(57)【要約】【課題】高可用性のファンシステムを提供する。【解決手段】  ファンモータ・アセンブリ１００は、複数の交換可能なファンモータ２１０、２１１、２１２、２１３を備えるファンモータ・サブアセンブリ２０と、ファンモータ・サブアセンブリ２０に結合され、複数の交換可能なファンモータの１つをファン１１に選択的に係合させるように構成されたファンモータ選択機構３０とを備える。制御ユニット４０はファンモータ選択機構３０に結合され、複数の交換可能なファンモータの第１のもの２１３がファン１１に機械的に動力を供給する一方で、複数の交換可能なファンモータの第２のもの２１２を、動力が伝達されないようファンモータ・サブアセンブリ２０から取り外すことができるように、ファンモータ選択機構３０を制御する。【選択図】      図３
2005133722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の交換可能なファンモータを備えるファンモータ・サブアセンブリと、
前記ファンモータ・サブアセンブリに結合され、前記複数の交換可能なファンモータの１つをファンに選択的に係合させるように構成されたファンモータ選択機構と、
前記ファンモータ選択機構に結合され、前記複数の交換可能なファンモータの第１のものが前記ファンに機械的に動力を供給する一方で、前記複数の交換可能なファンモータの第２のものを動力が伝達されないよう前記ファンモータ・サブアセンブリから取り外すことができるように、前記ファンモータ選択機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする統合的冗長可用性を有するファンモータ・アセンブリ。
【請求項２】
前記複数の交換可能なファンモータの前記第２のものが前記ファンモータ・サブアセンブリを第１の位置から第２の位置に移動させ、前記複数の交換可能なファンモータの前記第２のものが前記ファンに係合されることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項３】
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものと前記複数の交換可能なファンモータの前記第２のものが冗長な動力源で構成されることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものと前記複数の交換可能なファンモータの前記第２のものの性能特性を測定するように構成されたファンモータ性能監視ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項５】
前記ファンモータ性能監視ユニットが、
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものが前記ファンを回転させる回転速度を測定するように構成されたタコメータと、
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものが使用する電流の大きさを測定するように構成された電流測定装置と、
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものの測定された性能特性を、規定のファンモータ性能要求と比較するように構成されたコンパレータと、
を備えることを特徴とする請求項４に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項６】
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものと前記複数の交換可能なファンモータの前記第２のものが実質的に異なるパワー特性を有することを特徴とする請求項１に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項７】
前記制御ユニットが、前記複数の交換可能なファンモータの１つを前記ファンに選択的に係合させるようにプログラムされることを特徴とする請求項６に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項８】
第１の交換可能なファンモータと第２の交換可能なファンモータを備えるファンモータ・サブアセンブリと、
前記ファンモータ・サブアセンブリに結合され、前記第１の交換可能なファンモータまたは前記第２の交換可能なファンモータを、ファンを駆動する方向に選択的に配置するように構成されたファンモータ選択機構と、
前記ファンモータ選択機構に結合され、前記第１の交換可能なファンモータが前記ファンを機械的に駆動する前記向きに配置される一方で、前記第２の交換可能なファンモータを前記ファンモータ・サブアセンブリから取り外すことができるように、前記ファンモータ選択機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする統合的ファンモータ冗長可用性を与えるように構成されたファンモータ・アセンブリ。
【請求項９】
前記第２の交換可能なファンモータが前記ファンモータ・サブアセンブリを第１の位置から第２の位置に移動させて、前記第２の交換可能なファンモータが前記ファンに係合され、同時に、前記第１の交換可能なファンモータが前記ファンから離脱することを特徴とする請求項８に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の交換可能なファンモータと前記第２の交換可能なファンモータが、ファンモータ・アセンブリ用の冗長な動力源で構成されることを特徴とする請求項８に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項１１】
第１のファンモータレセプタクルに着脱自在に結合された前記第１のファンモータの性能特性を測定するように構成されたファンモータ性能監視ユニットを前記制御ユニットがさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項１２】
前記ファンモータ性能監視ユニットが、
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものが前記ファンを回転させる回転速度を測定するように構成されたタコメータと、
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものが使用する電流の大きさを測定するように構成された電流測定装置と、
前記複数の交換可能なファンモータの前記第１のものの測定された性能特性を、規定のファンモータ性能要求と比較するように構成されたコンパレータと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項１３】
前記第１の交換可能なファンモータと前記第２の交換可能なファンモータが実質的に異なるパワー特性を有することを特徴とする請求項８に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項１４】
前記制御ユニットが、前記第１の交換可能なファンモータと前記第２の交換可能なファンモータのいずれかを、前記ファンに選択的に係合させるようにプログラムされることを特徴とする請求項１３に記載のファンモータ・アセンブリ。
【請求項１５】
第１の交換可能なファンモータ及び第２の交換可能なファンモータを、前記第１の交換可能なファンモータでファンを駆動する第１の向きに配置されたファンモータ・サブアセンブリ内に結合することと、
前記第１の交換可能なファンモータの性能特性を監視することと、
前記第１の交換可能なファンモータの測定された性能特性を規定のファンモータ性能要求と比較することと、
前記第１の交換可能なファンモータの前記測定された性能特性が前記規定のファンモータ性能要求を満たさない場合、前記第２の交換可能なファンモータで前記ファンを機械的に駆動する第２の向きに前記ファンモータ・サブアセンブリを自動的に配置し、同時に、前記第１の交換可能なファンモータを前記ファンモータ・サブアセンブリから取り外すことのできる位置に配置することと、
を含むことを特徴とするファンシステムに冗長可用性を与える方法。
【請求項１６】
前記第２の交換可能なファンモータを利用して前記ファンモータ・サブアセンブリを前記第２の向きに駆動することをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のファンシステムに冗長可用性を与える方法。
【請求項１７】
前記第１の交換可能なファンモータの前記性能特性を監視することには、電流測定装置が前記第１の交換可能なファンモータが使用する電流の大きさを測定することが含まれることを特徴とする請求項１５に記載のファンシステムに冗長可用性を与える方法。
【請求項１８】
ファンモータ選択機構に結合された制御ユニットが前記第２の交換可能なファンモータを選択するようにプログラムされることを特徴とする請求項１５に記載のファンシステムに冗長可用性を与える方法。
【請求項１９】
監視中のセンサ入力に基づいてモータの係合ルールを定める論理方式に合致するように前記制御ユニットがプログラムされることを特徴とする請求項１５に記載のファンシステムに冗長可用性を与える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、余剰の駆動モータを使用することで、ファンシステムの可用性を高める方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器は、マイクロプロセッサなどの様々な構成要素が発生する熱を伝達して消散させるために、特別な冷却を必要とすることが多い。コンピュータまたはサーバーなどの製品から熱を除去するためにもっとも一般的に使用される機構は、モータで駆動されるファンである。単一モータのファン・アセンブリでは、このモータは、システムにオーバーヒートをもたらせかねない故障個所のひとつである。通常、このようなオーバーヒートが発生すると、第２のファンが所定の場所にあることが必要であるか、あるいは、この故障したモータを、短時間のうちに取り替えることが必要である。あるいは、コンピュータを引き続き動作させることもできるが、冷却する熱量を減らす必要がある（例えば、オーバーヒートを防止するために、プロセッサの速度を低下させる）。ほとんどのファン故障はモータの故障に起因している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
サーバーなどの高可用性のサービス用に設計されたコンピュータは、ファン故障の可能性を補償するために、余分なファンを追加する。このような従来技術の冷却システム設計例は、追加ファン（１つまたは複数）の費用の増加、もともと少ないパッケージ内の占有スペースの増加と、その結果としての、設計およびレイアウトのオプションの制限、設計の複雑さの増加（例えば、ファンを制御／同期するための追加の電力切替えおよびロジック）、および、電源管理サブシステムに対する要求の増大といったいくつかの点で、全体のサーバー費用を増大させる。余分なファン（１つまたは複数）用の追加のスペースの必要性から、熱力学的冷却プロセスに影響を及ぼす。これは、これらのファンがパッケージ内の様々な場所で駆動されると、空気流が異なってくるからである。２つ以上のファンが軸方向に一直線になるようにファンシステムを構成しているときには、動作しているファンの空気流中にある故障している、すなわち動作してないファンによって空気流が妨げられて減少するために、冷却効果がさらに低下する。場合によっては、２つのファンが同時に動作するので、同期システムを必要とする。したがって、従来技術のファンシステムにおいて可用性を高めることは、様々な他の費用、追加の設計負担、あるいは、全体の製品設計を損なう。
【０００４】
したがって、機器内の占有スペースを最小限に抑え、モータが、ファンシステム内で故障の多い要素であることを認識し、機器の運転停止時間を最小にし、故障したモータの簡単な交換を実現し、より低い実装要求を製品設計者に提供する高可用性のファンシステムが必要である。さらに高い冗長性が要求される場合には、モジュラー方式で、かつ適応性の高い複数の交換用ファンモータを提供する設計が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る、冗長で可用性を持つファンモータ・アセンブリは、複数の交換可能なファンモータを持つファンモータ・サブアセンブリと、このファンモータ・サブアセンブリに結合されたファンモータ選択機構を含み、このファンモータ選択機構が、複数の交換可能なファンモータのうちの１つをファンに選択的に係合させる。さらに、このファンモータ・アセンブリは、ファンモータ選択機構を制御するように構成された、ファンモータ選択機構に結合された制御ユニットも含み、第１の交換可能なファンモータがファンに機械的に動力を供給する一方で、第２の交換可能なファンモータを、ファンモータ・サブアセンブリから力学的に取り外す（動力が伝達されないようにする）ことができるようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を詳しく参照する。これらの実施形態の例は、添付図面に示されている。本発明が以下の実施形態と関連して説明されるとはいえ、以下の実施形態は本発明をそれらの実施形態のみに限定する趣旨ではない。本発明には、特許請求の範囲の記載により定義される本発明の精神および範囲内に含まれる代替例、変更例、および、同等な例が含まれる。さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明を充分に理解するために、多数の具体的な詳細が記述されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細を用いなくても実施できる。他の場合に、公知の方法、手順、構成要素、回路は、本発明のいくつかの面を不必要に曖昧にしないように、詳細には述べられていない。
【０００７】
本発明の実施形態は、冗長で適応性のある高可用性のファンシステムを対象としている。本発明の実施形態では、複数の交換可能なファンモータが、ただ１つのファンモータ・サブアセンブリ中に設けられる。選択機構は、制御ユニットからの信号に応答して、このファンモータ・サブアセンブリを制御して、これらのファンモータのうちの１つが、ファンに動力を供給する一方で、第２のファンモータを、このファンモータ・サブアセンブリから力学的に取り外す（動力が伝達されないようにする）ことができるようにしている。これらのファンモータは交換可能であるので、交換可能なファン・アセンブリ用の機構を設ける必要はない。したがって、このようなアセンブリの排出路中にコンポーネントを配置することも、本発明の実施形態によれば可能である。
【０００８】
本発明の実施形態は、複数のファン・アセンブリを必要とすることなく冗長の冷却力を実現する。例えば、故障中のファンモータをファンから離脱させて、交換することができる一方で、冗長モータがファンを駆動し始め、システム・エンクロージャ内の正常に維持されている空気流への影響を最小限に抑える。言い替えれば、ファンモータが故障したときに、システム性能とファン性能の低下が最小限に抑えられる。さらに、余分なファンが不要になるので、本発明の実施形態により、冷却システムの費用、複雑さ、容積を減らすこともできる。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、ファンシステムは、出力特性の異なるファンモータを１つのファンモータ・サブアセンブリに統合することができる点において適応性が高い。その結果、冷却システムのファン速度と利用するパワーは、どのファンモータをファンに係合するか選択することによって制御することができる。これはまた、例えば、設置システム内の熱発生構成要素のフィールドをアップグレードする間にモータを交換できるというオプションを提供する（例えば、さらにパワーのある／パワーのないモータにアップグレードするか、またはダウングレードする）ことにより、設計の柔軟性も向上させる。さらに、例えば、高い熱負荷が予想される時期に、制御ユニットがさらにパワーのあるモータを選択的にファンに係合させて冷却力を高めることができるように、制御ユニットをプログラムすることができる。さらに、モータを取り替えることができることから、現行の設計を活用して新たな製品を生み出すプロセスが簡単となる。
【００１０】
図１は、本発明によるファンモータ・アセンブリ１００の一実施形態を示している。図１の実施形態では、ファンモータ・アセンブリ１００は、ファンモータ・サブアセンブリ２０、ファンモータ選択機構３０、制御ユニット４０から構成される。ファンモータ・サブアセンブリは、少なくとも２台のファンモータのうちの１つを、駆動歯車（図示されてない）を介してファン１１に選択的に結合する。これらの駆動歯車は、ファン１１の軸に取り付けられ、またファンモータは、ファンモータ・サブアセンブリ２０中のレセプタクル（容器）にそれぞれ取り付けられる。本発明の実施形態では、故障したモータを、ファン駆動歯車から離脱位置に移動させるプロセスと、交換用モータを係合位置に移動させて、ファン駆動歯車を駆動するプロセスが、同時に実行される。本発明の実施形態では、これは、多数のファン用のレセプタクルを持っているファンモータ・サブアセンブリ２０を用いて行われる。本発明の実施形態では、ファンモータ・サブアセンブリ２０は適応性の高いものであって、特定の用途における要求に応じて２台以上のファンモータを備えていてもよい。
【００１１】
図２は、本発明の実施形態による高可用性ファンシステム用の制御ユニット４０を示している。本発明の実施形態では、制御ユニット４０は、稼働中のファンモータのファンモータ速度および／またはファンモータ電流ドレインに基づいて、稼働中のファンモータの性能を監視している。この実施形態は、これらの性能パラメータを監視することを具体的に述べているが、本発明の実施形態では、制御システム４０で、他の性能パラメータも監視できるものと理解される。この実施形態において、これらの性能測定値の少なくとも１つが、故障状態、または故障状態の接近を示すしきい値を超えるときには、制御ユニット４０は、切換えを開始し、故障中のモータを別のモータに交換する。一実施形態では、制御ユニット４０は、故障中のモータへの電力を遮断して、ファンモータ選択機構３０への指令を開始して、故障中のモータを移動させてファン１１に結合されたファン駆動歯車から切り離し、同時に、別のモータを所定の位置に移動させて、その別のモータの駆動歯車をファン１１に結合されたファン駆動歯車に係合させる。
【００１２】
図２の実施形態では、制御ユニット４０は、性能監視モジュール４４、コントローラ５０、電源制御サブシステム４９から構成される。一実施形態では、性能監視モジュール４４は、電流測定装置（電流計）４５およびコンパレータ４７とメモリ４８に結合されたタコメータ４６から構成される。タコメータ４６は、タコメータ・センサが置かれている場所に応じて、現在係合されているファンモータ、またはファン１１自体の毎分の回転数を、結合部４３を介して監視する。一実施形態では、タコメータ４６の測定値はファン１１の軸から測定される。この実施形態では、稼働中のファンモータ用の電流は、結合部４１を介して、電源制御サブシステム４９から伝えられる。電流測定装置（電流計）４５は、電源制御サブシステム４９を経て、ファンモータ・アセンブリ１００の稼働中の動作モータに流れる電流を測定する。
【００１３】
ファンモータ性能の測定値はコンパレータ４７に渡される。次に、コンパレータ４７は、それらの測定値を、ファンモータ・アセンブリ１００の現在係合されているファンモータが故障している状態か、故障が近い状態のいずれかを示す一組の格納された性能基準値（例えば、メモリ４８に格納されたもの）と比較する。この実施形態は、これらの性能パラメータを具体的に述べているが、本発明の実施形態では、制御ユニット４０で監視できる様々な性能測定値がある。コントローラ５０は、コンパレータ４７から渡された結果を監視して、電源制御サブシステム４９およびファンモータ選択機構３０に命令を出し、故障状態が示されるときに、ファン１１への別のファンモータの結合を開始させる。
【００１４】
一実施形態では、コントローラ５０は、コンパレータ４７からの信号に基づいて、ファンモータ選択機構３０と電源制御サブシステム４９を制御する配線回路とすることができる。他の実施形態では、コントローラ５０は、例えば、予想されたシステム要求により、これらのファンモータのうちの１つをファン１１に選択的に係合するように、接続部４２１を介してユーザによってプログラムされ、また、状態に関するレポートを渡し、ネットワーク（図示されない）から接続部４２１を介して命令を受け取ることもある。同様にして、コントローラのプログラムを利用して交換を行うようにしても良い。例えば、低ノイズの環境では、さらに小さいパワーのモータをファンに係合して、周囲のノイズを減らしてもよい。あるいは、さらに高い熱負荷を発生させうる高性能環境では、さらにパワーのあるファンモータがファンに係合されるようにしてもよい。
【００１５】
本発明の実施形態では、コントローラ５０は、接続部４２１を介して受け取られる入力、コンパレータ４７からの入力、および／または、初めて電源を投入したときの正常初期設定からの入力に基づいて、命令を実行するのに適したマイクロプロセッサから構成される。一実施形態では、メモリ４８はコントローラ５０用の実行命令も格納することがある。さらに、コントローラ５０は、接続部４２１を介して、ユーザからの命令を受け入れるように設計されていてもよい。これにより、ユーザは、予想される要求により、どのモータをファン１１に係合するか選択することができる。例えば、高い熱負荷が予想される時期に、ユーザは、より高いパワーのモータをファン１１に自動的に係合するようにコントローラ５０をプログラムすることができる。さらに低い熱負荷が予想される時期の間、より低いパワーのファンモータを係合するようにしてもよい。
【００１６】
一実施形態では、モータで駆動するファン１１が故障し始めると、タコメータ４６で測定される回転速度は、規定のレベルよりも下がる。他の実施形態では、ファンモータ電流ドレインが規定のしきい値よりも大きくなる／小さくなることを利用して、第１のファンモータから第２のファンモータへの移行を開始する。一方の測定値、あるいは両方の測定値を使用して、故障状態の信号を、コンパレータ４７からコントローラ５０に渡すこともある。故障または初期の故障のこのような指示を受け取ると、コントローラ５０は、一連の命令（予め記述されたもの）を実行して、現在ファン１１を駆動しているモータから交換用モータへの移行を自動的に行う。
【００１７】
図３は、本発明によるファンモータ・サブアセンブリ２０の一実施形態を示している。図３の実施形態では、４モータ式サブアセンブリは、ファンモータ２１０、ファンモータ２１１、ファンモータ２１２、ファンモータ２１３と、それぞれ、それらの関連するファン駆動歯車２２３、ファン駆動歯車２２２、ファン駆動歯車２２０、ファン駆動歯車２２１を含む。本発明の実施形態では、ファンの数は、用途における要求に応じて２からＮの範囲とされる。本発明の実施形態では、ファンモータは、ほぼ同一の性能特性を有し、これによって、冷却システム用の冗長動力源を提供する。
【００１８】
さらに、これらのモータの一部または全部は異なるパワー特性を有していても良い（例えば、ファンモータ２１０は５アンペア・モータであり、ファンモータ２１１は１０アンペア・モータである等）。これにより、ファンに係合されるファンモータを単に変更するだけで、ファン１１を異なる速度で駆動することができる。この結果、本発明の実施形態は、パルス幅変調（ＰＷＭ）技術に代わる方法として、あるいはそれを補う方法として利用することができる。言い替えれば、異なる速度／パワー等級のモータを、ファンモータ・サブアセンブリ２０中に配置して、あらかじめ定められた、または調整されたシステム要求に基づいて、動的または静的なスイッチングを可能にする。例えば、このシステムが、標準的なデータセンタよりも熱いところに設置されている場合には、さらに大きいパワーのモータをファン１１に係合してファン１１をさらに速く回転させ、さらに大きい冷却力を提供することができる。システムのノイズおよびパワー効率が問題となる条件のもとでは、さらに静かでかつパワー効率のさらに高いファンモータをファン１１に係合してもよい。さらに、ファン・エンクロージャを取り外したり、ファンを停止させたりすることなく、モータを取り替えられることができるので、必要に応じてモータをアップグレードすることができる。例えば、さらなる冷却力を必要とするプロセッサ・カードのアップグレードをサポートするために、ファンモータをファンモータ・アセンブリ２０から取り外して、そのファンモータを、さらに高容量のファンモータに交換することができる。このようなファンモータの交換は、ファン１１への動力を遮断することなく行うことができる。
【００１９】
この実施形態では、２つのトランスポート・ガイド３０１および３０２が、ファンモータ駆動歯車２２２および２２０と接触した状態で示されている。これらのトランスポート・ガイドは、ファンモータ駆動歯車との摩擦接触を与えるのに適した表面を備えている。例えば、本発明の実施形態では、トランスポート・ガイド３０１および３０２は、滑らかであって、わずかにざらざらしているか、あるいは、ファンモータ駆動歯車が静止摩擦を得ることのできる非常に短い歯または波形（ひだ）を有している。この実施形態では、モータ２１３は、ファン１１用の稼働中の駆動モータであって、駆動歯車２２１を介して、ファン駆動歯車２４１に係合されている。本発明の実施形態では、ファン駆動歯車２４１は、ファン１１の回転軸に直結されている。他の実施形態では、これらのファンモータは、例えば、クラッチ機構、電磁継手、駆動ベルト、複数の歯車等を介して、ファン１１に結合される。
【００２０】
図３の実施形態は、円形に配置されたファンモータを示しているが、本発明の実施形態では、ファンモータ２１０、ファンモータ２１１、ファンモータ２１２、ファンモータ２１３は、図３に示されるものとは異なる形態で配置されていてもよい。例えば、ファンモータ２１０、ファンモータ２１１、ファンモータ２１２、ファンモータ２１３は、直線形に（例えば、水平に、または垂直に）配置されていてもよい。
【００２１】
一実施形態では、モータ２１３の故障または故障が近いことを検出すると、コントローラ４０は交換プロセスを開始する。他の実施形態では、コントローラ４０は、さらにパワーのある、またはパワーのないファンモータをファン１１に係合して、ファンモータ・アセンブリ１００の冷却力を変更するために、交換プロセスの作動を開始する。図３の実施形態では、ファンモータ２１２は、比較的に低いパワーおよび／または遅い速度で作動させる。ファンモータ２１２の駆動歯車２２０は、トランスポート・ガイド３０２と接触しており、ファンモータ２１２を作動させると、ファンモータ・サブアセンブリ２０を軸２３の軸線の周りに時計回りに回転させる。このようにして、ファンモータ２１２を、所定の位置に回転させて、駆動歯車２２０がファン駆動歯車２４１に噛み合うようにする。ファンモータ・サブアセンブリ２０が回転すると、同時に、ファンモータ２１３の駆動歯車２２１は、ファン駆動歯車２４１から切り離される。したがって、この交換用のファンモータ２１２は、ファン選択機構の作用により、ファンモータの自動交換動作を作動させる駆動機構として役立つ。この実施形態では、トランスポート・ガイド３０１とトランスポート・ガイド３０２は、ファンモータが所定の位置に移動して、ファン駆動歯車に噛み合うときに、移動止め機構および係合プロセスの邪魔をしないように構成される。
【００２２】
本発明の実施形態では、ファンモータ選択機構３０の移動止め機構は、ファン駆動歯車２４１に対して駆動歯車２２０が整列しかつ係合するのに適正な位置を、ファンモータ・サブアセンブリ２０が行き過ぎないようにしている。駆動歯車２２０がファン駆動歯車２４１と係合したことを検出すると、コントローラ４０は、電源制御サブシステム４９への指令を開始して、モータ２１２に所望の電力レベルを与え、ファン１１を適切な速度で駆動する。ファンモータの係合は様々な方法により検出することができる。例えば、一実施形態では、整列したことの検出は、軸２３上の移動止め機構に結合された位置センサを使用して行われる。この位置センサは、電気スイッチ、電磁近接システムなどで構成することができる。この移動止め機構が、ファンモータ・サブアセンブリ２０をうまく配置し、正確に整列していることを位置センサが検出すると、位置センサは、図１および図２に示される接続部４３２を介して、そのような検出をコントローラに信号で伝える。あるいは、整列したことの検出は、移動止め機構も使用することを前提として、トランスポート・モードの起動から適切な時間だけ待つ、コントローラ５０中のサブルーチンの単純タイムアウト・システムによって推定するようにしてもよい。
【００２３】
図３の実施形態は、ファンモータ・サブアセンブリ２０の回転方向が時計回りであることを示しているが、本発明の実施形態では、その回転方向は反時計回りであってもよい。ファンモータ２１１を所定の位置に導いて、トランスポート・ガイド３０１との接触することでファン駆動歯車２４１を駆動する。トランスポート・ガイド３０１とトランスポート・ガイド３０２は、トランスポート・ガイドとファン駆動歯車との間の関係を示すために図示されている。本発明の実施形態では、これらのトランスポート・ガイドが、ファンモータ・サブアセンブリ２０の一部に確実に取り付けられている。この実施形態では、２つの駆動ガイドが示されているが、本発明の実施形態では、ただ１つの駆動ガイドだけが必要である場合があるものと理解される。
【００２４】
本発明の実施形態では、ファンモータ・サブアセンブリ２０は、ファンモータを取り付けるレセプタクルが内部に設けられている円形のフレームを備えている。本発明の実施形態では、このフレームは、空気流の阻止が最小限に抑えられるように、ワイヤ・メッシュまたは、他のソリッドでない表面（隙間、孔等を有する表面）を有する材料で構成しても良い。上記のレセプタクルおよびファンモータは、この技術分野においてよく知られている嵌合早外し保持機構を装備して、ファンモータの容易な取付けと素早い取外しを容易にしてもよい。ファンモータに電力を供給するワイヤは、同様に、ファンモータ・サブアセンブリ２０本体の適切な場所に早外し接続部を備えていても良い。例えば、ファンモータ２１０とファン駆動歯車２２３は、ファンモータ２１０を持ち上げて（例えば、ファンモータ２２１から遠ざかる方向に）、ファンモータ・サブアセンブリから取り外される。しかしながら、ファンモータ２１０を取り替えている間に、ファンモータ２２１をファン１１に係合してファン１１を駆動することもできる。したがって、ファンモータを取り替えている間、ファン１１から動力を切り離してシステムの冷却効率を下げる必要はない。あるいは、ファンモータ２１０は、ファン１１から遠ざかる方向にモータを押す／引っ張ることで、取り替えられるようにしてもよい。
【００２５】
他の実施形態では、別の駆動モータを使用して、ファンモータ・サブアセンブリ２０を回転させる。さらに、ファンモータ・サブアセンブリ２０の形態および動きに関する他の設定も、同様に実行可能である。例えば、これらのファンモータはまた、水平（または垂直、もしくは、他の任意の適切な方向の）線にて、それぞれのモータを互いに隣接させて、一列に並べて取り付けられていてもよい。この実施形態では、それぞれのモータ、および、その取付けシステムは、待機位置から駆動位置までスライドする（水平方向に）。ファン交換プロセスを実行すると、故障した駆動モータがスライドして、駆動位置から外れて、ファン駆動歯車の他方の側の離脱位置に入る。また、この実施形態では、交換用モータを移動させる駆動力は、この係合位置に移動しているファンモータによって与えられる。あるいは、この駆動力は、他のモータなどの代替動力源、または電磁システムにより与えられるようにしてもよい。さらに、駆動モータは、ベルト駆動、チェーン駆動、機械式アクチュエータ、別の切換モータ、電磁力などを用いて移動されるようにしてもよい。ファンモータ・サブアセンブリ２０の配置構成は、本発明の実施形態では、ファンシステムで冷却される装置の実装要求を満たすように構成される。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態により、ファンシステムにおいて冗長可用性を提供する方法４００のフローチャートである。この実施形態のステップ４１０において、冗長ファンモータ・システム（例えば、図１のファンモータ・アセンブリ１００）を初期設定する（電源を投入する）。制御ユニット４０は、位置決定システムから、または、メモリに格納されたデータから、または、前回、ファンモータ・アセンブリ１００の電源を投入したときから、あるいは、事前に取り決められた開始位置（例えば、ファン交換番号割当てに対して事前に取り決められた順序）から、稼働中のモータを自動的に検出する。一実施形態では、初期セットアップモードにあるときに、制御ユニット４０は、稼働中の位置（例えば、ファン駆動歯車と接触している位置）にて、モータの電源を投入し、このモータを係合されたファンモータに指定する。
【００２７】
この実施形態のステップ４２０において、制御ユニット４０は、この係合ファンモータがその定格速度に達するに適した時間だけ待った後で、ファン１１０の速度の監視を開始する。コンパレータ４７は、ファンモータ・アセンブリ１００中のモータに関して、メモリ４８に格納された所定のしきい値データに照らして測定データを検査する。一実施形態では、制御ユニット４０は、コントローラ５０で動作する所定の間隔に合わせて、稼動中のファンモータの速度および電流ドレインを定期的にチェックする。一実施形態では、この割合は、一秒に一回であるが、ただし、本発明の実施形態では、その用途に適したどのような割合でも使用できる。
【００２８】
この実施形態のステップ４３０では、論理処理を実行し、コンパレータ４７は、これらのモータに関して、格納された所定のしきい値データに照らして測定されたデータを検査する。測定されたデータが許容範囲内にある場合には、フローチャート４００は、ステップ４２０に戻る。しかしながら、規定のレベル以下へのモータ速度の低下、規定のレベルよりも大きい／小さい電流ドレインの増加／低下、あるいは、これら２つのイベントの組合せなどのしきい値イベントを検出すると、フローチャート４００は、ステップ４４０に進む。本発明の実施形態では、この所定のしきい値データがメモリ４８に格納される。
【００２９】
この実施形態のステップ４４０において、コントローラ５０は、現在のファン駆動モータ・サブアセンブリの故障が発生したか、あるいは差し迫っていることを示す信号を、コンパレータ４７から受け取る。
【００３０】
この実施形態のステップ４５０において、コントローラ５０は、電源制御サブシステム４９に命じて、係合中のモータへの給電をオフにする。
【００３１】
この実施形態のステップ４６０において、コントローラ５０は、電源制御サブシステム４９に命じて、交換用モータをトランスポート・モードで作動させ、トランスポート・ガイドにファンモータ歯車を当て、それにより、ファンモータ・サブアセンブリ２０を、第１の位置から第２の位置に移動させ、この交換用モータ駆動歯車をファン駆動歯車と接触させる。あるいは、軸２３に結合された別のモータを使用して、ファンモータ・サブアセンブリ２０を回転させて、その交換用モータが、そのファン駆動歯車と係合する位置に回されるようにしてもよい。
【００３２】
ステップ４７０において、交換用ファンモータが、ファン駆動歯車に駆動力を提供するのに適正な位置にある場合には、コントローラ５０は、電源制御サブシステム４９への命令を実行して、モータ２１２に所望の電力レベルを与え、ファン１１を適切な速度で駆動する。次に、制御ユニット４０は、交換用モータの性能の監視を開始する。本発明の実施形態では、コントローラ５０は、ステータス・レポートをリモート監視システムに送って、ファンモータ・アセンブリ１００中のモータの故障を、リモート監視システムに知らせる。本発明の実施形態では、ファンモータ・サブアセンブリ２０の適正な位置が確認されない場合には、コントローラ５０は、接続部４２１を介して、警報を、例えばＬＡＮに送る。
【００３３】
オプションとして、交換用モータが正確に配置されていないか、あるいは、他の何かの理由でファン１１に動力を供給できない場合には、コントローラ５０は、別の交換プロセスを開始して、第３のモータを所定の位置に移動させ、しかも、このステップが完了して、第３のモータが適正な位置にあることを確認するように、設定するようにしてもよい。このオプションのプロセスは、ファンモータ・サブアセンブリ２０のすべてのモータを所定の位置に移動させるまで続けられる。これらのモータのどれも、動力をファン１１に提供できず、機械的な故障を示す場合には、信号とステータス・レポートが、コントローラ５００によって生成されて、接続部２４１を介して送られる。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態による統合的冗長ファンモータ・システム５００の他の実施形態の概略図である。図５では、ファンモータ駆動ベルト５０１は、ファンモータ・トランスポート・ベルト５０２に結合される。ファンモータ・トランスポート・ベルト５０２は、ファンモータ５０３を初期位置Ａから中間位置Ｂ、駆動位置Ｃまで移動させ、駆動位置Ｃから、ファンモータ５０３がファン・ブレード歯車５０４を駆動する（例えば、ファン・ブレード・ベルト５０５を介して）。故障したファンモータのトランスポート・ベルト５０６は、じかに、あるいは、故障したモータのトランスポート・ベルト５０７を介して、ファンモータ駆動ベルト５０２に結合される。故障ファンモータのトランスポート・ベルト５０６は、故障したファンモータを位置Ｄに移動させる。位置Ｄは、故障したファンモータをこのシステムから取り外すことのできる、ユーザがアクセスすることができる場所である。一実施形態では、故障したファンモータが検出されると、交換用ファンモータが位置Ａにある間に、その交換用ファンモータにトランスポート・レベル電圧が印加される。この交換用ファンモータは、上述の一組のベルトおよび歯車を用いて、故障したファンモータを、場所Ｃから場所Ｄに移動させる。同時に、この交換用ファンモータも、それ自体、位置Ａから位置Ｃに移動する。位置Ｂにおいて、故障したファンモータのトランスポート・ベルト５０６はファンモータ駆動ベルト５０１から離脱する。なぜなら、この時点では、ファンモータに印加される電圧を大きくして、モータの速度が上げられ、かつ運動量が増やされ、交換用ファンモータ５０３がファンモータ・トランスポート・ベルト５０２から離脱して、交換用ファンモータ５０３がファン・ブレード・ベルト５０５に噛み合う位置Ｃの場所に交換用ファンモータ５０３自身をロックするからである。
【００３５】
高可用性ファンシステムを提供するように構成された統合的冗長ファンモータ・システムについて説明した。特定の実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は、このような実施形態によって限定されたものと解されてはならず、特許請求の範囲に基づき解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態による、ファンモータ・サブアセンブリ、ファンモータ選択機構、制御ユニットから構成される冗長可用性を持つファンモータ・アセンブリを示した図である。
【図２】本発明の実施形態による高可用性ファンシステム用の制御ユニットを示した図である。
【図３】本発明の実施形態によるファンモータ・サブアセンブリの例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態による、ファンシステムに冗長可用性を与える方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態による統合的冗長ファンモータ・システムの概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  ファン
２０  ファンモータ・サブアセンブリ
３０  ファンモータ選択機構
４０  制御ユニット
４４  ファンモータ性能監視ユニット
４５  電流測定装置（電流計）
４６  タコメータ
４７  コンパレータ
１００  ファンモータ・アセンブリ
２１０、２１１、２１２、２１３  交換用ファンモータ
【図１】
2005133722.tif 000003
【図２】
2005133722.tif 000004
【図３】
2005133722.tif 000005
【図４】
2005133722.tif 000006
【図５】
2005133722.tif 000007