專利名稱：多故障冗余電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及增加電動機的壽命，更具體而言涉及多故障冗余電動機。
背景技術：
隨著電子設備變得越來越快以及尺寸的減小，系統內每單位體積所消耗的功率(功率密度)也大大地增加了，所述電子設備例如微處理器、中央處理單元(CPU)、服務器以及其他類似類型的電子元件。因此，將系統工作期間系統內電子元件所產生的熱耗散掉，以使這些電子元件保持在其正常的工作溫度范圍內就是很關鍵的了。如果電子元件在其工作溫度范圍之外工作，那么這些電子元件的壽命就將降低或者立即出現故障。
耗散來自諸如微處理器之類的電子元件的熱的一種有效技術，是提供內部風扇或者風扇組件，來直接使相對高速的氣流通過電子元件的表面。通過強迫高速空氣通過(多個)內部元件的表面，內部電子元件表面的傳導傳熱系數被增大，由此增強了對流冷卻。耗散來自諸如微處理器CPU之類的電子元件的熱的另一種技術，是將散熱器與微處理器CPU相關聯，來增大CPU的散熱表面面積，以進行更有效的冷卻。這些散熱器在上表面處具有多個散熱片(fin)或元件。散熱器的下表面被耦合到電子元件，并用保持夾固定。因為散熱器由金屬或金屬合金構成，所以散熱器將熱從微處理器CPU傳導走，并允許通過散熱片的對流冷卻。
實現冷卻諸如微處理器之類的設備的一種方法是通過并聯和串聯布置風扇來增加額外的風扇。這種冷卻方法的一個問題是，如果一個風扇有故障了，那么其余的風扇就必須強迫空氣穿過不工作的風扇。一旦要強迫空氣穿過不工作的風扇，風扇速度必須增大，這大大增大了噪聲并限制了可以使用的風扇類型。單點故障經常出現在電動機、風扇和機械設備中。很多時候，軸承是單點故障的來源。當風扇中軸承有故障時，電動機或電子設備隨后就出現故障。


在附圖中通過示例而非作為限制來圖示說明了本發明，附圖中類似的標號表示類似的元件。應該注意到在本公開中“實施例”或“一個實施例”并不一定指相同的實施例，并且這樣的說法意味著至少一個。
圖1圖示了包括帶直線排列冗余電動機的多冗余風扇的實施例。
圖2圖示了包括帶相對布置冗余電動機的多冗余風扇的實施例。
圖3圖示了具有冗余電子設備的實施例。
圖4圖示了本發明的這樣一個實施例，其具有被耦合到單電氣安裝墊的冗余電子設備以及帶雙線線圈的電動機。
圖5圖示了具有冗余電子設備和冗余磁瓣輪(lobe)的一個實施例。
圖6圖示了具有被耦合到兩個電氣安裝墊的冗余電子設備的實施例。
圖7圖示了具有串聯耦合的兩個獨立電動機的實施例。
圖8圖示了圖7中所示實施例的疊放視圖。
圖9圖示了具有兩個單獨的反向旋轉的電動機的實施例，這兩個電動機的軸安裝到公共的輪轂上。
圖10圖示了圖9中所示實施例的疊放視圖。
圖11圖示了具有冗余軸承的實施例。
圖12圖示了具有三冗余軸承的實施例。
圖13圖示了具有雙冗余軸承的實施例。
圖14圖示了具有滾柱軸承的雙冗余軸承的實施例。
圖15圖示了具有冗余軸承組和易斷鏈接件的實施例。
圖16圖示了具有檢測軸承故障的應變計的實施例。
圖17A圖示了具有檢測軸承故障的光學傳感器的實施例。
圖17B圖示了具有光孔的軸承。
圖18A圖示了用來檢測軸承故障的另一個實施例。
圖18B圖示了具有反射表面標志的軸承。
圖19A圖示了檢測軸承故障的另一個實施例。
圖19B圖示了具有被耦合到軸承一側的反射標志的軸承。
圖20圖示了具有被耦合到多冗余風扇的散熱器的實施例。
具體實施例方式
本發明一般地涉及用于風扇冗余的方法和裝置。現在將參考附圖來描述本發明的示例實施例。示例實施例被提供來說明本發明，而不應被理解為限制本發明的范圍。
圖1圖示了一個實施例，其具有帶多冗余部件的單個風扇。風扇100包括風扇110、風扇輪轂120、風扇電動機130和135、軸承140以及殼體150。在一個實施例中，風扇110包含三個風扇葉片。但是，應該注意到其他實施例可以改變風扇葉片的數量，而不脫離本發明的范圍。
圖2圖示了具有多冗余風扇200的實施例。多冗余風扇200包括風扇殼體220和225、風扇葉片210、電動機230和235、軸承240以及風扇輪轂250。在本實施例中，風扇葉片210包括三個風扇葉片。但是，應該注意到風扇葉片210可以包括更多或更少的葉片，而不脫離本發明的范圍。
現在將參考各個部件來討論圖1和2中所圖示的實施例。圖3圖示了具有電動機和電子設備300的實施例。在本實施例中，電子設備A 320和電子設備B 330是布置在并聯電路中的電學獨立電子設備組。電動機310的線圈被電連接到電子設備A 320和電子設備B 330這兩組。在一個實施例中，電動機130和135(在圖1中圖示)每個都可以被電動機310代替。在另一個實施例中，電動機230和235(在圖2中圖示)每個都可以被電動機310代替。
如圖3所示，電動機310包括一組線圈。電子設備A 320和電子設備B 330兩者都包括對電動機310的速度控制。電子設備A 320和電子設備B 330兩者都可以使用各種手段來控制電動機速度，例如脈寬調制(PWM)、電壓/電阻變化或熱速度控制。而且，電子設備A 320和電子設備B 330兩者都可以使用轉速計或類似裝置，用于風扇旋轉反饋。
電子設備A 320和電子設備B 330可以同時一起工作來控制電動機310的轉速，或者可以各自獨立工作。在電子設備A 320和電子設備B 330同時運行的情況下，對電動機310的控制“被分配”在電子設備A 320和電子設備B 330之中。在電子設備A 320或電子設備B 330有故障的情況下，沒有故障的電子設備將繼續控制電動機310以保持風扇的速度。在電子設備A 320和電子設備B 330不同時控制電動機310的情況下，一旦電子設備A 320或電子設備B 330有故障，則沒有故障的電子設備將接管并控制電動機310。這可以用簡單的開關、反饋和控制、電壓/電流檢測等等來實現。應該注意到，可以利用通過諸如轉速計、光傳感器等等的裝置發送到電子設備A 320或電子設備B 330的信號，來實現各種風扇速度反饋裝置。
通過使用冗余電子設備(電子設備A 320和電子設備B 330)來控制電動機310，在萬一這些電子設備中的一個有故障時，電動機310還可以繼續運行。在將電動機310用作對電子部件的冷卻風扇的情況下，冗余電子設備克服了具有單個用于電動機310的電子控制器時的單點故障。這樣，當與包括電子設備A 320和電子設備B 330的實施例耦合時，可以維持電子部件的冷卻，并且由于具有被耦合到冗余風扇電動機系統(例如圖1中所示的風扇100或者圖2中所示的風扇200)的單個風扇葉片部件而可以限制聲學噪聲。
圖4圖示了具有電動機和電子設備400的實施例。在本實施例中，電動機410包括被耦合到單個電氣墊420的雙線線圈(雙冗余線圈)。但是應該注意到，可以將單獨的若干電氣墊耦合到電動機410(只要與墊420與電動機410的線圈、電子設備A 320和電子設備B 330耦合的方式相似地，來電耦合這些單獨的電氣墊)。
在本實施例中，如果電子設備A 320或電子設備B 330、或者雙線線圈中某一個有故障，電動機410還繼續正常工作。電子設備A 320和電子設備B 330耦合成并聯電路的結構。而且，雙線線圈也構造成并聯的。雙線線圈被電耦合這兩組電子設備，由此實現了雙故障容量(dual faultcapability)。
圖5圖示了具有電動機和電子設備500的實施例。電動機和電子設備500包括電子設備A 320、電子設備B 330、第一電氣墊520、第二電氣墊510和電動機530。電動機530包括在不同磁瓣輪(lobe)上的兩組獨立線圈。因此，電動機530包括兩組獨立的線圈，每組具有四個磁瓣輪。應該注意到，典型的電動機(例如DC風扇電動機)僅僅包括四個磁瓣輪。每組四個瓣輪被耦合到獨立的電子設備組(電子設備A 320和電子設備B330)。在電氣墊510和電氣墊520之中有兩個北極和兩個南極。因此在本實施例中，電動機530通過電子設備和線圈實現了冗余。如果某一組電子設備有故障，和/或某一組線圈有故障，那么電動機530可以繼續正常工作運行。
圖6圖示了具有電動機和電子設備600的實施例。電動機和電子設備600包括電動機610、第一電氣墊510、第二電氣墊520、電子設備A 320和電子設備B 330。電動機610包括具有雙線(雙冗余)線圈的四個磁瓣輪。每一組線圈被耦合到一組獨立電子設備(電子設備A 320和電子設備B 330)。在本實施例中，通過電子設備和/或線圈實現了冗余。如果某一組電子設備或某一組線圈有故障，那么電動機將繼續正常工作運行。
圖7圖示了具有串聯耦合的兩個獨立電動機。風扇700包括風扇葉片710、風扇輪轂720、風扇殼體730、雙直線排列串聯電動機740和軸750。在本實施例中，如果串聯電動機740中的一個有故障，那么沒有故障的電動機可以以全速運行風扇700。兩個直線排列串聯電動機740沿相同方向旋轉。
圖8圖示了圖7中所示出的風扇700(在圖8中示為800)的疊放視圖(collapsed view)。風扇800可能具有比帶單電動機的風扇略大的厚度，以容納雙直線排列串聯電動機740。通過具有兩個串聯電動機，風扇800降低了聲學噪聲，并且比兩個分開容納的風扇節省空間。本實施例中兩個電動機可以同步或獨立工作。如果本實施例中的兩個電動機獨立工作，那么反饋傳感器可以觸發控制電子設備切換到與故障電動機串聯的另一個電動機。在一個實施例中，直線排列串聯電動機740可以同步運行，其中可以在這兩個直線排列電動機之間分配功率以達到必要的風扇速度。應該注意到其他冗余可以與本實施例組合，例如冗余電子設備、電氣墊、磁瓣輪、線圈等等。
圖9圖示了具有兩個單獨的電動機的實施例，這兩個電動機彼此沿相反的方向旋轉并共享一個公共軸。風扇900包括第一殼體910、第二殼體920、風扇葉片930、風扇輪轂940、第一電動機950和第二電動機960。第一電動機950和第二電動機960可以在公共軸上沿相反的旋轉方向同步運行，或者可以獨立運行。萬一電動機950或電動機960出現故障，那么沒有故障的電動機將繼續轉動風扇葉片930。在一個實施例中，電動機950和電動機960各自可以在轉動風扇葉片930所必需的較低功率下同步運行。當在這種情況下有故障時，沒有故障的電動機將其增大功率以補償故障電動機。通過具有兩個彼此沿相反的旋轉方向運行的電動機，不僅由于不使用兩個單獨的風扇來獲得冗余而節省了空間，而且還通過單風扇葉片雙電動機系統而降低了聲學噪聲。而且，當兩個單獨的風扇串聯運行時，如果一個風扇有故障了，那么沒有故障的風扇需要驅動空氣穿過有故障的風扇。為此，沒有故障的風扇將需要增大其風扇速度。于是就增大了聲學噪聲。圖10圖示了風扇900的疊放視圖。應該注意到其他冗余可以與本實施例組合，例如冗余電子設備、電氣墊、磁瓣輪、線圈等等。
雖然本發明包括冗余電動機、電子設備、線圈和/或磁瓣輪，諸如直流(DC)風扇的設備仍然有可能出現單點故障。可能出現這種單點故障的是軸承。為了消除單點故障的可能性，一個實施例包括冗余軸承。
圖11圖示了具有冗余軸承1100的實施例。冗余軸承1100包括外套筒1110、內套筒1120、內襯套套筒1130和軸承球1140。在本實施例中，如果球軸承部分有故障了(即1110、1120、1140)，那么套筒軸承(即1120和1130)將繼續正常工作。因此，實現了軸承的冗余。應該注意到軸承球1140可以用其他類型的軸承代替而不偏離范圍，例如滾柱軸承。
當在所示的具有多冗余度(例如電動機、電子設備、線圈和/或磁瓣輪)的所提出實施例中的一個中使用冗余軸承1100時，就克服了單點故障。應該注意到本實施例可以用在除了DC風扇的其他設備中，例如交流(AC)電動機、輪子、以及需要在軸上旋轉的其他設備。本實施例可以用各種金屬、金屬合金、諸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，本實施例可以調整尺寸，這取決于包含該軸承的設備以及基于負荷所需的尺寸。而且，如果對于應用是必要的話，可以增加另外的冗余，即軸承組。
通過將冗余軸承包含在具有冗余電動機的實施例中，由于降低了單點故障的可能性而增加了風扇的可靠性和部件壽命。而且，需要風扇冷卻的設備可以實現具有更小的風扇占用面積的風扇冷卻冗余。而且，通過使用具有多冗余度的實施例，可以減小通常具有冗余風扇系統的設備中的聲學噪聲，由此在不犧牲風扇冷卻冗余的情況下降低了風扇數。
圖12圖示了具有三冗余軸承的實施例。三冗余軸承1200包括外套筒1210、中套筒1220、內套筒1230、內襯套套筒1240和軸承球1250。應該注意到軸承球1250可以用例如滾柱軸承的其他類型軸承裝置代替而不偏離范圍。在圖12中可見，本實施例具有三組座圈(race)和兩組球軸承。在本實施例中，如果一組球軸承有故障了，那么第二組將繼續正常工作。另外，如果兩組球軸承都出現故障，那么三冗余軸承1200就用作標準襯套，給使用三冗余軸承1200的設備增加了額外的壽命。而且，應該注意到如果這些冗余中任意兩個失效了，那么三冗余軸承1200仍繼續像正常軸承一樣運行。
三冗余軸承1200可以用于諸如電動機的各種旋轉設備、各種機械設備、輪子等等。本實施例可以用各種金屬、金屬合金、諸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，本實施例可以調整尺寸，這取決于包含該軸承的設備以及基于負荷所需的尺寸。而且，如果對于應用是必要的話，可以增加另外的冗余，即軸承組。當三冗余軸承1200被用于冷卻風扇時，就克服了典型軸承的典型單點故障。因此，三冗余軸承1200增加了需要冷卻的部件以及諸如風扇電動機的線圈和電子設備之類的內部風扇部件的壽命。于是，可以實現冷卻冗余，而不必使用單獨的冗余冷卻風扇。因此，通過使用帶冗余軸承的單個風扇來代替使用多個單獨風扇設備以獲得冗余，使冷卻風扇中包含三冗余軸承，隨之降低了聲學噪聲。
圖13圖示了具有雙冗余軸承的實施例。雙冗余軸承1300包括外套筒1310、中套筒1320、內襯套套筒1330和軸承球1340。應該注意到可以用例如滾柱軸承的其他軸承裝置代替軸承球1340而不偏離范圍。在本實施例中，有三組套筒和兩組球軸承。如果一組球軸承有故障了(例如由于缺少潤滑而咬住、球形狀改變等等)，那么第二組將繼續正常工作。通過使用雙冗余軸承1300，包含軸承1300的設備可以擴展其用途和/或壽命。
軸承1300可以用于各種設備，例如AC和DC電動機、各種機械設備、輪子等等。本實施例可以用各種金屬、金屬合金、諸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，本實施例可以調整尺寸，這取決于包含該軸承的設備以及基于負荷所需的尺寸。而且，如果對于應用是必要的話，可以增加另外的冗余，即軸承組。當本實施例被包含到諸如冷卻風扇的設備中時，軸承冗余使得不再需要具有冗余保護所要求的單獨的若干冷卻風扇了。而且，通過去掉單獨的冗余風扇設備還降低了聲學噪聲。通過將軸承1300包含到多冗余風扇(例如前面所討論的實施例)之中，就克服了由于單個軸承故障導致的單點故障。
如上所述，在圖11、12和13所示的實施例中可以使用滾柱軸承來代替球軸承。例如，圖14圖示了圖13中所示的實施例，其中用滾柱軸承1400代替了球軸承。另外，可以使用其他公知的軸承裝置來代替球或滾柱，而不脫離本發明實施例的范圍。還要注意圖11、12、13和14中所示的實施例可以用各種金屬、金屬合金、陶瓷、諸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，這些實施例可以調整尺寸，這取決于包含該軸承的設備以及基于負荷所需的尺寸。
圖15圖示了具有冗余軸承組和至少一個易斷鏈接件的實施例。向冗余軸承1500增加易斷鏈接件1510(為了舉例，在1500中圖示了兩個易斷鏈接件)，以實現工作時失效，而非并聯冗余。通過使用一個或多個易斷鏈接件，實現了對于在冗余軸承中首先使用軸承冗余中的哪個的控制。在本實施例中，有故障的軸承將由于來自軸的轉矩而向易斷鏈接件1510傳遞沖擊力，由此使易斷鏈接件1510斷裂并使冗余軸承旋轉起來。一個或多個易斷鏈接件1510可以與在圖11-14所示的實施例結合。
易斷鏈接件1510可以通過諸如環氧樹脂的膠粘劑使用諸如焊接等等的熱源，而被安裝到冗余軸承。易斷鏈接件1510可以用金屬、金屬合金、陶瓷材料、諸如硬化塑料材料的合成材料等等制成。取決于諸如冗余軸承1500之類的冗余軸承的用途，易斷鏈接件1510的拉伸強度被改變，以使當冗余軸承組中的一個有故障(例如因為缺少潤滑軸承咬死時的軸轉矩等等)時使得易斷鏈接件1510有效斷裂。
圖16圖示了具有用于檢測軸承是否有故障的至少一個應變計的實施例。圖16中圖示的設備1600包括主軸1610、應變計1620、軸承1640和1650、以及軸1630。在本實施例中，至少一個應變計被用于與主軸1610耦合的每個軸承。如圖16所示，軸承1640和1650被插入主套筒中。軸承1640和1650被制造成在安置在主套筒中之后不滑動。
在一個實施例中，軸承1640和1650在其外表面上具有壓紋，以在軸承1640和1650以及主套筒之間提供不可滑動接觸。如果軸承中的一個有故障了(即咬和、缺少潤滑、變形等等)，那么軸1630將增大對軸承組的摩擦力。隨著此摩擦力的增大，轉矩的增大將從軸通過有故障的軸承被傳遞到主套筒。應變計1620測量轉矩的增大并檢測軸是否在軸承內旋轉。應變計1620可以基于所測量的變化電阻來輸出電信號，所述變化電阻由設備中的應變引起。來自應變計1620的信號輸出可以用來以警告或事件信號做出響應。例如，來自應變計1620的輸出可以用來發出警告信號并關閉設備，其中該設備的軸承已被感測到出現故障了。
用于本實施例的檢測軸承故障的過程如下。在正常工作期間確定來自應變計1620的額定值。這可以是簡單地收集在設定時間段內從應變計1620傳輸來的信號。確定軸承1640和1650正常工作和有問題(例如由故障軸承引起的額外摩擦力)之間的允許差的容限水平。對于冗余軸承，可以確定軸承組彼此之間的比值。因此，可以基于該比值確定對于每個運行的軸承組的應變計1620輸出之間的差，如果有的話。將信號從應變計1620傳輸到電路或處理器，該電路或處理器將保存所接收信號的運行記錄以用于比較。一旦超過正常工作和可能出現問題之間的允許差，則向用戶或電路傳輸警告信號。或者，向電路、處理器或設備160傳輸關閉信號。
在一個實施例中，軸承1640和1650是冗余軸承(即圖11-15中所圖示的軸承)。在本實施例中，當冗余失效，例如當冗余軸承組中的一個有故障時，應變計1620可以感測到轉矩的變化。本實施例還檢測軸承1640和1650中的所有冗余何時都失效。在本實施例中，來自應變計1620的輸出信號可以被用來觸發警告，并通知用戶或其他設備軸承可能很快出現故障。作為響應，使用應變計檢測的設備可以在部件故障之前關閉設備，所述部件故障例如過熱電子設備、過熱電動機線圈等等。
在一個實施例中，將設備1600和DC冷卻風扇(例如圖1、2、7和9中所圖示的實施例)一起使用。在本實施例中，除了具有多冗余度(即冗余電子設備、線圈和/或磁瓣輪、電動機和軸承)以外，包含設備1600來檢測沿著軸的轉矩的變化，以警告即將發生或已發生的軸承故障。在本實施例中，來自應變計1620的輸出信號可以被傳輸到例如處理器、服務器、電路等等的設備，并且警告信號可以被傳輸到(多個)用戶。或者，來自應變計1620的輸出信號可以被傳輸到例如處理器、服務器、電路等等的設備，并且可以啟動關閉過程。例如，如果知道了軸承已經或者很快將出現故障(基于來自應變計1620的輸出信號)，則可以發生“軟”關閉過程，其中設備或系統可以被慢慢關閉，而不會使部件由于“硬”關閉或者故障風扇系統所引起的過量熱積累而出現故障。
圖17A圖示了使用光發射器/接收器(或光發射器/傳感器)設備來檢測軸承故障的實施例。設備1700包括發射器/接收器1730、光束1740(由發射器/接收器1730發射/接收)、輪轂1710、軸承1720、主套筒1755、軸1750和印刷電路板(PCB)1760。發射器/接收器1730可以是接收器/傳感器，例如光電傳感器、低功率激光器、光電反射器等等。發射器/接收器1730被耦合在軸承1720的每個內套筒之間。發射器/接收器1730的目的是檢測軸承1720內套筒的角速度的變化。
圖17B圖示了在軸承套筒1780中具有光孔1770的冗余軸承。當光發射器(發射器/接收器1730)發射光束時，隨著軸承1720繞軸1750旋轉，一部分光束傳輸通過光孔1770并在相對的光接收器1740上被接收。當軸承1720的冗余軸承組中的一個有故障時，通過基于接收器/傳感器1730所感測到的被感測光束中的變化而確定角速度的不同，可以來檢測角速度的變化。處理器或電路比較設定周期內(例如每兩秒、每十秒等等)的角速度。如果周期之間的角速度變化了，并且處理器感測到風扇速度并未變化(基于從冗余比值所確定的設定容限等等)，那么可以向用戶其他設備傳輸警告信號，以通知軸承故障或者可能將要發生的軸承故障。或者，可以由處理器或電路發出軟關閉信號，使得與設備1700連接的設備和/或任何其他連接設備可以在不損壞任何電子部件的情況下被關閉。
用于本實施例的檢測軸承故障的過程如下。穿過在與軸1750耦合的軸承1720中的光孔1770來發射光。所發射的光(光束1740)穿過光孔1770在發射器/接收器1730處被接收。發射器/接收器1730基于所接收的光傳輸信號。電路或處理器確定軸承是否有故障。通過確定軸1750和軸承1720的轉速來檢測故障。比較軸1750的轉速和軸承1720的轉速。如果轉速沒有不同(即軸承有故障)，或者稍有不同(基于正常的已知差)，則從電路/處理器向用戶或其他電路/處理器傳輸信號。或者，可以傳輸關閉信號，以在不正常的冷卻造成損壞之前關閉設備。
在設備1700被包含在圖1、2、7和9所圖示的一個實施例中的情況下，通過使用本實施例，可以防止電子部件由于包含在冷卻風扇中的故障軸承而導致的過熱。應該注意到，軸承1720可以用于非冗余軸承中，其中光孔被布置在單個軸承的外或內套筒上。在此情況下，當軸承開始出現故障時，發射器/接收器1730可以發信號通知電路或處理器即將發生或者已發生的軸承故障。
圖18A圖示了設備1800，其用來檢測軸承上內套筒角速度的變化。設備1800包括輪轂1840、軸承1810、軸1820、傳感器/發射器1830、PCB 1860和主套筒1850。在本實施例中，光管被插入軸1820中來將光束(圖示為1835)傳輸到軸承1810。在本實施例中，在軸承1810的直徑內在軸1820中制出一個小的開口。穿過該開口，來自傳感器/發射器1840的光束可以在傳感器/發射器1830處被傳輸/接收。
圖18B圖示了軸承1810，其具有與軸承1810內套筒耦合的反射表面標志1870。反射表面標志1870可以是內套筒的小部分上的反射涂層、可以被形成為內套筒的一部分、或者可以是將反射表面標志1870耦合到內套筒的內表面(將軸承1810耦合到軸1820的表面)的其他技術。反射表面標志1870可以是任何反射標志，例如黑條、彩條(被涂上或者粘附上)、與內軸承套筒相容的不同于內軸承套筒的金屬合金、光敏標志(被涂上或者粘附上)等等。隨著軸承1810繞軸1820旋轉，傳感器/發射器1830通過被插入的光管傳輸光束，當軸承1810旋轉時所述光束被反射表面標志1870反射。一旦軸承1810出現故障時，軸承的角速度與軸相比將改變。從光管到傳感器/發射器1830被感測的角速度與軸轉速計(未示出)比較。如果軸和由傳感器/發射器1830所感測的反射表面部分之間角速度不同，那么電路或處理器將傳輸信號，指示軸承1810將要出現故障。一旦知道了軸承1810將要出現故障，警告信號就可以被發送給用戶或設備。或者，可以啟動關閉程序。應該注意到，軸承1810可以是非冗余軸承或者如圖11-15所示的冗余軸承。
用于本實施例的檢測軸承故障的過程如下。傳感器/發射器設備1830穿過被插入軸1820中的光管發射光(光束1835)。在被位于軸承1810上的反射標志1870反射之后接收所反射的光。基于所接收的反射光從傳感器/發射器設備1830傳輸信號。然后確定是否發生了軸承故障。對軸承故障的檢測如下。電路或處理器基于從傳感器/發射器設備1830接收到的信號來確定軸1820和軸承1810的轉速。由電路或處理器比較軸1820的轉速和軸承1810的轉速。如果有任何不同(基于正常的已知差)，則從電路/處理器向用戶、設備或處理器傳輸信號。或者，可以傳輸關閉信號，以在不正常的冷卻造成損壞之前關閉設備。
圖19A圖示了檢測軸和軸承之間角速度變化的實施例。設備1900包括輪轂1910、軸承1920、軸1930、主套筒1940、PCB 1950和傳感器/發射器1960。軸承1920可以是非冗余軸承或者如圖11-15所示的冗余軸承。
圖19B圖示了軸承1920。軸承1920包括反射表面標志1970，用來反射由傳感器/發射器1960發射以及在傳感器/發射器1960處接收回的光。反射表面標志1970可以是任何反射標志，例如黑條、彩條(被涂上或者粘附上)、與內軸承套筒相容的不同于內軸承套筒的金屬合金、光敏標志(被涂上或者粘附上)等等。傳感器/發射器被布置成使得光束瞄準反射表面標志1970。軸承1920具有外表面，以使軸承1920與主套筒1940耦合時不滑動。
在正常工作期間，內座圈每分鐘轉數(RPM)與軸1930的RPM匹配。如果軸承1920有故障或者開始出現故障，軸1930將開始在內軸承座圈內旋轉。傳感器/發射器1960檢測內座圈上RPM的變化。軸1930和軸承1920的內座圈1975之間的RPM差，是對軸承工作有效程度的量度。一旦傳感器/發射器1960(被耦合到電路或處理器)檢測到軸1930和軸承1920之間的RPM差，就可以傳輸警告信號或關閉信號，以防止可能的損害。
應該注意到，轉速計或類似的設備被耦合到軸1930，其中軸1930的RPM被累計并傳輸到電路或處理器，來確定軸和內座圈1975之間的RPM差。在一個實施例中，設備1900被包含在諸如圖1、2、7和9所示的風扇中。在本實施例中，風扇轉速計與風扇速度控制器耦合。風扇速度控制器和傳感器/發射器1960與檢查RPM差的處理器或電路耦合。對于設定周期，例如每10秒、20秒等等，一個小的容限可以被用作閾值，或者可以使用某個大于零的差值。
用于本實施例的檢測軸承故障的過程如下。傳感器/發射器設備1960將光發射到位于軸承1920的套筒上的反射標志1970。在被位于套筒上的反射標志1970反射之后接收所反射的光。基于所接收的反射光從傳感器/發射器設備1960傳輸信號。然后確定是否發生軸承故障。對軸承故障的檢測如下。電路或處理器基于從傳感器/發射器設備1960接收到的信號來確定軸1930和軸承1920的轉速。由電路或處理器比較軸1930的轉速和軸承1920的轉速。通過與軸1930耦合的轉速計來確定軸1930的轉速。來自轉速計的輸出信號被傳輸到電路或處理器。如果轉速沒有不同(即軸承有故障)，或者稍有不同(基于正常的已知差)，則從電路/處理器向用戶、設備或處理器傳輸信號。或者，可以傳輸關閉信號，以在不正常的冷卻造成損壞之前關閉設備。
圖20圖示了具有與多冗余風扇2010耦合的散熱器的實施例。設備2000包括多冗余風扇2010、多冗余風扇適配器2020和散熱器2030。多冗余風扇2010可以是例如圖1、2、7和9中所示的風扇。在本實施例中，散熱器2030還與處理器(或多處理器)2040耦合。多冗余風扇2010可以以低RPM工作，因為其被用來將新鮮空氣引入到散熱器2030之上或穿過散熱器2030。
在一個實施例中，多冗余風扇2010和散熱器2030被安裝到位于服務器系統中的多處理器2040。在本實施例中，由于風扇2010的冗余而需要較少的維護。另外，降低了聲學噪聲，因為需要更少的風扇來保持冷卻冗余。另外，更少的空間被要求來容納需要冷卻冗余的服務器或者系統。而且，由于在服務器機殼中減少了用于冷卻的孔，所以增強了對電磁干擾(EMI)的屏蔽。
雖然已經描述并在附圖中示出了某些示例實施例，但是應該理解這些實施例僅僅是解釋性的，而非對廣泛的本發明的限制，并且本發明不限于所示出和描述的具體構造和布置，因為本領域普通技術人員可以想到各種其他的改進。
權利要求
1.一種裝置，包括第一和第二電動機控制設備，所述第一和所述第二電動機控制設備控制電動機的轉速，其中當所述第一和所述第二電動機控制設備中的一個出現故障時，所述第一和所述第二電動機控制設備中的一個繼續控制所述電動機的轉速。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一和所述第二電動機控制設備同時工作。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一和所述第二電動機控制設備獨立工作。
4.如權利要求1所述的裝置，其中當所述第一電動機控制設備和所述第二電動機控制設備中的一個出現故障時，對所述電動機的控制從所述第一電動機控制設備和所述第二電動機控制設備中的一個被切換。
5.一種裝置，包括至少一個電動機，其中所述至少一個電動機具有至少一對雙線線圈。
6.如權利要求5所述的裝置，還包括被耦合到所述至少一對雙線線圈的至少一個電氣墊，和被耦合到所述至少一個電氣墊的至少一個電動機控制設備。
7.如權利要求5所述的裝置，還包括被耦合到所述至少一對雙線線圈的至少兩個電氣墊，和被并聯耦合到所述至少兩個電氣墊中每一個的至少兩個電動機控制設備。
8.如權利要求7所述的裝置，其中所述至少兩個電動機控制設備同時工作。
9.如權利要求7所述的裝置，其中所述至少兩個電動機控制設備獨立工作。
10.一種裝置，包括至少一個電動機，其中所述至少一個電動機具有至少八個磁瓣輪。
11.如權利要求10所述的裝置，還包括被耦合到所述至少八個磁瓣輪的至少一個電氣墊，和被耦合到所述至少一個電氣墊的至少一個電動機控制設備。
12.如權利要求10所述的裝置，還包括被耦合到所述至少八個磁瓣輪的至少兩個電氣墊，和被并聯耦合到所述至少兩個電氣墊中每一個的至少兩個電動機控制設備。
13.如權利要求12所述的裝置，其中所述至少兩個電動機控制設備同時工作。
14.如權利要求12所述的裝置，其中所述至少兩個電動機控制設備獨立工作。
15.一種裝置，包括被耦合到軸和風扇輪轂的第一電動機，被耦合到所述風扇輪轂的風扇葉片，和被耦合到所述軸的第二電動機。
16.如權利要求15所述的裝置，還包括被耦合到所述第一電動機的第一殼體部分，和被耦合到所述第二電動機的第二殼體部分，其中所述第一殼體部分和所述第二殼體部分形成單個風扇外殼。
17.如權利要求15所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機被相對布置。
18.如權利要求17所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機彼此沿相反的方向旋轉。
19.如權利要求18所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機同時工作。
20.如權利要求18所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機獨立工作。
21.一種裝置，包括被耦合到軸的第一電動機，被耦合到所述軸的第二電動機，被耦合到所述軸的風扇輪轂，和被耦合到所述風扇輪轂的風扇葉片。
22.如權利要求21所述的裝置，還包括被耦合到所述第一電動機和所述第二電動機的殼體，并且其中所述殼體形成單個風扇外殼。
23.如權利要求21所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機被串聯布置。
24.如權利要求23所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機沿相同方向旋轉。
25.如權利要求21所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機同時工作。
26.如權利要求21所述的裝置，其中所述第一電動機和所述第二電動機獨立工作。
全文摘要
本發明公開了一種設備，其具有第一和第二電動機控制設備。第一和第二電動機控制設備控制電動機的轉速。當第一或第二電動機控制設備出現故障時，第一或第二電動機控制設備繼續控制所述電動機的轉速。還公開了一種設備，其具有至少一個電動機。所述至少一個電動機具有至少一對雙線線圈。還公開了一種設備，其具有至少一個電動機。所述至少一個電動機具有至少八個磁瓣輪。還公開了另一種設備，其具有被連接到軸的第一電動機。第二電動機被連接到所述軸。風扇輪轂被連接到所述軸。風扇葉片被連接到所述風扇輪轂。
文檔編號H05K7/20GK1613174SQ02826720
公開日2005年5月4日 申請日期2002年12月27日 優先權日2002年1月2日
發明者凱西·R·溫克爾, 羅伯特·J·菲特, 湯姆·V·奧爾德里奇, 多諾萬·D·范斯利特 申請人:英特爾公司