运算装置、双转子风扇及散热系统

技术领域

本发明涉及电子设备的冷却系统，更具体地，涉及用于在风扇故障的情况下改善风扇运作的电子组件容纳系统的风扇系统。

背景技术

电子装置(例如：服务器)具有耦接电源供应器的数个电子组件。服务器由于内部电子组件的运行会产生大量的热量(例如：控制器、处理器或存储器)。当散热效率不足时，电子组件的运行会被阻碍或停止。因此，服务器被设计为利用气流流通电子设备内部，进而将电子组件产生的热量给带走。电子组件通常包含贴附于电子组件的多个散热片，而散热片通常由导热性佳的材料所组成。

散热片吸收电子组件的热量并将热量从电子组件转移出去，通常由风扇系统产生气流来排出这些热量。因此，所产生的气流将热量带离电子组件和散热片。良好的散热设计能确保利用最小的风扇功率和有限的气流来冷却固定服务器或调整系统的功率等级。因此，如果内部布局有效地引导气流，气流可以通过电子设备中的电子组件而没有任何逆转气流(reverse air flow)。

典型的风扇系统在壁扇中组合多个风扇以提高最大的散热能力。此外，即使壁扇中的一个风扇发生故障，多余的风扇也可以提供支应，进而达到服务器持续运作。

因此，本领域投入大量资源以提出解决上述问题的装置和方法(例如：支应运算装置中双转子风扇中风扇故障)。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一实施方式包含风扇壳体，而风扇壳体包含双转子风扇。双转子风扇包含第一转子及第二转子。控制器通信连接双转子风扇，而控制器用以执行：检测第一转子的故障；以及针对所检测第一转子的故障，以高于第一转子故障之前第二转子的风扇速度的较高转速驱动第二转子。

根据本发明的某些具体实施方式，运算装置还包含第二双转子风扇，其通信连接控制器。控制器还用以执行：检测第二双转子风扇的第一转子的故障；以及针对所检测第二双转子风扇的第一转子的故障，以高于第二双转子风扇的第一转子故障而受驱动前双转子风扇的第二转子的风扇速度的较高转速驱动双转子风扇的第二转子。

根据本发明的另一些具体实施方式，运算装置还包含主机板，其设置以容纳控制器。主机板配置以接收风扇壳体中的双转子风扇产生的散热对流。

根据本发明的另一些具体实施方式，运算装置包含至少一个电子组件，其配置以接收风扇壳体中的双转子风扇产生的散热对流。

根据本发明的某些具体实施方式，控制器还用以执行：通过确定第一转子或第二转子中至少一者低于风扇速度的预设阈值来检测第一转子的故障。在另一些具体实施方式中，预设阈值为每分钟五百转(500RPM)。

根据本发明的另一些具体实施方式，控制器设置于双转子风扇的风扇壳体的内部。根据本发明的另一些具体实施方式，控制器为外接装置并设置于风扇壳体外部。根据本发明的另一些实施方式，较高转速大于第二转子工作速度的100％。

根据本发明的另一个实施方式，双转子风扇包含壳体、设置于壳体内部的第一转子、设置于壳体内部并邻近第一转子的第二转子。双转子风扇还包含控制器，其通信连接双转子风扇。控制器用以执行检测双转子风扇的第一转子的故障；以及针对所检测双转子风扇的第一转子的故障，以高于第一转子故障之前双转子风扇的第二转子的风扇速度的较高转速驱动双转子风扇的第二转子。

根据本发明的一些具体实施方式，控制器还用以执行：通过确定第一转子或第二转子中至少一者低于预设阈值的风扇速度来检测第一转子的故障。在某些具体实施方式中，预设阈值为每分钟一千转(1,000RPM)。在另一些具体实施方式中，预设阈值为每分钟五百转(500RPM)。

根据本发明的另一些具体实施方式，较高转速大于第二转子工作速度的 100％。根据本发明的另一些具体实施方式，控制器设置于双转子风扇的壳体内部。

根据本发明的另一种实施方式提供一种散热系统包含双转子风扇。其中，双转子风扇包含壳体、设置于壳体内部的第一转子及设置于壳体内部并邻近第一转子的第二转子。散热系统还包含控制器，控制器通信连接双转子风扇，且控制器用以执行：检测双转子风扇的第一转子的故障；以及针对所检测双转子风扇的第一转子的故障，以高于双转子风扇的第一转子故障而受驱动之前第二转子的风扇速度的较高转速驱动双转子风扇的第二转子。

根据本发明的一些实施方式，控制器设置于双转子风扇的内部。根据本发明的另一些实施方式，控制器是位于壳体外部的外接设备。

根据本发明的另一些实施方式，控制器包含远端遥控器，其经由通讯网络通信连接双转子风扇。根据本发明的另一些实施方式，较高转速大于第二转子工作速度的100％。

以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。本发明的特征和优点可以通过在权利要求中特别指出的方法和组合来实现和获得。

附图说明

为描述获得本发明上述或其它的优点和特征，将通过参考其具体实施方式对上述简要描述的原理进行更具体的阐释，而具体实施方式被展现在附图中。这些附图仅例示性地描述本发明，因此不被认为是对范围的限制。通过附图，将清楚解释本发明的原理，且附加的特征和细节将被完整描述，其中：

图1为本发明一些实施方式中运算装置(例如：服务器)的立体图；

图2为图1所示实施方式中运算装置的上视图，其包含风扇壳体及至少一双转子风扇；

图3为本发明一些实施方式包含图2的双转子风扇的网络系统的功能方块图；

图4为本发明一些实施方式双转子风扇的性能图表；

图5为本发明一些实施方式双转子风扇各个转子的性能图表；以及

图6为本发明一些实施方式双转子风扇进风扇及排风扇的一般运转范围和延伸运转范围的示意图。

符号说明

150:运算装置

200:风扇壳体

201A:第一转子

201B:第二转子

202:接收器

203:发信器

204:致动器

205:控制器

300:电源供应器

350:主机板

355:控制器

400:周边组件

50:远端管理控制器

500:图表

501:系统运转区域

502:运转性能

503:运转性能

504:运转性能

505:运转性能

600:图表

601:运转性能

602:运转性能

603:运转性能

604:运转性能

700:图表

702:一般运转范围

704:一般运转范围

708:一般转速

710:一般转速

712:延伸转速

714:延伸转速

具体实施方式

本发明参照附图附图来说明，其中在所有附图中使用相同的参考数字以指明相似或同等的元件。附图并未以实际大小绘示，而仅提供用以说明本发明。下面参照用于说明的实例应用描述了本发明的数个面向。应可理解的是，列举的许多具体细节、关系以及方法为用以提供对本发明的全面理解。然而，所属领域中具有通常知识者可轻易地辨别本发明可不以一或多个具体细节或以其他方法来实施。在其他例子中，现有的结构或操作并未详细绘示以避免混淆本发明。本发明并非受限于所示的动作或事件的顺序，因为一些动作可以不同顺序发生及/或和其他动作或事件同时发生。此外，并非要求所有所示的动作或事件都用以执行根据本发明的方法。

请先参考图1及图2，其绘示为本发明某些实施方式中的风扇壳体200。如图1所示，风扇壳体200包含运算装置150(例如：服务器)。图1绘示本发明一些实施方式中运算装置150的轴测图，而图2绘示风扇壳体200的运算装置150的上视图。

由图1可以清楚地得知，运算装置150包含机架100，机架100包含风扇壳体200。机架100还包含电源供应器300、主机板350和周边组件400。

由图2可以清楚地得知，本发明某些具体实施方式中，风扇壳体200包含数个双转子风扇(例如：201.1、201.2、201.3及201.4)。风扇壳体200还包含至少一双转子风扇201(其中，201可代表201.1、201.2、201.3及201.4 中至少一者)。在某些例子中，至少一双转子风扇201包含第一转子201A 和第二转子201B。第一转子201A和第二转子201B通信连接机板上的服务器或控制器。第一转子201A及第二转子201B的位置并不被图2中所揭露的特定位置所限。

出于本发明的目的，仅绘示一组双转子风扇。然而，任何一种包含有多转子的风扇都可作为实现本发明的实施方式。电源供应器300配置以接收风扇壳体200中双转子风扇201产生的散热对流。双转子风扇配置以从电源供应器300接收电力。类似地，主机板350配置以接收风扇壳体200中双转子风扇201产生的散热对流。在某些实施方式中，主机板350配置以容纳控制器355(其绘示于图1中)。双转子风扇的第一转子201A和第二转子201B耦接双转子风扇机板上的服务器和/或主机板350上的控制器355。控制器355 用以执行：检测第一转子201A或第二转子201B的故障；针对所检测第一转子201A或第二转子201B的故障，控制器355更用以驱动第一转子201A 和第二转子201B中未故障的另一者，以高于第一转子201A或第二转子201B 故障之前相对应的风扇速度的较高转速转动。

为便于说明，仅通过第一转子201A的故障并进一步驱动第二转子201B 以高于第一转子201A故障之前的较高转速作为参考来说明第一转子201A 或第二转子201B的故障及进一步驱动第一转子201A和第二转子201B中的另一者以较高转速转动。然而，无论何时检测第一转子201A的故障并进一步驱动第二转子201B以高于第一转子201A故障之前的转速转动，都可以理解并替换转子为:检测第二转子201B的故障并进一步驱动第一转子201A 以高于第二转子201B故障之前的转速转动。

周边组件400(绘示于图1中)也配置以接收风扇壳体200中双转子风扇 201产生的散热对流。控制器355(绘示于图1中)通过确定转子的风扇速度低于预设阈值来执行检测转子的故障。在一些实施方式中，预设阈值为每分钟一千转(1,000RPM)。在另一些具体实施方式中，预设阈值为每分钟五百转 (500RPM)。控制器355绘示位于主机板350内部，而双转子风扇的转子与控制器间的交互作用具有多种优点。本发明例示有多种电子组件，而服务器设备内部的电子组件数量或配置关系可以依实施需求而调整。

为便于说明，以多个双转子风扇201.n代表其包含双转子风扇201.1、双转子风扇201.2及双转子风扇201.3以等于或高于预设阈值运转。如此一来，各个双转子风扇能产生气流10。当双转子风扇201.4的风扇发生故障时，也就是仅有两个转子中的其中一个转子以等于或高于预设阈值运转。且为便于理解，以第一转子201A故障，而第二转子201B仍以等于或高于预设阈值运转作为说明。由于第一转子201A发生故障，双转子风扇201.4的运作效率会低于邻近的双转子风扇(201.1及201.2)。第一转子201A故障，进而会造成双转子风扇201.4内部降压。由于直接相邻于双转子风扇201.3，双转子风扇201.3所产生气流15会因内部降压而持续循环通过双转子风扇201.4。结果就是，第一转子201A的故障也造成双转子风扇201.3运转效率低于双转子风扇201.1及双转子风扇201.2。如上所述，控制器355(绘示于图1)针对第一转子201A的故障控制致动器204(绘示于图3)进而驱动第二转子201B 运转于较高转速。使第二转子201B运转于较高转速以补偿因第一转子201A 故障所造成的气流损失。此外，驱动第二转子201B运转于较高转速也能增加双转子风扇201.4的内部压力。

图3绘示为网络系统250的示意图。网络系统250包含如图2中的双转子风扇201。双转子风扇201包含第一转子201A、第二转子201B、接收器 202、发信器203和致动器204。在某些实施方式中，双转子风扇201还可以包含控制器205。控制器205用以执行检测第一转子201A的故障。控制器 205还配置以针对第一转子201A的故障而控制致动器204以驱动第二转子 201B转动于较高转速。

可替代地，双转子风扇201可经由通讯网络210(例如：有线网络或无线网络)连接远端管理控制器(RMC；Remote Management Controller)50。具体而言，远端管理控制器50通信连接接收器202及发信器203。在一些实施方式中，可结合接收器202及发信器203的功能为收发器(Transceiver)，其通信连接远端管理控制器50。远端管理控制器50经由通讯网络210从接收器202 接收关于第一转子201A及第二转子201B的风扇数据。根据从接收器202接收的风扇数据，远端管理控制器50用以执行根据风扇数据检测第一转子 201A的故障。远端管理控制器50更配置以根据所检测第一转子201A的故障而控制致动器204以驱动第二转子201B运转于较高转速。远端管理控制器50确定较高转度，而作为增加双转子风扇210内部压力的最有效转速。

图4为图表500，其显示图3某些具体实施方式中双转子风扇的性能。图表500经由风扇壳体的内部压力及通过风扇壳体的气流速度以显示(多)转子风扇的性能。其中速度以立方英尺/分为单位测量(CFM)，而压力以磅/平方英寸水柱(PSI in H

图5为图表600，其显示为本发明某些实施方式双转子风扇中各转子的运转性能。图表600经由风扇壳体的内部压力及通过风扇壳体的气流速度来呈现双转子风扇中各转子的系统运转区域501。如同图表500，速度也以立方英尺/分为单位测量(CFM)，压力以磅/平方英寸水柱(PSI in H

图6为图表700，其根据本发明某些实施方式描述双转子风扇中转子的一般运转范围及延伸运转范围。图表700显示排风扇的一般运转范围702，其范围最高至每分钟两万五千转(25,000RPM)的风扇转速。图表700进一步显示进风扇的一般运转范围704，其范围最高至每分钟三万转(30,000RPM) 的风扇转速。一般运转范围702及一般运转范围704两者都在工作速度(Duty Speed)的0％至100％范围以内，并随着一般转速708及一般转速710变化。具体而言，如代表一般转速708及一般转速710的线段所示，运转速度(RPM) 及工作速度(％)间的关系呈现线性增加。上述的工作速度利用脉冲宽度调变 (PWM；Pulse WidthModulation)控制信号。脉冲宽度调变技术是在特定频率将风扇开启或关闭，并通过调整工作周期(Duty Cycle)以控制风扇运转速度。当工作周期越大时，风扇旋转也会越快。

如延伸转速712及延伸转速714所示，当排风扇与进风扇运转超过其一般工作速度的100％，其各自的风扇转速会继续线性增加以超越其相对应的最高一般转速。换言之，到达100％的工作速度后，排风扇由一般转速708 的每分钟两万五千转(25,000RPM)的最大转速开始增加，因此转换并延伸至工作速度100％以上至延伸转速712，并持续随工作速度上升而线性成长。类似地，在到达100％的工作速度后，进风扇由一般转速710的每分钟三万转(30,000RPM)的最大转速开始增加，因此转换并延伸至工作速度100％以上至延伸转速714，并持续随工作速度上升而线性成长。

因此，当到达最大一般转速后，转速并不会停止或持平。反而会如前述的图表及叙述所示，风扇转速会依据进风扇和排风扇的延伸运转范围继续增加。因此本发明在这方面优于先前的风扇、散热系统和/或运算装置。

虽然本发明的不同实施例已在上述描述，应可理解的是不同实施例仅作为实例来呈现，而不作为限定。在不脱离本发明的精神和范围下，可根据本文的揭露对本揭露的实施例做许多更动。因此，本发明的广度和范围不应受上述描述的实施例所限制。相反地，应根据附上的权利要求及其同等来定义本发明的范围。

虽然关于一或多个执行已用于绘示与描述本发明，所属技术领域中具有通常知识者在阅读及理解本说明书和附图时将可想到同等改变与修饰。此外，虽然本发明的特定特征可能已经相对若干执行的仅仅一个被揭露，这样的特征可与其他执行的一或多个其他特征结合，这对于任何给定或特定应用可能为期望与有利的。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意欲限定本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的「一」、「一个」以及「该」也意欲包含多个形式。此外，在实施方式及/或申请专利范围中使用的术语，例如「包括」、「具有」或其变化而言，这些术语意欲包括在类似于术语「包含」的方式。

除非另外定义，否则本中所有使用的术语(包含科技或科学术语)具有本发明所属技术领域中具有通常知识者通常理解的相同意义。进一步理解，除非在本文中已明确定义，否则这样的术语，如同定义在一般使用词典内的术语，应该被解释为具有与其在相关技术领域的上下文中意思一样的涵义，而不会被解释为理想化或过于正式。