CN100403031C - 检测轴承失效的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设备，其具有光发射器/接收器设备。该设备具有与光发射器/接收器设备连接的光管。并且旋转轴具有至少一个开口。光管位于旋转轴之中。至少一个具有反射标志的轴承被连接到所述轴。

Description

检测轴承失效的方法和装置
技术领域
本发明涉及轴承，更具体而言涉及检测轴承失效的方法和装置。
背景技术
随着电子设备变得越来越快以及尺寸的减小，系统内每单位体积所消耗的功率(功率密度)也大大地增加了，所述电子设备例如微处理器、中央处理单元(CPU)、服务器以及其他类似类型的电子元件。因此，将系统工作期间系统内电子元件所产生的热耗散掉，以使这些电子元件保持在其正常的工作温度范围内就是很关键的了。如果电子元件在其工作温度范围之外工作，那么这些电子元件的寿命就将降低或者立即出现故障。
耗散来自诸如微处理器之类的电子元件的热的一种有效技术，是提供内部风扇或者风扇组件，来直接使相对高速的气流通过电子元件的表面。通过强迫高速空气通过(多个)内部元件的表面，内部电子元件表面的传导传热系数被增大，由此增强了对流冷却。耗散来自诸如微处理器CPU之类的电子元件的热的另一种技术，是将散热器与微处理器CPU相关联，来增大CPU的散热表面面积，以进行更有效的冷却。这些散热器在上表面处具有多个散热片(fin)或元件。散热器的下表面被耦合到电子元件，并用保持夹固定。因为散热器由金属或金属合金构成，所以散热器将热从微处理器CPU传导走，并允许通过散热片的对流冷却。
实现冷却诸如微处理器之类的设备的一种方法是通过并联和串联布置风扇来增加额外的风扇。这种冷却方法的一个问题是，如果一个风扇有故障了，那么其余的风扇就必须强迫空气穿过不工作的风扇。一旦要强迫空气穿过不工作的风扇，风扇速度必须增大，这大大增大了噪声并限制了可以使用的风扇类型。单点故障经常出现在电动机、风扇和机械设备中。很多时候，轴承是单点故障的来源。当风扇中轴承有故障时，电动机或电子设备随后就出现故障。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种检测轴承失效的装置，该装置包括：光发射器/接收器设备；与所述光发射器/接收器设备耦合的光管；具有至少一个开口的旋转轴，所述光管位于所述旋转轴中；以及至少一个具有反射标志的轴承，所述轴承被耦合到所述轴上。
根据本发明的另一个方面，提供了一种检测轴承失效的方法，该方法包括：穿过被贯穿插入轴的光管发射光；接收来自位于轴承上的反射标志的反射光；基于所述接收到的反射光传输信号；以及确定所述轴承是否有故障。
附图说明
在附图中通过示例而非作为限制来图示说明了本发明，附图中类似的标号表示类似的元件。应该注意到在本公开中“实施例”或“一个实施例”并不一定指相同的实施例，并且这样的说法意味着至少一个。
图1图示了包括带直线排列冗余电动机的多冗余风扇的实施例。
图2图示了包括带相对布置冗余电动机的多冗余风扇的实施例。
图3图示了具有冗余电子设备的实施例。
图4图示了本发明的这样一个实施例，其具有被耦合到单电气安装垫的冗余电子设备以及带双线线圈的电动机。
图5图示了具有冗余电子设备和冗余磁瓣轮(lobe)的一个实施例。
图6图示了具有被耦合到两个电气安装垫的冗余电子设备的实施例。
图7图示了具有串联耦合的两个独立电动机的实施例。
图8图示了图7中所示实施例的叠放视图。
图9图示了具有两个单独的反向旋转的电动机的实施例，这两个电动机的轴安装到公共的轮毂上。
图10图示了图9中所示实施例的叠放视图。
图11图示了具有冗余轴承的实施例。
图12图示了具有三冗余轴承的实施例。
图13图示了具有双冗余轴承的实施例。
图14图示了具有滚柱轴承的双冗余轴承的实施例。
图15图示了具有冗余轴承组和易断链接件的实施例。
图16图示了具有检测轴承故障的应变计的实施例。
图17A图示了具有检测轴承故障的光学传感器的实施例。
图17B图示了具有光孔的轴承。
图18A图示了用来检测轴承故障的另一个实施例。
图18B图示了具有反射表面标志的轴承。
图19A图示了检测轴承故障的另一个实施例。
图19B图示了具有被耦合到轴承一侧的反射标志的轴承。
图20图示了具有被耦合到多冗余风扇的散热器的实施例。
具体实施方式
本发明一般地涉及用于风扇冗余的方法和装置。现在将参考附图来描述本发明的示例实施例。示例实施例被提供来说明本发明，而不应被理解为限制本发明的范围。
图1图示了一个实施例，其具有带多冗余部件的单个风扇。风扇100包括风扇110、风扇轮毂120、风扇电动机130和135、轴承140以及壳体150。在一个实施例中，风扇110包含三个风扇叶片。但是，应该注意到其他实施例可以改变风扇叶片的数量，而不脱离本发明的范围。
图2图示了具有多冗余风扇200的实施例。多冗余风扇200包括风扇壳体220和225、风扇叶片210、电动机230和235、轴承240以及风扇轮毂250。在本实施例中，风扇叶片210包括三个风扇叶片。但是，应该注意到风扇叶片210可以包括更多或更少的叶片，而不脱离本发明的范围。
现在将参考各个部件来讨论图1和2中所图示的实施例。图3图示了具有电动机和电子设备300的实施例。在本实施例中，电子设备A 320和电子设备B 330是布置在并联电路中的电学独立电子设备组。电动机310的线圈被电连接到电子设备A 320和电子设备B 330这两组。在一个实施例中，电动机130和135(在图1中图示)每个都可以被电动机310代替。在另一个实施例中，电动机230和235(在图2中图示)每个都可以被电动机310代替。
如图3所示，电动机310包括一组线圈。电子设备A 320和电子设备B 330两者都包括对电动机310的速度控制。电子设备A 320和电子设备B 330两者都可以使用各种手段来控制电动机速度，例如脉宽调制(PWM)、电压/电阻变化或热速度控制。而且，电子设备A 320和电子设备B 330两者都可以使用转速计或类似装置，用于风扇旋转反馈。
电子设备A 320和电子设备B 330可以同时一起工作来控制电动机310的转速，或者可以各自独立工作。在电子设备A 320和电子设备B 330同时运行的情况下，对电动机310的控制“被分配”在电子设备A 320和电子设备B 330之中。在电子设备A 320或电子设备B 330有故障的情况下，没有故障的电子设备将继续控制电动机310以保持风扇的速度。在电子设备A 320和电子设备B 330不同时控制电动机310的情况下，一旦电子设备A 320或电子设备B 330有故障，则没有故障的电子设备将接管并控制电动机310。这可以用简单的开关、反馈和控制、电压/电流检测等等来实现。应该注意到，可以利用通过诸如转速计、光传感器等等的装置发送到电子设备A 320或电子设备B 330的信号，来实现各种风扇速度反馈装置。
通过使用冗余电子设备(电子设备A 320和电子设备B 330)来控制电动机310，在万一这些电子设备中的一个有故障时，电动机310还可以继续运行。在将电动机310用作对电子部件的冷却风扇的情况下，冗余电子设备克服了具有单个用于电动机310的电子控制器时的单点故障。这样，当与包括电子设备A 320和电子设备B 330的实施例耦合时，可以维持电子部件的冷却，并且由于具有被耦合到冗余风扇电动机系统(例如图1中所示的风扇100或者图2中所示的风扇200)的单个风扇叶片部件而可以限制声学噪声。
图4图示了具有电动机和电子设备400的实施例。在本实施例中，电动机410包括被耦合到单个电气垫420的双线线圈(双冗余线圈)。但是应该注意到，可以将单独的若干电气垫耦合到电动机410(只要与垫420与电动机410的线圈、电子设备A 320和电子设备B 330耦合的方式相似地，来电耦合这些单独的电气垫)。
在本实施例中，如果电子设备A 320或电子设备B 330、或者双线线圈中某一个有故障，电动机410还继续正常工作。电子设备A 320和电子设备B 330耦合成并联电路的结构。而且，双线线圈也构造成并联的。双线线圈被电耦合这两组电子设备，由此实现了双故障容量(dual faultcapability)。
图5图示了具有电动机和电子设备500的实施例。电动机和电子设备500包括电子设备A 320、电子设备B 330、第一电气垫520、第二电气垫510和电动机530。电动机530包括在不同磁瓣轮(lobe)上的两组独立线圈。因此，电动机530包括两组独立的线圈，每组具有四个磁瓣轮。应该注意到，典型的电动机(例如DC风扇电动机)仅仅包括四个磁瓣轮。每组四个瓣轮被耦合到独立的电子设备组(电子设备A 320和电子设备B330)。在电气垫510和电气垫520之中有两个北极和两个南极。因此在本实施例中，电动机530通过电子设备和线圈实现了冗余。如果某一组电子设备有故障，和/或某一组线圈有故障，那么电动机530可以继续正常工作运行。
图6图示了具有电动机和电子设备600的实施例。电动机和电子设备600包括电动机610、第一电气垫510、第二电气垫520、电子设备A 320和电子设备B 330。电动机610包括具有双线(双冗余)线圈的四个磁瓣轮。每一组线圈被耦合到一组独立电子设备(电子设备A 320和电子设备B 330)。在本实施例中，通过电子设备和/或线圈实现了冗余。如果某一组电子设备或某一组线圈有故障，那么电动机将继续正常工作运行。
图7图示了具有串联耦合的两个独立电动机。风扇700包括风扇叶片710、风扇轮毂720、风扇壳体730、双直线排列串联电动机740和轴750。在本实施例中，如果串联电动机740中的一个有故障，那么没有故障的电动机可以以全速运行风扇700。两个直线排列串联电动机740沿相同方向旋转。
图8图示了图7中所示出的风扇700(在图8中示为800)的叠放视图(collapsed view)。风扇800可能具有比带单电动机的风扇略大的厚度，以容纳双直线排列串联电动机740。通过具有两个串联电动机，风扇800降低了声学噪声，并且比两个分开容纳的风扇节省空间。本实施例中两个电动机可以同步或独立工作。如果本实施例中的两个电动机独立工作，那么反馈传感器可以触发控制电子设备切换到与故障电动机串联的另一个电动机。在一个实施例中，直线排列串联电动机740可以同步运行，其中可以在这两个直线排列电动机之间分配功率以达到必要的风扇速度。应该注意到其他冗余可以与本实施例组合，例如冗余电子设备、电气垫、磁瓣轮、线圈等等。
图9图示了具有两个单独的电动机的实施例，这两个电动机彼此沿相反的方向旋转并共享一个公共轴。风扇900包括第一壳体910、第二壳体920、风扇叶片930、风扇轮毂940、第一电动机950和第二电动机960。第一电动机950和第二电动机960可以在公共轴上沿相反的旋转方向同步运行，或者可以独立运行。万一电动机950或电动机960出现故障，那么没有故障的电动机将继续转动风扇叶片930。在一个实施例中，电动机950和电动机960各自可以在转动风扇叶片930所必需的较低功率下同步运行。当在这种情况下有故障时，没有故障的电动机将其增大功率以补偿故障电动机。通过具有两个彼此沿相反的旋转方向运行的电动机，不仅由于不使用两个单独的风扇来获得冗余而节省了空间，而且还通过单风扇叶片双电动机系统而降低了声学噪声。而且，当两个单独的风扇串联运行时，如果一个风扇有故障了，那么没有故障的风扇需要驱动空气穿过有故障的风扇。为此，没有故障的风扇将需要增大其风扇速度。于是就增大了声学噪声。图10图示了风扇900的叠放视图。应该注意到其他冗余可以与本实施例组合，例如冗余电子设备、电气垫、磁瓣轮、线圈等等。
虽然本发明包括冗余电动机、电子设备、线圈和/或磁瓣轮，诸如直流(DC)风扇的设备仍然有可能出现单点故障。可能出现这种单点故障的是轴承。为了消除单点故障的可能性，一个实施例包括冗余轴承。
图11图示了具有冗余轴承1100的实施例。冗余轴承1100包括外套筒1110、内套筒1120、内衬套套筒1130和轴承球1140。在本实施例中，如果球轴承部分有故障了(即1110、1120、1140)，那么套筒轴承(即1120和1130)将继续正常工作。因此，实现了轴承的冗余。应该注意到轴承球1140可以用其他类型的轴承代替而不偏离范围，例如滚柱轴承。
当在所示的具有多冗余度(例如电动机、电子设备、线圈和/或磁瓣轮)的所提出实施例中的一个中使用冗余轴承1100时，就克服了单点故障。应该注意到本实施例可以用在除了DC风扇的其他设备中，例如交流(AC)电动机、轮子、以及需要在轴上旋转的其他设备。本实施例可以用各种金属、金属合金、诸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，本实施例可以调整尺寸，这取决于包含该轴承的设备以及基于负荷所需的尺寸。而且，如果对于应用是必要的话，可以增加另外的冗余，即轴承组。
通过将冗余轴承包含在具有冗余电动机的实施例中，由于降低了单点故障的可能性而增加了风扇的可靠性和部件寿命。而且，需要风扇冷却的设备可以实现具有更小的风扇占用面积的风扇冷却冗余。而且，通过使用具有多冗余度的实施例，可以减小通常具有冗余风扇系统的设备中的声学噪声，由此在不牺牲风扇冷却冗余的情况下降低了风扇数。
图12图示了具有三冗余轴承的实施例。三冗余轴承1200包括外套筒1210、中套筒1220、内套筒1230、内衬套套筒1240和轴承球1250。应该注意到轴承球1250可以用例如滚柱轴承的其他类型轴承装置代替而不偏离范围。在图12中可见，本实施例具有三组座圈(race)和两组球轴承。在本实施例中，如果一组球轴承有故障了，那么第二组将继续正常工作。另外，如果两组球轴承都出现故障，那么三冗余轴承1200就用作标准衬套，给使用三冗余轴承1200的设备增加了额外的寿命。而且，应该注意到如果这些冗余中任意两个失效了，那么三冗余轴承1200仍继续像正常轴承一样运行。
三冗余轴承1200可以用于诸如电动机的各种旋转设备、各种机械设备、轮子等等。本实施例可以用各种金属、金属合金、诸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，本实施例可以调整尺寸，这取决于包含该轴承的设备以及基于负荷所需的尺寸。而且，如果对于应用是必要的话，可以增加另外的冗余，即轴承组。当三冗余轴承1200被用于冷却风扇时，就克服了典型轴承的典型单点故障。因此，三冗余轴承1200增加了需要冷却的部件以及诸如风扇电动机的线圈和电子设备之类的内部风扇部件的寿命。于是，可以实现冷却冗余，而不必使用单独的冗余冷却风扇。因此，通过使用带冗余轴承的单个风扇来代替使用多个单独风扇设备以获得冗余，使冷却风扇中包含三冗余轴承，随之降低了声学噪声。
图13图示了具有双冗余轴承的实施例。双冗余轴承1300包括外套筒1310、中套筒1320、内衬套套筒1330和轴承球1340。应该注意到可以用例如滚柱轴承的其他轴承装置代替轴承球1340而不偏离范围。在本实施例中，有三组套筒和两组球轴承。如果一组球轴承有故障了(例如由于缺少润滑而咬住、球形状改变等等)，那么第二组将继续正常工作。通过使用双冗余轴承1300，包含轴承1300的设备可以扩展其用途和/或寿命。
轴承1300可以用于各种设备，例如AC和DC电动机、各种机械设备、轮子等等。本实施例可以用各种金属、金属合金、诸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，本实施例可以调整尺寸，这取决于包含该轴承的设备以及基于负荷所需的尺寸。而且，如果对于应用是必要的话，可以增加另外的冗余，即轴承组。当本实施例被包含到诸如冷却风扇的设备中时，轴承冗余使得不再需要具有冗余保护所要求的单独的若干冷却风扇了。而且，通过去掉单独的冗余风扇设备还降低了声学噪声。通过将轴承1300包含到多冗余风扇(例如前面所讨论的实施例)之中，就克服了由于单个轴承故障导致的单点故障。
如上所述，在图11、12和13所示的实施例中可以使用滚柱轴承来代替球轴承。例如，图14图示了图13中所示的实施例，其中用滚柱轴承1400代替了球轴承。另外，可以使用其他公知的轴承装置来代替球或滚柱，而不脱离本发明实施例的范围。还要注意图11、12、13和14中所示的实施例可以用各种金属、金属合金、陶瓷、诸如硬化塑料的合成材料等等制成。而且，这些实施例可以调整尺寸，这取决于包含该轴承的设备以及基于负荷所需的尺寸。
图15图示了具有冗余轴承组和至少一个易断链接件的实施例。向冗余轴承1500增加易断链接件1510(为了举例，在1500中图示了两个易断链接件)，以实现工作时失效，而非并联冗余。通过使用一个或多个易断链接件，实现了对于在冗余轴承中首先使用轴承冗余中的哪个的控制。在本实施例中，有故障的轴承将由于来自轴的转矩而向易断链接件1510传递冲击力，由此使易断链接件1510断裂并使冗余轴承旋转起来。一个或多个易断链接件1510可以与在图11-14所示的实施例结合。
易断链接件1510可以通过诸如环氧树脂的胶粘剂使用诸如焊接等等的热源，而被安装到冗余轴承。易断链接件1510可以用金属、金属合金、陶瓷材料、诸如硬化塑料材料的合成材料等等制成。取决于诸如冗余轴承1500之类的冗余轴承的用途，易断链接件1510的拉伸强度被改变，以使当冗余轴承组中的一个有故障(例如因为缺少润滑轴承咬死时的轴转矩等等)时使得易断链接件1510有效断裂。
图16图示了具有用于检测轴承是否有故障的至少一个应变计的实施例。图16中图示的设备1600包括主轴1610、应变计1620、轴承1640和1650、以及轴1630。在本实施例中，至少一个应变计被用于与主轴1610耦合的每个轴承。如图16所示，轴承1640和1650被插入主套筒中。轴承1640和1650被制造成在安置在主套筒中之后不滑动。
在一个实施例中，轴承1640和1650在其外表面上具有压纹，以在轴承1640和1650以及主套筒之间提供不可滑动接触。如果轴承中的一个有故障了(即咬和、缺少润滑、变形等等)，那么轴1630将增大对轴承组的摩擦力。随着此摩擦力的增大，转矩的增大将从轴通过有故障的轴承被传递到主套筒。应变计1620测量转矩的增大并检测轴是否在轴承内旋转。应变计1620可以基于所测量的变化电阻来输出电信号，所述变化电阻由设备中的应变引起。来自应变计1620的信号输出可以用来以警告或事件信号做出响应。例如，来自应变计1620的输出可以用来发出警告信号并关闭设备，其中该设备的轴承已被感测到出现故障了。
用于本实施例的检测轴承故障的过程如下。在正常工作期间确定来自应变计1620的额定值。这可以是简单地收集在设定时间段内从应变计1620传输来的信号。确定轴承1640和1650正常工作和有问题(例如由故障轴承引起的额外摩擦力)之间的允许差的容限水平。对于冗余轴承，可以确定轴承组彼此之间的比值。因此，可以基于该比值确定对于每个运行的轴承组的应变计1620输出之间的差，如果有的话。将信号从应变计1620传输到电路或处理器，该电路或处理器将保存所接收信号的运行记录以用于比较。一旦超过正常工作和可能出现问题之间的允许差，则向用户或电路传输警告信号。或者，向电路、处理器或设备160传输关闭信号。
在一个实施例中，轴承1640和1650是冗余轴承(即图11-15中所图示的轴承)。在本实施例中，当冗余失效，例如当冗余轴承组中的一个有故障时，应变计1620可以感测到转矩的变化。本实施例还检测轴承1640和1650中的所有冗余何时都失效。在本实施例中，来自应变计1620的输出信号可以被用来触发警告，并通知用户或其他设备轴承可能很快出现故障。作为响应，使用应变计检测的设备可以在部件故障之前关闭设备，所述部件故障例如过热电子设备、过热电动机线圈等等。
在一个实施例中，将设备1600和DC冷却风扇(例如图1、2、7和9中所图示的实施例)一起使用。在本实施例中，除了具有多冗余度(即冗余电子设备、线圈和/或磁瓣轮、电动机和轴承)以外，包含设备1600来检测沿着轴的转矩的变化，以警告即将发生或已发生的轴承故障。在本实施例中，来自应变计1620的输出信号可以被传输到例如处理器、服务器、电路等等的设备，并且警告信号可以被传输到(多个)用户。或者，来自应变计1620的输出信号可以被传输到例如处理器、服务器、电路等等的设备，并且可以启动关闭过程。例如，如果知道了轴承已经或者很快将出现故障(基于来自应变计1620的输出信号)，则可以发生“软”关闭过程，其中设备或系统可以被慢慢关闭，而不会使部件由于“硬”关闭或者故障风扇系统所引起的过量热积累而出现故障。
图17A图示了使用光发射器/接收器(或光发射器/传感器)设备来检测轴承故障的实施例。设备1700包括发射器/接收器1730、光束1740(由发射器/接收器1730发射/接收)、轮毂1710、轴承1720、主套筒1755、轴1750和印刷电路板(PCB)1760。发射器/接收器1730可以是接收器/传感器，例如光电传感器、低功率激光器、光电反射器等等。发射器/接收器1730被耦合在轴承1720的每个内套筒之间。发射器/接收器1730的目的是检测轴承1720内套筒的角速度的变化。
图17B图示了在轴承套筒1780中具有光孔1770的冗余轴承。当光发射器(发射器/接收器1730)发射光束时，随着轴承1720绕轴1750旋转，一部分光束传输通过光孔1770并在相对的光接收器1740上被接收。当轴承1720的冗余轴承组中的一个有故障时，通过基于接收器/传感器1730所感测到的被感测光束中的变化而确定角速度的不同，可以来检测角速度的变化。处理器或电路比较设定周期内(例如每两秒、每十秒等等)的角速度。如果周期之间的角速度变化了，并且处理器感测到风扇速度并未变化(基于从冗余比值所确定的设定容限等等)，那么可以向用户其他设备传输警告信号，以通知轴承故障或者可能将要发生的轴承故障。或者，可以由处理器或电路发出软关闭信号，使得与设备1700连接的设备和/或任何其他连接设备可以在不损坏任何电子部件的情况下被关闭。
用于本实施例的检测轴承故障的过程如下。穿过在与轴1750耦合的轴承1720中的光孔1770来发射光。所发射的光(光束1740)穿过光孔1770在发射器/接收器1730处被接收。发射器/接收器1730基于所接收的光传输信号。电路或处理器确定轴承是否有故障。通过确定轴1750和轴承1720的转速来检测故障。比较轴1750的转速和轴承1720的转速。如果转速没有不同(即轴承有故障)，或者稍有不同(基于正常的已知差)，则从电路/处理器向用户或其他电路/处理器传输信号。或者，可以传输关闭信号，以在不正常的冷却造成损坏之前关闭设备。
在设备1700被包含在图1、2、7和9所图示的一个实施例中的情况下，通过使用本实施例，可以防止电子部件由于包含在冷却风扇中的故障轴承而导致的过热。应该注意到，轴承1720可以用于非冗余轴承中，其中光孔被布置在单个轴承的外或内套筒上。在此情况下，当轴承开始出现故障时，发射器/接收器1730可以发信号通知电路或处理器即将发生或者已发生的轴承故障。
图18A图示了设备1800，其用来检测轴承上内套筒角速度的变化。设备1800包括轮毂1840、轴承1810、轴1820、传感器/发射器1830、PCB 1860和主套筒1850。在本实施例中，光管被插入轴1820中来将光束(图示为1835)传输到轴承1810。在本实施例中，在轴承1810的直径内在轴1820中制出一个小的开口。穿过该开口，来自传感器/发射器1840的光束可以在传感器/发射器1830处被传输/接收。
图18B图示了轴承1810，其具有与轴承1810内套筒耦合的反射表面标志1870。反射表面标志1870可以是内套筒的小部分上的反射涂层、可以被形成为内套筒的一部分、或者可以是将反射表面标志1870耦合到内套筒的内表面(将轴承1810耦合到轴1820的表面)的其他技术。反射表面标志1870可以是任何反射标志，例如黑条、彩条(被涂上或者粘附上)、与内轴承套筒相容的不同于内轴承套筒的金属合金、光敏标志(被涂上或者粘附上)等等。随着轴承1810绕轴1820旋转，传感器/发射器1830通过被插入的光管传输光束，当轴承1810旋转时所述光束被反射表面标志1870反射。一旦轴承1810出现故障时，轴承的角速度与轴相比将改变。从光管到传感器/发射器1830被感测的角速度与轴转速计(未示出)比较。如果轴和由传感器/发射器1830所感测的反射表面部分之间角速度不同，那么电路或处理器将传输信号，指示轴承1810将要出现故障。一旦知道了轴承1810将要出现故障，警告信号就可以被发送给用户或设备。或者，可以启动关闭程序。应该注意到，轴承1810可以是非冗余轴承或者如图11-15所示的冗余轴承。
用于本实施例的检测轴承故障的过程如下。传感器/发射器设备1830穿过被插入轴1820中的光管发射光(光束1835)。在被位于轴承1810上的反射标志1870反射之后接收所反射的光。基于所接收的反射光从传感器/发射器设备1830传输信号。然后确定是否发生了轴承故障。对轴承故障的检测如下。电路或处理器基于从传感器/发射器设备1830接收到的信号来确定轴1820和轴承1810的转速。由电路或处理器比较轴1820的转速和轴承1810的转速。如果转速出现任何不同(基于正常的已知差)，则从电路/处理器向用户、设备或处理器传输信号。或者，可以传输关闭信号，以在不正常的冷却造成损坏之前关闭设备。
图19A图示了检测轴和轴承之间角速度变化的实施例。设备1900包括轮毂1910、轴承1920、轴1930、主套筒1940、PCB 1950和传感器/发射器1960。轴承1920可以是非冗余轴承或者如图11-15所示的冗余轴承。
图19B图示了轴承1920。轴承1920包括反射表面标志1970，用来反射由传感器/发射器1960发射以及在传感器/发射器1960处接收回的光。反射表面标志1970可以是任何反射标志，例如黑条、彩条(被涂上或者粘附上)、与内轴承套筒相容的不同于内轴承套筒的金属合金、光敏标志(被涂上或者粘附上)等等。传感器/发射器被布置成使得光束1965瞄准反射表面标志1970。轴承1920具有外表面，以使轴承1920与主套筒1940耦合时不滑动。
在正常工作期间，内座圈每分钟转数(RPM)与轴1930的RPM匹配。如果轴承1920有故障或者开始出现故障，轴1930将开始在内轴承座圈内旋转。传感器/发射器1960检测内座圈上RPM的变化。轴1930和轴承1920的内座圈1975之间的RPM差，是对轴承工作有效程度的量度。一旦传感器/发射器1960(被耦合到电路或处理器)检测到轴1930和轴承1920之间的RPM差，就可以传输警告信号或关闭信号，以防止可能的损害。
应该注意到，转速计或类似的设备被耦合到轴1930，其中轴1930的RPM被累计并传输到电路或处理器，来确定轴和内座圈1975之间的RPM差。在一个实施例中，设备1900被包含在诸如图1、2、7和9所示的风扇中。在本实施例中，风扇转速计与风扇速度控制器耦合。风扇速度控制器和传感器/发射器1960与检查RPM差的处理器或电路耦合。对于设定周期，例如每10秒、20秒等等，一个小的容限可以被用作阈值，或者可以使用某个大于零的差值。
用于本实施例的检测轴承故障的过程如下。传感器/发射器设备1960将光发射到位于轴承1920的套筒上的反射标志1970。在被位于套筒上的反射标志1970反射之后接收所反射的光。基于所接收的反射光从传感器/发射器设备1960传输信号。然后确定是否发生轴承故障。对轴承故障的检测如下。电路或处理器基于从传感器/发射器设备1960接收到的信号来确定轴1930和轴承1920的转速。由电路或处理器比较轴1930的转速和轴承1920的转速。通过与轴1930耦合的转速计来确定轴1930的转速。来自转速计的输出信号被传输到电路或处理器。如果转速没有不同(即轴承有故障)，或者稍有不同(基于正常的已知差)，则从电路/处理器向用户、设备或处理器传输信号。或者，可以传输关闭信号，以在不正常的冷却造成损坏之前关闭设备。
图20图示了具有与多冗余风扇2010耦合的散热器的实施例。设备2000包括多冗余风扇2010、多冗余风扇适配器2020和散热器2030。多冗余风扇2010可以是例如图1、2、7和9中所示的风扇。在本实施例中，散热器2030还与处理器(或多处理器)2040耦合。多冗余风扇2010可以以低RPM工作，因为其被用来将新鲜空气引入到散热器2030之上或穿过散热器2030。
在一个实施例中，多冗余风扇2010和散热器2030被安装到位于服务器系统中的多处理器2040。在本实施例中，由于风扇2010的冗余而需要较少的维护。另外，降低了声学噪声，因为需要更少的风扇来保持冷却冗余。另外，更少的空间被要求来容纳需要冷却冗余的服务器或者系统。而且，由于在服务器机壳中减少了用于冷却的孔，所以增强了对电磁干扰(EMI)的屏蔽。
虽然已经描述并在附图中示出了某些示例实施例，但是应该理解这些实施例仅仅是解释性的，而非对广泛的本发明的限制，并且本发明不限于所示出和描述的具体构造和布置，因为本领域普通技术人员可以想到各种其他的改进。

Claims (12)

1.一种检测轴承失效的装置，包括：
光发射器/接收器设备，
与所述光发射器/接收器设备耦合的光管，
具有至少一个开口的旋转轴，所述光管位于所述旋转轴中，和
至少一个具有反射标志的轴承，所述轴承被耦合到所述轴上。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述光发射器/接收器设备穿过所述光管发射光，并且接收来自所述反射标志的反射光。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述光发射器/接收器设备将至少一个信号传输至电路，所述至少一个被传输的信号包括所述至少一个轴承的旋转信息。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述轴具有至少一个切口，所述至少一个切口用于通过从所述发射器/接收器设备所发射的光。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述电路检测所述至少一个轴承的失效。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个轴承包括：
多个旋转套筒，
被耦合到所述多个旋转套筒的至少一个轴承组。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述至少一个轴承还包括：
被耦合到所述多个旋转套筒中的一个的衬套。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述反射标志位于所述衬套和所述多个旋转套筒之一中的一个上。
9.如权利要求3所述的装置，其中所述旋转信息包括来自所述轴、所述至少一个轴承、以及所述轴和所述至少一个轴承这三者中之一的转速信息。
10.一种检测轴承失效的方法，包括：
穿过被贯穿插入轴的光管发射光，
接收来自位于轴承上的反射标志的反射光，
基于所述接收到的反射光传输信号，以及
确定所述轴承是否有故障。
11.如权利要求10所述的方法，还包括：
确定所述轴的转速，以及
确定所述轴承的转速。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：
将所述轴的所述转速与所述轴承的所述转速比较。
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