專利名稱：含有風(fēng)扇控制設(shè)備的風(fēng)扇系統(tǒng)和風(fēng)扇控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有風(fēng)扇控制設(shè)備的風(fēng)扇系統(tǒng)和一種用以控制風(fēng) 扇的風(fēng)扇控制方法。
背景技術(shù)：
諸如服務(wù)器類的計(jì)算機(jī)裝置通常配備有冷卻風(fēng)扇。風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)引起 計(jì)算機(jī)裝置外殼的振動(dòng)。這種振動(dòng)被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)裝置中故障的原因， 這不是可取的。因此，需要提出一種用于抑制這種外殼振動(dòng)的技術(shù)。同時(shí)，風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)有時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲和風(fēng)噪聲。這種噪聲對(duì)于風(fēng)扇 周圍的人而言可能會(huì)是不舒服的。因此，對(duì)于風(fēng)扇的另一個(gè)要求就是要 減小風(fēng)扇的噪聲所給予的這種不舒服感覺(jué)。結(jié)合上面的描述，第一至第三種現(xiàn)有技術(shù)(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)JP-P2005-76540A、JP-A-平-9-212044和JP-A-平-5-221227)都公開(kāi)了用 于減小這種不舒服感覺(jué)的技術(shù)。這就是說(shuō)，第一種現(xiàn)有技術(shù)描述了如何 通過(guò)使用l/f波動(dòng)特性，控制熱輻射風(fēng)扇的排氣量。第二種現(xiàn)有技術(shù)還 公開(kāi)了具有熱輻射風(fēng)扇的圖像形成設(shè)備，其中，根據(jù)l/f波動(dòng)的周期性 分量，控制所述風(fēng)扇的輸入電壓。第三種現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步公開(kāi)了一種空 調(diào)器，它配置有基準(zhǔn)吹風(fēng)機(jī)確定部分，該基準(zhǔn)吹風(fēng)機(jī)確定部分適于確 定輸出至吹風(fēng)機(jī)馬達(dá)的電壓；下部吹風(fēng)機(jī)確定部分，它適于確定吹風(fēng)機(jī) 電壓，這一吹風(fēng)機(jī)電壓比根據(jù)所述基準(zhǔn)吹風(fēng)機(jī)確定部分所確定的基準(zhǔn)吹 風(fēng)機(jī)電壓更低；以及波動(dòng)寬度加給部分，它適于向所述下部吹風(fēng)機(jī)電壓 加給波動(dòng)寬度。然而，上述這些現(xiàn)有技術(shù)都沒(méi)有描述如何抑制外殼振動(dòng)。發(fā)明內(nèi)容于是，本發(fā)明的目的在于，提供一種含有風(fēng)扇控制設(shè)備的風(fēng)扇系統(tǒng)， 以及一種風(fēng)扇控制方法，其中可以抑制外殼振動(dòng)。按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例中， 一種風(fēng)扇系統(tǒng)包括裝附在外殼上 的風(fēng)扇；被配置成為用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)扇的DC馬達(dá)；以及風(fēng)扇控制設(shè)備， 該設(shè)備包括控制單元，該單元被配置成為用于根據(jù)與特定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì) 應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使之圍繞所述特定轉(zhuǎn)速周期性地變化。按照本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例， 一種風(fēng)扇控制方法，它包括如下 步驟由一DC馬達(dá)驅(qū)動(dòng)被裝附在外殼上的風(fēng)扇；并且，根據(jù)與特定的轉(zhuǎn) 動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使之圍繞所述特定轉(zhuǎn)速周期 性地變化。


通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的非限制實(shí)施例的詳細(xì)描述，就使本發(fā) 明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)變得愈為清楚，其中圖1以方框圖示意性地表示本發(fā)明一種示例性實(shí)施例的包含風(fēng)扇控 制設(shè)備的風(fēng)扇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2A是表示電壓按正弦波形振蕩的示意圖，隨時(shí)波形的幅值為AF ， 周期為T(mén);圖2B是表示在加給DC馬達(dá)的電壓恒定時(shí)，電流i的時(shí)間變化曲線； 圖2C是表示施給DC馬達(dá)的電壓示意圖； 圖3A是表示第一示例模擬結(jié)果的曲線； 圖3B是表示第二示例模擬結(jié)果的曲線； 圖3C是表示第三示例模擬結(jié)果的曲線。
具體實(shí)施方式
以下將參考附圖描述本發(fā)明示例性實(shí)施例的使用風(fēng)扇控制設(shè)備的 風(fēng)扇系統(tǒng)和風(fēng)扇。圖1是的方框圖示意性地示出本發(fā)明示例性實(shí)施例的風(fēng)扇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。所述風(fēng)扇系統(tǒng)包括風(fēng)扇控制設(shè)備l、 DC馬達(dá)，以及由所述風(fēng)扇控制 設(shè)備1控制的風(fēng)扇3。如圖1所示，風(fēng)扇3與DC馬達(dá)2相連，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)2而使其轉(zhuǎn)動(dòng)。按照第一示例性實(shí)施例的風(fēng)扇控制設(shè)備1，它向DC馬達(dá)2加給脈沖形式的電壓，并且關(guān)于時(shí)間控制所加給電壓的幅 值，以便控制風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇3可以與服務(wù)器(未示出)的外殼形成一體，也可以分立地形成。 風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)服務(wù)器的外殼傳播，并引起外殼振動(dòng)。 如果如這個(gè)第一示例性實(shí)施例所示的DC馬達(dá)2使風(fēng)扇3轉(zhuǎn)動(dòng)，則風(fēng)扇3 的轉(zhuǎn)速與加給DC馬達(dá)2的電壓成正比。風(fēng)扇控制設(shè)備1配置有電壓確定機(jī)構(gòu)11和電壓控制電路(或控制單 元)12。電壓確定機(jī)構(gòu)11實(shí)現(xiàn)根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)動(dòng)速度指令確定加給DC馬達(dá) 2的電壓和脈沖寬度的功能，以便將所述電壓和脈沖寬度通知給電壓控 制電路ll。例如，事先已經(jīng)得到所述電壓與風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，并且可以通過(guò)參考這種對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)確定電壓。也可以由CPU以及安 裝在比如ROM之類器件中的程序組成所述電壓確定機(jī)構(gòu)11。電壓控制電 路12與電源相連，其中，把從電源提供的額定電壓轉(zhuǎn)換成為由電壓確定 機(jī)構(gòu)ll所通知的電壓，并且提供給DC馬達(dá)2。與此同時(shí)，根據(jù)電壓確 定機(jī)構(gòu)11所通知的脈沖寬度，以脈沖方式將電壓加給DC馬達(dá)2。接下來(lái)，將詳細(xì)描述第一示例性實(shí)施例的含有風(fēng)扇控制設(shè)備1的風(fēng) 扇系統(tǒng)的工作情況。首先，將轉(zhuǎn)動(dòng)速度命令輸入到風(fēng)扇控制設(shè)備1。所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度命令 是特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的數(shù)據(jù)表示。所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度表示風(fēng)扇3所要求的轉(zhuǎn) 速，并且根據(jù)用戶從比如鍵盤(pán)(未示出)之類的輸入單元輸入的數(shù)據(jù)和由 溫度傳感器(未示出)測(cè)得的外殼中的溫度測(cè)量結(jié)果或者其他的數(shù)據(jù)，將 所述特定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度輸入至風(fēng)扇控制設(shè)備1。盡管各圖中省略了產(chǎn)生這 種特定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，但這是可以通過(guò)比如在服務(wù)器中安裝的計(jì)算機(jī)程序 來(lái)予實(shí)現(xiàn)。隨后，電壓確定機(jī)構(gòu)11響應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度命令來(lái)執(zhí)行操作，以確定施 加給DC馬達(dá)2的脈沖電壓和脈沖寬度。具體地說(shuō)，計(jì)算為了實(shí)現(xiàn)由所述 轉(zhuǎn)動(dòng)速度命令表示的特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的電壓。將所述電壓稱為基準(zhǔn)電壓V。 電壓確定機(jī)構(gòu)11向電壓控制電路12通知所述基準(zhǔn)電壓V和脈沖寬度。 電壓控制電路12根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓V和脈沖寬度，把由電源提供的額定電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，提供給DC馬達(dá)2。于是，驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)2，以轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇3。 與此同時(shí)，有如圖2A所示那樣，電壓控制電路12在每一個(gè)脈沖時(shí)加給 一個(gè)電壓，使所述電壓按周期T在相對(duì)于電壓V的土AV范圍內(nèi)振蕩。應(yīng) 予說(shuō)明的是，圖2A示出的示例中，電壓按正弦波形振蕩，幅值為AF， 周期為T(mén)。風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速實(shí)質(zhì)上與加給DC馬達(dá)2的電壓相協(xié)調(diào)。因此， 風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速表示的行為是所述轉(zhuǎn)速按周期T在相對(duì)于特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度 的兩側(cè)振蕩。順帶地，風(fēng)扇3的振動(dòng)源被認(rèn)為是DC馬達(dá)2的扭矩。根據(jù)弗萊銘 (Fleming)左手定則，所述扭矩與流過(guò)DC馬達(dá)2的導(dǎo)線的電流i成正比 (即F二iBL，其中F為扭矩，i為電流，B為磁通量，L為導(dǎo)線長(zhǎng)度)。流 過(guò)DC馬達(dá)2的導(dǎo)線的電流方向隨著DC馬達(dá)2的線圈轉(zhuǎn)動(dòng)而隨時(shí)間改變。 圖2B示出當(dāng)加給DC馬達(dá)2的電壓如圖3C所示那樣為恒定時(shí)，電流i 隨時(shí)間變化的曲線。如該圖所示，當(dāng)所加給的電壓是恒定的時(shí)，電流的 周期，即Ti為恒定的。相反，當(dāng)加給DC馬達(dá)2的電壓隨時(shí)間變化時(shí)， 電流i的周期不恒定。由于電流i與扭矩成正比，所述扭矩不具有恒定 的周期。也就是說(shuō)，將所述扭矩分散成多個(gè)頻率分量。通過(guò)分散成多個(gè) 頻率，也減小了所述扭矩的峰值。結(jié)果，也使風(fēng)扇3的振動(dòng)峰值減小。 這樣，可以抑制服務(wù)器中設(shè)置的比如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器之類裝置的退化。應(yīng)予 說(shuō)明的是，當(dāng)加給DC馬達(dá)2的電壓變化具有正弦波形時(shí)，將電流i的周 期Ti設(shè)置成較為不規(guī)則的形式。相應(yīng)地，加給DC馬達(dá)2的電壓變化具 有正弦波形，就會(huì)使風(fēng)扇3的振動(dòng)分散成較寬頻率范圍內(nèi)的頻率分量。 這樣，可以更有效地抑制所述器件的退化。圖3A至3C示出在驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇3時(shí)，外殼振動(dòng)的量與外殼振動(dòng)頻率之 間關(guān)系的模擬結(jié)果曲線。在圖3A至圖3C的每一幅圖中，實(shí)線表示比較 例的結(jié)果，而虛線表示第一至第三示例當(dāng)中每一個(gè)的結(jié)果。圖3A示出第 一示例的模擬結(jié)果，圖3B示出第二示例的模擬結(jié)果，以及圖3C示出第 三示例的模擬結(jié)果。比較例的結(jié)果表示，在將恒定電壓加給DC馬達(dá)2， 使風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為6000rpm(100Hz)并且恒定情況下的結(jié)果。第一至第 三示例的結(jié)果是，在加給DC馬達(dá)2的電壓具有正弦波形時(shí)的結(jié)果。第一 示例的結(jié)果示出如下情況時(shí)的結(jié)果6000rpm(100Hz)的特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度、1.28秒的周期T(128轉(zhuǎn))，以及基準(zhǔn)電壓V的ly。的幅值A(chǔ)V。第二示例的 結(jié)果示出在基準(zhǔn)電壓V的3。/。的幅值A(chǔ)V的情況下的結(jié)果，以及第三示例 的結(jié)果示出在基準(zhǔn)電壓V的5。/。的幅值A(chǔ)V的情況下的結(jié)果。在第二和第 三示例中，除幅值A(chǔ)V之外的其他參數(shù)都保持與第一示例的其他參數(shù)相 同。模擬時(shí)，根據(jù)加給DC馬達(dá)2的電壓隨時(shí)間的變化，計(jì)算如圖2B所 示的流過(guò)DC馬達(dá)2的導(dǎo)線的電流隨時(shí)間的變化。對(duì)電流隨時(shí)間的變化進(jìn) 行傅立葉變換，計(jì)算每個(gè)頻率分量的扭矩。如上所述，可以將扭矩理解 為外殼的振動(dòng)量。因此，根據(jù)比較示例中為"l"的扭矩峰值，通過(guò)將第 一至第三示例中的扭矩歸一化為0和1之間的值，確定了外殼的振動(dòng)。如圖3A至3C所示，確認(rèn)比較例中在100Hz下存在明顯的振動(dòng)，這 是與風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速相一致的。相反，盡管在第一至第三示例中觀察到較寬 范圍內(nèi)的頻率分量中的振動(dòng)，但與比較示例相比，振動(dòng)峰值得到抑制。 也就是說(shuō)，已經(jīng)確認(rèn)通過(guò)改變加給DC馬達(dá)2的電壓，將外殼的振動(dòng)量分 散成更寬的頻率分量，并且降低了振動(dòng)量的峰值。接下來(lái)將描述當(dāng)幅值A(chǔ)V改變時(shí)的結(jié)果。當(dāng)幅值A(chǔ)V從1%(第一示例) 增大到3%(第二示例)時(shí)，將所述振動(dòng)分散到更寬的頻率范圍以減小峰 值。也就是將振動(dòng)能量分布到較寬的頻率范圍。然而，即使幅值A(chǔ)V從 3%增大到5%(第三示例)，也不會(huì)在振動(dòng)分散和峰值減小方面觀察到明顯 的差異。如果幅值A(chǔ)V太大，將認(rèn)為風(fēng)扇原有的冷卻效果退化。因此，從 冷卻效果和振動(dòng)分散效果的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選地是將所述幅值A(chǔ)V設(shè)定為0 至3%。盡管各示例性實(shí)施例表示的示例中輸入的是轉(zhuǎn)動(dòng)速度命令，并且將 轉(zhuǎn)動(dòng)速度命令轉(zhuǎn)換成為電壓命令，但只要輸入與特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的 數(shù)據(jù)，就不必要求輸入表示特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的命令。例如，可以直接產(chǎn)生 與特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)，并將其輸入到風(fēng)扇控制設(shè)備1。在 這種情況下，電壓確定機(jī)構(gòu)11不需要根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)速度命令產(chǎn)生電壓命令， 并且只確定脈沖寬度就是足夠的。如果從外部產(chǎn)生所述脈沖寬度并且將 其輸入至風(fēng)扇控制設(shè)備1，則不需要電壓確定機(jī)構(gòu)11本身。盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例，具體地表示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解，在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種 改變。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)扇系統(tǒng)，它包括被裝附在外殼上的風(fēng)扇；DC馬達(dá)，被配置成用以驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)扇；以及風(fēng)扇控制設(shè)備，包括控制單元，并被配置成根據(jù)與特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使其圍繞所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度周期性地改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇系統(tǒng)，其中，所述控制單元控制所述風(fēng) 扇的轉(zhuǎn)速，使得將所述外殼的振動(dòng)能量分散于一定頻率范圍中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇系統(tǒng)，其中，所述控制單元通過(guò)控制加 給所述DC馬達(dá)的電壓來(lái)控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇系統(tǒng)，其中，所述控制單元控制所述風(fēng) 扇的轉(zhuǎn)速按正弦波形周期性地變化，并用所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度作為幅值中 心。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇系統(tǒng)，其中，所述控制單元將所述風(fēng)扇 的轉(zhuǎn)速控制在相對(duì)于所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度±3%的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇系統(tǒng)，其中，所述外殼是用于服務(wù)器的。
7. —種風(fēng)扇控制方法，包括如下步驟由DC馬達(dá)驅(qū)動(dòng)被裝附在外殼上的風(fēng)扇；根據(jù)與特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使其圍繞 所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度周期性地改變。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇控制方法，其中，所述控制包括控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使得將所述外殼的振動(dòng)能量分散于一定頻率范圍中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇控制方法，其中，所述控制包括通過(guò)控制加給所述DC馬達(dá)的電壓來(lái)控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇控制方法，其中，所述控制包括控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速按正弦波形周期性地變化，并取所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度作為幅值中心。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇控制方法，其中，所述控制包括將所述 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制在相對(duì)于所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的±3%范圍內(nèi)。
12. —種風(fēng)扇控制設(shè)備，它包括控制單元，它被配置成根據(jù)與特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)控制風(fēng)扇 的轉(zhuǎn)速，使其圍繞所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度周期性地改變。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇控制設(shè)備，其中，所述控制單元控制所 述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使得將裝附所述風(fēng)扇的外殼的振動(dòng)能量分散于一定頻率 范圍中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇控制設(shè)備，其中，所述控制單元通過(guò)控 制加給驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)扇的DC馬達(dá)的電壓來(lái)控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇控制設(shè)備，其中，所述控制單元控制所 述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速按正弦波形周期性地變化，并取所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度作為幅 值中心。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇控制設(shè)備，其中，所述控制單元將所述 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制在相對(duì)于所述特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度在±3%的范圍內(nèi)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇控制設(shè)備，其中，所述外殼是用于服務(wù) 器的。
全文摘要
一種風(fēng)扇系統(tǒng)包括被裝附在外殼上的風(fēng)扇和DC馬達(dá)，所述馬達(dá)被配置成用以驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)扇。風(fēng)扇控制設(shè)備包括控制單元，它被配置成用于根據(jù)與特定轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)控制所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使之圍繞所述特定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度周期性地改變。
文檔編號(hào)F04D29/66GK101275579SQ20081008735
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者江藤純 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社