专利名称：风扇电动机驱动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对作为信息设备、家电产品或车辆等的空气冷却装置使用的风扇电动机进行驱动控制的风扇电动机驱动控制装置，特别是涉及能够提高空气冷却功能的可靠性的风扇电动机驱动控制装置。
背景技术：
以往，在壳体内具有发热源的信息设备或家电产品、以及装有发动机的车辆中，为了尽量抑制发热的恶劣影响，多数情况下驱动冷却用的风扇电动机来进行空气冷却。作为电动机驱动的方式例如有不控制方式及温度检测方式等，不控制方式是为了得到一定的风扇而用一定电压来驱动风扇电动机的方式，温度检测方式是检测发热源的温度、并驱动电动机，使得能够得到与检测温度相对应的风量的方式。
近年来，随着信息设备实现高性能和多功能，该信息设备内部的电子元器件的发热不断增加，高效率的空气冷却的重要性越来越增加。例如，在作为主计算机的服务器等中，为了实现高密度安装及高速化，设置了多个CPU及存储器等，风扇电动机也设置了多台，以提高空气冷却效率。
这里，在设置多台的风扇电动机中，当一部分风扇电动机发生故障而停止时，空气冷却能力降低，有的情况下发生热失控，在最恶劣的情况下有不能读出电子信息的危险。因此，作为风扇电动机故障停止时的故障检测，是从风扇电动机一侧要能得到风扇电动机的转速或关闭保护信号等。然后，在服务器一侧，通过分析这些信号，能够检测出哪一台风扇电动机故障停止。
例如，根据专利文献1揭示的双重冷却风扇装置，为防备风扇电动机故障，而预先设置备用风扇电动机，根据从风扇电动机一侧送来的规定信号，在服务器一侧检测出主风扇电动机故障停止时，切换至备用风扇电动机，从而能够防止空气冷却能力降低及热失控。
实开平5-2570号公报(图1)但是，在上述专利文献1揭示的设计中，当两个风扇电动机不是主电动机与备用电动机的关系，而是两者都成为主电动机的关系时，将产生以下那样的问题。
即，为了改善空气冷却效率，有的情况下例如在作为主计算机的服务器中设置两台风扇电动机，而使这两台风扇电动机同时动作。在这样的情况下，若一台风扇电动机故障停止，则当然风量变成一半。这时，在服务器一侧虽然如上所述，根据规定的信号，能够检测出该故障停止，但结果若不人工更换故障的风扇电动机，则风量仍维持一半不变。这样，在一台风扇电动机故障停止时，由于在人工更换该故障停止的风扇电动机之前，风量仍维持一半不变，因此空气冷却能力降低，不能使服务器内的电子元器件充分散热，有发生热失控或不能读出电子信息的危险。
关于这一点还考虑了一种方法，即在服务器一侧检测风扇电动机故障停止时，提高另一台正常的风扇电动机的转速，以确保足够的风量及风压。但是，由于一般风扇电动机本身不具有自动提高转速的功能，因此在这样的方法中，在服务器一侧必须追加功能，不可避免导致复杂性及成本上升。
本发明正是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供一种风扇电动机驱动控制装置，该风扇电动机驱动控制装置在多台风扇电动机动作的情况下，即使其一部分的风扇电动机故障停止时，也能够抑制空气冷却能力的下降，防止热失控等，进而提高空气冷却功能的可靠性。
发明内容
为了解决以上那样的问题，本发明的风扇电动机驱动控制装置，是具有驱动风扇电动机的驱动电路、以及对驱动电路发送切换风扇电动机转速的控制信号的转速切换控制电路的风扇电动机驱动控制装置，对驱动电路设置转速切换控制电路，根据从检测成为驱动对象的风扇电动机停止的停止检测端接收的信号，发送上述控制信号。
更具体来说，本发明提供以下的装置。
(1)一种风扇电动机驱动控制装置，是具有分别驱动多台风扇电动机的多个驱动电路、以及对所述多个驱动电路发送切换风扇电动机转速的控制信号的转速切换控制电路的风扇电动机驱动控制装置，所述驱动电路具有检测成为驱动对象的风扇电动机停止的停止检测端，所述转速切换控制电路根据从所述多个驱动电路的所述停止端接收的信号，发送所述控制信号。
根据本发明，是具有分别驱动多台风扇电动机的多个驱动电路、以及对这些多个驱动电路发送切换风扇电动机转速的控制信号(例如高电平及低电平的电压信号等)的转速切换控制电路的风扇电动机驱动控制装置，由于多个驱动电路具有检测成为驱动对象的风扇电动机停止的停止检测端，转速切换控制电路根据从多个驱动电路的停止检测端接收的信号，发送上述控制，因此在检测出风扇电动机停止(异常检测)之后，能够连切换风扇电动机转速也自动化，从而提高空气冷却功能的可靠性。
即，以往风扇电动机本身不具有自动提高转速的功能，在一台风扇电动机故障停止时，为了提高其它正常的风扇电动机的转速，防止热失控等，在服务器一侧必须追加功能。但是，根据本发明，由于即使在服务器一侧不追加功能，也能够在风扇电动机一侧自动增加转速，自动确保足够的风量及风压，因此能够减少发生热失控及电子信息读出错误的危险性，进而提高空气冷却功能的可靠性。
这里，作为“从所述多个驱动电路的所述停止检测端接收的信号”，若是能够检测出成为驱动对象的风扇电动机停止的信号，则不论其种类如何都行。例如，可以是在驱动电路中，以风扇电动机停止作为条件而生成的任何信号。
另外，转速切换控制电路根据该“从所述多个驱动电路的所述停止检测端接收的信号”，对驱动电路发送切换风扇电动机转速的控制信号。例如，该信号可以是直流电压信号，在直流电压电平从高电平变成低电平(或从低电平变成高电平)时，发送控制信号，另外该信号也可以是周期性信号，在其频率变化时发送控制信号。
(2)是(1)所述的风扇电动机驱动控制装置，在所述转速切换控制电路中，从所述停止检测端接收的信号是检测成为驱动对象的风扇电动机关闭保护的关闭保护检测信号。
根据本发明，在上述转速切换控制电路中，由于从停止检测端接收的信号是检测成为驱动对象的风扇电动机关闭保护的关闭保护检测信号(所谓RD信号)，因此通过有效利用一般的IC所附加的关闭保护功能，能够抑制成本上升，而且提高空气冷却功能的可靠性。
另外，所谓关闭保护功能，是在风扇电动机锁住(停止)时起作用的功能，是保护风扇电动机及驱动电路的功能。而且，若解决关闭保护，则风扇电动机自动恢复并进行正常动作。作为关闭保护功能的一个例子，例如可以举出，设电动机驱动接通期间为0.4秒，设电动机驱动关闭期间为6.7秒，两个期间交替重复，通过这样抑制消耗电流，保护风扇电动机及驱动电路，监视自动恢复的时刻等。
(3)是(1)所述的风扇电动机驱动控制装置，在所述转速切换控制电路中，从所述停止检测端接收的信号是与成为驱动对象的风扇电动机的转速相对应的周期性变化的FG信号。
根据本发明，在上述转速切换控制电路中，由于从停止检测端接收的信号是与成为驱动对象的风扇电动机的转速相对应的周期性(例如像正弦波或矩形波那样)变化的FG(Frequency Generator，频率发生器)信号，因此通过有效利用一般的IC所附加的频率发生功能，能够抑制成本上升，而且提高空气冷却功能的可靠性。
(4)是(1)至(3)的任一项所述的风扇电动机驱动控制装置，所述转速切换控制电路具有将从所述多个驱动电路的所述停止检测端接收的信号作为输入的或门；以及分别与所述多个驱动电路电连接、并根据所述或门的输出信号发送所述控制信号的多个速度切换电路。
根据本发明，由于上述转速切换控制电路具有将从多个驱动电路的停止检测端接收的信号作为输入的或门；以及分别与上述多个驱动电路电连接、并根据或门的输出信号发送上述控制信号的多个速度切换电路，因此能够抑制成为上升，并以简易的构成提高空气冷却功能的可靠性。
(5)是(4)所述的风扇电动机驱动控制装置，所述速度切换电路是包含根据所述或门的输出信号发送高电平电压信号的第1切换开关、以及根据所述或门的输出信号发送低电平电压信号的第2切换开关的两速切换电路。
根据本发明，由于上述速度切换电路是包含根据或门的输出信号发送高电平电压信号的第1切换开关(例如半导体开关等)、以及根据或门的输出信号发送低电平电压信号的第2切换开关(例如半导体开关等)的两速切换电路，因此能够抑制成本上升，并以简易的构成提高空气冷却功能的可靠性。
本发明有关的风扇电动机驱动控制装置，如上所述，在多台风扇电动机动作的情况下，当一部分风扇电动机故障停止时，通过自动提高其它正常的风扇电动机的转速，能够确保足够的风量及风压，减少发生热失控及电子信息读出错误的危险性，进而提高空气冷却功能的可靠性。
图1所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的简要方框图。
图2所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的动作简要方框图。
图3所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的具有的驱动电路的电路图。
图4所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的具有的转速切换控制电路的方框图。
图5所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的处理动作的流程图。
图6所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的处理动作的动作时序的说明图。
图7所示为本发明其它实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的简要方框图。
图8所示为本发明其它实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置的处理动作的动作时序的说明图。
1风扇电动机FM12风扇电动机FM210风扇电动机驱动控制装置11驱动电路11a电动机I/F12驱动电路12a电动机I/F13转速切换控制电路14、15F/V变换器16、17非门111风扇电动机用驱动IC112位置检测单元
113功率供给单元131、132两速切换电路131a高速设定单元131b正常设定单元131c、131d半导体开关131e非门133或门具体实施方式
以下，参照
实施本发明的最佳形态。
图1所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10的简要方框图。
在图1中，本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10具有驱动风扇电动机FM1的驱动电路11、驱动风扇电动机FM2的驱动电路12、以及发送切换风扇电动机转速的控制信号的转速切换控制电路13。
另外，驱动电路11具有接收从转速切换控制电路13送来的控制信号的Vsp端、以及检测风扇电动机FM1的关闭保护的RD端，作为电动机I/F 11a，驱动电路12具有接收从转速切换控制电路13送来的控制信号的Vsp端、以及检测风扇电动机FM2的关闭保护的RD端，作为电动机I/F 12a。
另外，在图1中，驱动电路11及驱动电路12与转速切换控制电路13通过有线方式电连接，但本发明不限于此，可以通过无线以电磁方式连接，也可以通过红外线或激光等进行光连接。另外，在图1中，驱动电路11及驱动电路12的转速切换控制电路13作为各自分开的电路形成，但也可以例如埋入一个基板中作为一个电路形成。再有，也可以使CPU等中央处理装置具有驱动电路11及驱动电路12和转速切换控制电路13发挥的功能。
图2所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10的动作简要方框图。
在图2中，首先，假设由于某种原因导致风扇电动机FM2故障停止，风扇电动机FM2被锁住(图中有×记号)。于是，驱动电路12中的关闭保护功能动作，在RD端检测出直流电压电平从低电平转向高电平的关闭保护检测信号S1。然后，转速切换控制电路13根据该关闭保护检测信号S1，对驱动电路11发送提高风扇电动机FM1的转速的转速切换控制信号S2。其结果，利用驱动电路11，自动提高风扇电动机FM1的转速。
这样，根据风扇电动机驱动控制装置10，即使在服务器一侧不追加功能，也能够在风扇电动机一侧自动提高转速，自动确保足够的风量及风压，进而能够提高空气冷却功能的可靠性。
以下，详细叙述驱动电路11及12和转速切换控制电路13的电路构成。
图3为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10具有的驱动电路11的电路图。另外，图3中所示的驱动电路11的驱动方式是采用三相全波无刷电动机的驱动方式。另外，在图3中所示的驱动电路11的电路图，但驱动电路12的电路图也基于上相同。
在图3中，驱动电路11主要具有将整个电路集成的风扇电动机用驱动IC111；包含三个霍尔IC(HU、HV、HVV)、进行风扇电动机FM1的位置检测的位置检测单元112；包含六个场效应晶体管(MOSFET)、对风扇电动机FM1供给驱动功率用的功率供给单元113；包含RD端及Vsp端的电动机I/F 11a；将风扇电动机FM1的霍尔(HU、HV、HVV)合成的FG信号端；以及在风扇动机FM1旋转开始时从高电平转向低电平的起动停止端(S/S端)等。
图4所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10具有的转速切换控制电路13的方框图。图4(a)所示为转速切换控制电路13的简要方框图，图4(b)所示为转速切换控制电路13中的两速切换电路131的简要方框图，图4(c)所示为将转速控制电路13中的两速切换电路131a具体化时的一个例子的电路图。
在图4(a)中，转速切换控制电路13具有对驱动电路11的Vsp端发送转速切换控制信号的两速切换电路131；对驱动电路12的Vsp端发送转速切换控制信号的两速切换电路132；以及将从驱动电路11及驱动电路12的RD端送来的关闭保护检测信号作为输入的或门133。另外，或门133的输出信号送往两速切换电路131及两速切换电路132。
另外，在图4(a)中，将从驱动电路11及驱动电路12的RD端送来的关闭保护检测信号作为输入的元器件是假设采用或门133，但若是例如机械式继电器、半导体继电器或混合继电器等能够发挥多输入单输出功能的元器件，则任何的元器件均可。
在图4(b)，图4(a)所示的两速切换电路131，具有输出高电平直流电压信号、使风扇电动机FM1以高速设定运转用的高速设定单元131a；输出低电平直流电压信号、使风扇电动机FM1以正常设定运转用的正常设定单元131b；根据或门133的输出、将高速设定单元131a输出的高电平直流电压信号向驱动电路11的Vsp端发送的半导体开关131c；根据通过非门131e得到的或门133的输出、将正常设定单元131b输出的低电平直流电压信号向驱动电路11的Vsp端发送的半导体131d；以及非门131e。
另外，作为半导体开关131c及131d，一般可以举出有模拟开关(半导体开关)，但本发明不限于此，例如也可以采用上述的机械式继电器、半导体继电器或混合继电器等。
这里，图4(b)所示的高速设定单元131a及正常设定单元131b，具体可利用例如图4(c)所示的电路图来实现。在图4(c)中，将电阻Ra与电阻Rc的串联电路、和电阻R6与电阻Rd的串联电路并联连接，电阻Ra及电阻Rb的各一端与+5V电源连接，电阻Rc及电阻Rd的各一端与接地连接。然后，从电阻Ra与Rc的节点输出低电平直流电压信号作为正常设定输出，从电阻Rb与电阻Rd的节点输出高电平直流电压信号作为高速设定输出。
图5所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10的处理动作流程图。
在图5中，首先设风扇电动机FM1及风扇电动机FM2进行正常设定运转(步骤S1)。更具体来说，设在驱动电路11(参照图3)中，风扇电动机用驱动IC 111从转速切换控制电路13用Vsp端接收低电平直流电压信号，功率供给单元113，以正常设定(正常速度)驱动风扇电动机FM1。同样，设在驱动电路12中也以正常设定(正常速度)驱动风扇电动机FE2。
接着，在风扇电动机FM2由于某个原因产生故障停止时，进行RD信号切换检测(步骤S2)。更具体来说，在驱动电路12中，若风扇电动机FM2由于某个原因产生故障停止，则驱动电路12中的关闭保护功能起作用，在RD端检测出直流电压电平从低电平转向高电平的关闭保护检测信号。
最后，在没有故障停止的风扇电动机FM1中，进行高速设定运转(步骤S3)。更具体来说，转速切换控制电路13若在驱动电路12的RD端检测出关闭保护检测信号，则将该信号取入作为或门133的一个输入(参照图4(a))。于是，或门133的输出从低电平转向高电平。
然后，该或门输出，输入到两速切换电路131及两速切换电路132。在两速切换电路131(参照图4(b))中，从低电平转向高电平的或门输出照原样输入至半导体开关131c，通过非门131e从高电平转向低电平的或门输出向半导体开关131d输入。于是，半导体开关131c接通，半导体开关131d断开，因此从高速设定单元131a输出的高电平直流电压信号向驱动电路11的Vsp端输出。其结果，风扇电动机用驱动IC 111若在Vsp端从转速切换控制电路13接收上述的直流电压信号作为转速切换控制信号，则通过功率供给单元113，使风扇动机FM1的转速上升。这样，风扇电动机驱动控制装置10能够自动提高没有故障的正常的风扇电动机FM1的转速。
另外，在两速切换电路132中，虽然与两速切换电路131相同，在Vsp端从转速切换控制电路13接收上述的直流电压信号，但由于关闭保护功能(关闭保护电路)起作用，因此结果风扇电动机FM2维持故障停止状态不变。
图6所示为本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10的处理动作的动作时序说明图。
在图6(a)中，若风扇电动机FM1及风扇电动机FM2开始旋转，则在驱动电路11中的S/S端(参照图3)，直流电压电平从高电压转向低电平。这时，在驱动电路11的RD端，直流电压电平从高电平转向低电平。另外，以驱动电路12中也同样。
接着，若风扇电动机FM2由于某个原因产生故障停止，则风扇电动机FM2被锁住，RD端的直流电压电平从低电平转向高电平(从上面数起第2个波形)。这时，转速切换控制电路13中，从驱动电路12的RD端送来的高电平的关闭保护检测信号输入或门133，或门133的输出从低电平转向高电平(从上面数起第3个波形)。另外，或门133根据图6(b)的真值表动作。即，驱动电路11的RD端或驱动电路12的RD端的某一端或两端为高电平时，或门133的输出也从低电平转向高电平。
然后，或门133的输出(高电平)照原样输入半导体开关131c(从上面数起第4个波形)，而对于半导体开关31d是通过非门131e(变成低电平)输入(从上面数起第5个波形)。于是，半导体开关131c接通，半导体开关131d断开，因此对驱动电路11的Vsp端输出高电平直流电压信号(Vsp2)以代替低电平直流电压信号(Vspl)(从上面数起第6个波形)。其结果如上所述，风扇电动机用驱动IC 111能够提高风扇电动机1的转速。
图7所示为本发明其它实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10′的简要方框图。特别是在图7中，作为检测成为驱动对象的风扇电动机停止的停止检测端不是RD端，而且采用FG信号(参照图3)。另外，在驱动电路12的FG端得到的FG信号不是照原样输入转速切换控制电路13中的或门133，而是经由F/V变换器14及非门16输入，在驱动电路11的FG端得到的FG信号也不是照原样输入转速切换控制电路13中的或门133，而是经由F/V变换器15及非门17输入。以下说明图7所示的风扇电动机驱动控制装置10′的处理动作的动作时序。
图8所示为本发明其它实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10′的处理动作的动作时序说明图。
在图8(a)中，若风扇电动机FM1及风扇电动机FM2开始旋转，则在驱动电路11中的S/S端(参照图3)，直流电压电平从高电平转向低电平。这时，在驱动电路11的FG端，得到矩形波的周期信号(FG信号)(参照从上面数起的第2个波形)。另外，通过选择风扇电动机用驱动IC 111的引脚，FG信号可以得到各种频率的信号。
接着，若风扇电动机FM2由于某个原因产生故障停止，则由于风扇电动机FM2被锁住，因此FG信号的频率成为0。于是，F/V变换器14的输出成为0(低电平)。更具体来说，如图8(b)所示，在风扇电动机FM2故障停止前，由于FG信号为频率f1，因此F/V变换器14的输出为V1，但风扇电动机FM2故障停止后，由于FG信号为频率0，因此F/V变换器14的输出成为0(低电平)(从上面数起第3个波形)。
接着，若风扇电动机FM2由于某个原因产生故障停止，则由于风扇电动机FM2被锁住，因此FG信号的频率成为0。于是，F/V变换器14的输出成为0(低电平)。更具体来说，如图8(b)所示，在风扇电动机FM2故障停止前，由于FG信号为频率f1，因此F/V变换器14的输出为V1，但风扇电动机FM2故障停止后，由于FG信号为频率0，因此F/V变换器14的输出成为0(低电平)(从上面数起第3个波形)。
这时，在转速切换控制电路13中，通过非门16，从驱动电路12的FG端送来的低电平的关闭保护检测信号输入或门133，或门133的输出从低电平转向高电平(从上面数起第5个波形)。下面则如图6中说明的那样，半导体开关131c接通，风扇电动机FM1进行高速设定运转。
如上所述，根据本发明实施形态有关的风扇电动机驱动控制装置10及10′，即使多台风扇电动机的一部分故障停止，也能够通过使其它的正常风扇电动机高速旋转，抑制空气冷却能力的下降，防止热失控等，进而提高空气冷却功能的可靠性。
另外，在本实施形态中，电动机结构是采用三相，但不限于此，也可以采用单相或两相。另外，本发明也可以适用于单相全波驱动方式的风扇电动机或两相半波驱动方式的风扇电动机等。另外，在本实施形态中，风扇电动机的台数是设为两台，但不限于此，也可以是三台或三台以上。
工业上的实用性本发明有关的风扇电动机驱动控制装置，即使多台风扇电动机中的一部分发生故障，也能有效用于抑制空气冷却能力的下降，防止热失控等，提高空气冷却功能的可靠性。
权利要求
1.一种风扇电动机驱动控制装置，其特征在于，具有分别驱动多台风扇电动机的多个驱动电路、以及对所述多个驱动电路发送切换同风扇电动机转速的控制信号的转速切换控制电路，所述驱动电路具有检测成为驱动对象的风扇电动机停止的停止检测端，所述转速切换控制电路根据从所述多个驱动电路的所述停止端接收的信号，发送所述控制信号。
2.如权利要求1所述的风扇电动机驱动控制装置，其特征在于，在所述转速切换控制电路中，从所述停止检测端接收的信号是检测成为驱动对象的风扇电动机关闭保护的关闭保护检测信号。
3.如权利要求1所述的风扇电动机驱动控制装置，其特征在于，在所述转速切换控制电路中，从所述停止检测端接收的信号是与成为驱动对象的风扇电动机的转速相对应的周期性变化的FG信号。
4.如权利要求1所述的风扇电动机驱动控制装置，其特征在于，所述转速切换控制电路具有将从所述多个驱动电路的所述停止检测端接收的信号作为输入的或门；以及分别与所述多个驱动电路电连接、并根据所述或门的输出信号发送所述控制信号的多个速度切换电路。
5.如权利要求4所述的风扇电动机驱动控制装置，其特征在于，所述速度切换电路是包含根据所述或门的输出信号发送高电平电压信号的第1切换开关、以及根据所述或门的输出信号发送低电平电压信号的第2切换开关的两速切换电路。
全文摘要
本发明揭示一种风扇电动机驱动控制装置，是具有驱动风扇电动机的驱动电路11及12、以及对驱动电路11及12发送切换风扇电动机转速的控制信号的转速切换控制电路13的风扇电动机驱动控制装置10，对驱动电路11及12设置转速切换控制电路13，根据从检测成为驱动对象的风扇电动机FM1及FM2的停止的停止检测端(RD端)接收的信号，发送上述的控制信号。该装置在多台风扇电动机动作的情况下，即使其一部分的风扇电动机故障停止，也能够抑制空气冷却能力的降低，防止热失控等，进而提高空气冷却能力的可靠性。
文档编号H02P6/00GK1835379SQ200610008830
公开日2006年9月20日 申请日期2006年2月16日 优先权日2005年2月18日
发明者栗田幸信 申请人:日本电产三协株式会社