达组件，其中，所述冷却器组件进一步包括被配置用于将来自所述蒸发器的制冷剂蒸气传送到所述离心式压缩机的吸入管线、以及被配置用于将来自所述离心式压缩机的制冷剂蒸气传送到所述冷凝器的排出管线。
5.如权利要求4所述的马达组件，其中，所述离心式压缩机包括叶轮，所述叶轮连接至所述轴并且被配置用于增加所述制冷剂蒸气的压力。
6.如权利要求5所述的马达组件，其中，所述冷却器组件进一步包括变速驱动器，所述变速驱动器被配置用于向所述马达提供AC电力。
7.如权利要求1所述的马达组件，其中，所述压力坝轴承具有两个凸角。
8.如权利要求7所述的马达组件，其中，所述两个凸角中的每个凸角具有范围从11°至27°的弧长。
9.如权利要求7所述的马达组件，其中，所述两个凸角相隔180°的弧长。
10.如权利要求9所述的马达组件，其中，每个所述压力坝的深度范围从0.15毫米至0.20毫米。
11.如权利要求1所述的马达组件，其中，所述压力坝具有范围从140°至150°的弧长。
12.如权利要求1所述的马达组件，其中，所述压力坝轴承具有范围从0.08毫米至0.12毫米的间隙直径。
13.如权利要求1所述的马达组件，其中，所述润滑剂楔在所述轴上施加第一侧向力，所述第一侧向力的方向取决于所述轴的旋转方向。
14.如权利要求13所述的马达组件，其中，所述压力坝在所述轴上施加第二侧向力，所述第二侧向力是在所述第一侧向力的相反方向上施加的。
15.如权利要求1所述的马达组件，其中，所述压力坝位于所述压力坝轴承的孔的顶表面上。
16.一种冷却器组件，包括：
蒸发器，所述蒸发器被配置用于将液态制冷剂转化成制冷剂蒸气；
冷凝器，所述冷凝器被配置用于将所述制冷剂蒸气转化成所述液态制冷剂；
吸入管线，所述吸入管线被配置用于将来自所述蒸发器的制冷剂蒸气传送到离心式压缩机；
排出管线，所述排出管线被配置用于将来自所述离心式压缩机的制冷剂蒸气传送到所述冷凝器；以及
马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动所述离心式压缩机的马达，所述马达组件包括：
定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场；
转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转；以及
轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机，其中，所述轴由压力坝轴承支撑；
其中，用润滑剂润滑所述压力坝轴承，所述润滑剂在所述压力坝轴承内产生润滑剂楔，所述润滑剂楔在所述轴上施加向上的力，所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动；并且
其中，所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的压力坝，所述压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力，所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量。
17.如权利要求16所述的冷却器组件，其中，所述压力坝的深度范围从0.15毫米至0.20毫米。
18.如权利要求16所述的冷却器组件，其中，所述压力坝具有范围从140°至150°的弧长。
19.如权利要求16所述的冷却器组件，其中，所述润滑剂楔在所述轴上施加第一侧向力，所述第一侧向力的方向取决于所述轴的旋转方向，并且其中，所述压力坝在所述轴上施加第二侧向力，所述第二侧向力是在所述第一侧向力的相反方向上施加的。
20.一种用于驱动冷却器组件的离心式压缩机的方法，包括：
提供马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动离心式压缩机的马达，所述马达组件包括：
定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场；
转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转；以及
轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机，其中，所述轴由压力坝轴承支撑；
其中，用润滑剂润滑所述压力坝轴承，所述润滑剂在所述压力坝轴承内产生润滑剂楔，所述润滑剂楔在所述轴上施加向上的力，所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动；并且
其中，所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的压力坝，所述压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力，所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量。
21.一种马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动离心式压缩机的马达，所述马达组件包括：
定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场；
转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转；以及
轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机，其中，所述轴由压力坝轴承支撑；
其中，用润滑剂润滑所述压力坝轴承，所述润滑剂在所述压力坝轴承内产生润滑剂楔，所述润滑剂楔在所述轴上施加向上的力，所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动；
其中，所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的仅一个压力坝，所述仅一个压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力，所述向下的力平衡所述向上的力以减小所述马达内的振动量；并且所述仅一个压力坝具有范围从140°至150°的弧长。
22.一种冷却器组件，包括：
蒸发器，所述蒸发器被配置用于将液态制冷剂转化成制冷剂蒸气；
冷凝器，所述冷凝器被配置用于将所述制冷剂蒸气转化成所述液态制冷剂；
吸入管线，所述吸入管线被配置用于将来自所述蒸发器的制冷剂蒸气传送到离心式压缩机；
排出管线，所述排出管线被配置用于将来自所述离心式压缩机的制冷剂蒸气传送到所述冷凝器；以及
马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动所述离心式压缩机的马达，所述马达组件包括：
定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场；
转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转；以及
轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机，其中，所述轴由压力坝轴承支撑；
其中，用润滑剂润滑所述压力坝轴承，所述润滑剂在所述压力坝轴承内产生润滑剂楔，所述润滑剂楔在所述轴上施加向上的力，所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动；并且
其中，所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的仅一个压力坝，所述仅一个压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力，所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量；并且所述仅一个压力坝具有范围从140°至150°的弧长。
23.一种用于驱动冷却器组件的离心式压缩机的方法，包括：
提供马达组件，所述马达组件包括被配置用于驱动离心式压缩机的马达，所述马达组件包括：
定子，所述定子被配置用于接收AC电力并且产生磁场；
转子，所述转子被配置用于响应于由所述磁场产生的电磁力而绕轴线旋转；以及
轴，所述轴连接至所述转子并且被配置用于驱动所述离心式压缩机，其中，所述轴由压力坝轴承支撑；
其中，用润滑剂润滑所述压力坝轴承，所述润滑剂在所述压力坝轴承内产生润滑剂楔，所述润滑剂楔在所述轴上施加向上的力，所述向上的力在所述马达内引起一定量的振动；并且
其中，所述压力坝轴承包括被配置用于保持所述润滑剂的一部分的仅一个压力坝，所述仅一个压力坝进一步被配置用于在所述轴上施加向下的力，所述向下的力平衡所述向上的力并且减小所述马达内的振动量；并且所述仅一个压力坝具有范围从140°至150°的弧长。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11827085B2 (en) * 2020-08-12 2023-11-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electric transmission assembly including hydrodynamic bearing

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB820204A (en) * 1955-03-02 1959-09-16 Alastair Cameron Improvements in and relating to bearings
JPS5232444A (en) * 1975-09-08 1977-03-11 Hitachi Ltd Slidable bearing
JPH03107612A (ja) * 1989-09-20 1991-05-08 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 焼結含油軸受
JPH07273555A (ja) * 1994-03-25 1995-10-20 Advantest Corp 任意波形発生器
JP3060826B2 (ja) * 1994-04-28 2000-07-10 ティアック株式会社 モータの軸受構造
JPH0893769A (ja) * 1994-09-28 1996-04-09 Toshiba Corp ジャーナル軸受装置
US6604859B1 (en) * 2002-01-23 2003-08-12 Morgan Construction Company Bushing for oil film bearing
CN101132870A (zh) * 2004-06-15 2008-02-27 艾利·厄尔-舍费 控制流体膜轴承不稳定性的方法
CN101268281A (zh) * 2005-09-19 2008-09-17 英格索尔-兰德公司 包括变速马达的多级压缩系统
JP5232444B2 (ja) 2007-11-12 2013-07-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路
CN201218164Y (zh) * 2008-07-22 2009-04-08 浙江正盛轴瓦有限责任公司 一种四油楔水轮机耐磨轴瓦
EP2438304B1 (en) * 2009-06-05 2018-05-30 Johnson Controls Technology Company Control system
JP5645001B2 (ja) * 2010-02-26 2014-12-24 大豊工業株式会社 軸受給油装置
CN103237991B (zh) * 2010-12-16 2016-05-11 江森自控科技公司 电机冷却系统
JP5911125B2 (ja) * 2011-09-30 2016-04-27 三菱重工コンプレッサ株式会社 ジャーナル軸受装置
CN103089691B (zh) * 2011-10-31 2017-03-22 珠海格力电器股份有限公司 一种离心压缩机用轴承、离心压缩机及空调系统
RU2015114337A (ru) * 2012-10-02 2016-11-10 Боргварнер Инк. Торцевая конфигурация для масла для опорных подшипников
US9279446B2 (en) * 2013-03-09 2016-03-08 Waukesha Bearings Corporation Bearing with axial variation
DE102014200594A1 (de) * 2014-01-15 2015-07-16 Voith Patent Gmbh Hydrodynamisches Gleitlager
US9410572B2 (en) * 2014-05-12 2016-08-09 Lufkin Industries, Llc Five-axial groove cylindrical journal bearing with pressure dams for bi-directional rotation
JP2019504974A (ja) * 2016-02-02 2019-02-21 ボーグワーナー インコーポレーテッド 軸受及びその製造並びに使用方法

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