CN103378794A - 旋转机构、便携式电子设备及流体动压轴承寿命延长方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够延长流体动压轴承寿命的旋转机构。在上述旋转机构中，轴（101）的径向被流体动压轴承（129）支承。风扇、叶片（111）与转子（115）结合，电动机（37）使转子旋转。在旋转机构的姿势发生了变化的情况下，加速度传感器计测轴的倾斜角度。在倾斜角度在规定值以上的情况下，控制部控制电动机的旋转速度使其成为与倾斜角度对应的最低旋转速度。其结果，轴即使在工作中从铅垂方向倾斜也维持流体润滑，从而减少流体轴承与轴的金属接触的频度。

Description

旋转机构、便携式电子设备及流体动压轴承寿命延长方法

技术领域

本发明涉及降低流体动压轴承的磨损的技术，进一步详细而言涉及降低在工作时姿势会发生变化的旋转机构所使用的流体动压轴承的磨损的技术。

背景技术

笔记本型个人计算机（笔记本PC）安装有包括散热风扇、硬盘驱动器或者光学驱动器等旋转机构的设备。近年来这些旋转机构多采用在寿命、高速化以及轻薄化等方面表现优良的滑动轴承。滑动轴承的设计参数使用作为滑动面的接触压力的p值、作为滑动面的圆周速度的V值以及作为它们的积的pV值，等等。V值与轴的旋转速度对应。

p值与轴承的金属疲劳强度相关，V值与由轴的振动而引起的固体接触相关，pV值与发热相关。此处，在使轴承的内径为D、使轴承的轴向的长度为L、以及使轴的轴承负载为P时，接触压力p存在p＝P／DL的关系。并且，如图10（A）所示，在这些参数中各自存在最大允许值。根据润滑方式的不同，可以将滑动轴承分成为了减少摩擦而在轴与轴承之间的滑动面形成流体润滑膜的方式和赋予轴承滑动面特殊固体物质从而减少摩擦、磨损的固体润滑这样的方式。

关于形成流体润滑膜的润滑方式，使用如图10（B）所示的斯特里贝克线图来说明摩擦系数和与摩擦相关的轴承参数之间的关系。在斯特里贝克线图中，根据与轴承的磨损相关的摩擦系数和组合润滑油的粘度η、V值以及p值而计算出的轴承常量（ηV／p）之间的关系的不同，将工作状态分为流体润滑、混合润滑以及边界润滑。此处，轴承常量具有作为控制流体润滑膜厚度的参数的意义。

对于流体润滑而言，在滑动面的负载被足够厚度的流体润滑膜支承的工作区域，轴和轴承未直接接触因此摩擦较小，几乎不发生磨损。流体润滑一般不受V值、pV值的限制。混合润滑与流体润滑相比，是p值变大或者V值变小时的工作区域。在混合润滑中，因滑动面被较薄的流体润滑膜支承从而轴承面与轴的凸部彼此会发生接触，所以一般受pV值的限制。

边界润滑与混合润滑相比，是p值变得更大或者V值变得更小时的工作区域。在边界润滑中，流体润滑膜仅在滑动面的局部区域存在，因此与混合润滑相比，会更频繁地产生轴承面与轴的凸部彼此之间的接触，一般受pV值、V值的限制。在混合润滑和边界润滑中，由于轴与轴承的接触，轴承内面会发生磨损。

采用了流体润滑的轴承根据得到支撑滑动面的压力的方式的不同可分成流体动压轴承（Fluid Dynamic Bearing）和流体静压轴承（FluidDynamic Bearing）。流体动压轴承通过轴与轴承的相对滑动运动使流体润滑膜产生动压。在流体静压轴承中，将从轴承外部加压的润滑流体供给滑动面来赋予流体润滑膜支承轴的压力。另外，轴承可分为从轴承受到径向负载的径向轴承和承受推力负载的推力轴承。

现有技术中公开了设置有流体动压轴承的外转子型风扇电动机。该文献记载有填充在铸铁部的轴部件间的润滑油在轴部件相对旋转时形成流体润滑状态的内容。现有技术中还公开了评价轴承润滑状态的斯特里贝克曲线。现有技术中还公开了用热作用表（thermal action table）记载的基准温度来控制安装在笔记本PC的冷却风扇的方法。

近年来因笔记本PC的厚度越来越薄，所以轴承的轴向长度L也越来越短。因此针对相同轴承负载P的接触压力（p＝P／DL）进一步地增加从而轴承常量（ηV／p）也越来越降低。另外，为了使流体润滑膜的动压增大而尽可能地减小轴与轴承内面的缝隙，因此有轴与轴承之间的直接接触的频度进一步增加的趋势。对发生了故障的散热风扇的流体润滑轴承进行调查之后的结果，可知堆积在轴与轴承之间的金属粉是主要的故障原因。

笔记本PC通常放置在水平的桌面上，以通常姿势状态使用。而且，收纳在笔记本PC的旋转机构的流体动压轴承一般被配置成在通常姿势状态下轴朝向铅垂方向，所以径向轴承几乎不发生接触压力p，在流体润滑下工作。只要是在流体润滑下工作轴承就不会发生磨损，但从产生金属粉这一事实推断，显而易见地轴与轴承会因某种原因发生接触。轴与轴承发生接触这在混合润滑或者边界润滑下工作的可能性较高。

根据上述斯特里贝克线图，混合润滑或者边界润滑中产生磨损意味着按照成为流体润滑的方式而设计的轴承常量减小到不再能够维持其的程度。这里，安装在笔记本PC的旋转机构在被以各种姿势搬运的情况下均会进行工作，所以会承受特有的动负荷或静负荷。若轴从铅垂方向倾斜，则接触压力p由轴承负载P的分力而增大成为静负荷。

而且，在笔记本PC的旋转机构中，具有利用基于目的工作条件来控制旋转速度的部件。例如，对于散热风扇的旋转机构而言，为了根据壳体内部的温度来控制旋转速度，在温度较低时以较慢的旋转速度长时间地工作。根据斯特里贝克线图可知，在旋转速度较慢时轴承常量变小。这样，预料出若同时发生由笔记本PC的姿势倾斜引起的接触压力增大和由温度引起的旋转速度降低，则轴承常量进一步地降低、流体润滑膜变薄，流体动压轴承在混合润滑或者边界润滑下工作的趋势变强。其结果可认为，在安装在笔记本PC的旋转机构中轴倾斜和旋转速度较慢加剧的情况下，频繁发生轴与轴承之间的直接接触，以比轴柔软的金属形成的轴承滑动面被磨掉，从而在缝隙中积蓄金属粉。

能够对散热风扇设定按照以任何姿势都在流体润滑下工作的方式利用温度来进行控制时的最低旋转速度。但是此时，在轴未发生倾斜的情况下，即使温度较低散热风扇也以超出必要的较快的旋转速度进行工作，因此出现消耗电力、噪声的问题。在至今的流体动压轴承的设计中，以轴的姿势不变化为前提决定设计参数。另外，在进行轴承设计时，未充分地考虑过由接触压力变化而引起的润滑方式的变化。

于是，本发明的目的在于提供能够延长流体动压轴承寿命的旋转机构。本发明的目的还在于提供即使轴从铅垂方向倾斜也能够维持流体润滑的旋转机构。本发明的目的还在于提供抑制消耗电力增大、且延长流体动压轴承寿命的旋转机构。本发明的目的还在于提供延长流体动压轴承寿命的方法以及采用该种方法的便携式电子设备。

发明内容

本发明的原理在于，动态地检测轴的倾斜角度或者轴承的接触压力的变化从而使轴的最低旋转速度变化，在必要的最低限度的旋转速度下维持流体润滑。旋转机构具有径向被流体动压轴承支承的轴；与轴结合的旋转体；使轴旋转的电动机；姿势传感器，其计测轴由于旋转机构的姿势变化而产生的倾斜角度；以及控制部，其基于被设定成与倾斜角度对应的最低旋转速度和计测出的倾斜角度来控制电动机的旋转速度。

若轴相对于铅垂方向倾斜，则轴对流体动压轴承的接触压力增加而且流体润滑膜的厚度变薄，流体动压轴承与轴金属接触频度增大。此时，只要按照能够与倾斜角度对应地形成足够厚度的流体润滑膜的方式来选定最低旋转速度，即使轴倾斜也能够使金属接触的频度减少。

控制部能够控制电动机，以使电动机的旋转速度变成基于对应于旋转体的目的计测出的控制数据而选择出的旋转速度和基于倾斜角度而选择出的最低旋转速度中较大的旋转速度。其结果，在当前的旋转速度比任意旋转速度都慢的情况下，使电动机的旋转速度增加到较大的旋转速度，能够同时实现旋转体本来目的和防止金属接触。

在当前的旋转速度比基于对应于旋转体的目的计测出的控制数据而选择出的旋转速度和基于倾斜角度选择出的最低旋转速度中的任一个都快的情况下，控制部能够降低旋转速度。其结果，在由倾斜角度引起的金属接触的可能性较低的情况下，能够使电动机的旋转速度降低、实现消耗电力和噪声的减少。

流体动压轴承可构成为，轴朝向铅垂方向并且以基于控制数据而选择出的旋转速度旋转的情况下，在流体润滑下工作。控制部能够按照随着轴与铅垂方向之间的角度变大而基于倾斜角度选择出的最低旋转速度也变大的方式来控制电动机的旋转速度。其结果，能够以与倾斜角度或者接触压力的大小对应的旋转速度来维持流体润滑，不需要使旋转速度超出必要地增加。

旋转机构可以具备检测摆动的摆动传感器和检查冲击的冲击传感器。此时，可以仅用1台加速度传感器来实现姿势传感器、摆动传感器以及冲击传感器。在摆动传感器输出了表示旋转机构摆动的信号时，控制部能够使电动机的旋转速度增加到被设定成与摆动对应的最低旋转速度。其结果，仅通过计测倾斜角度就能够减少由无法减少的摆动引起的金属接触的频度。

在冲击传感器输出了表示针对旋转机构的冲击的信号时，控制部能够使电动机的旋转速度增加到被设定成与冲击对应的最低旋转速度。其结果，仅通过计测倾斜角度和摆动就能够减少无法减少的冲击引起的金属接触的频度。流体动压轴承由烧结金属形成，并可构成为在流体动压轴承与轴之间的间隙包含预先填充的润滑油。

本发明在仅以流体动压轴承支承轴的外转子型无电刷直流电动机那样的、接触压力由于轴的倾斜而变大那样的情况下是有效的。本发明在安装在轴的姿势在工作中会发生变化的便携式电子设备是有效的。旋转机构可以作为安装在便携式电子设备的散热风扇、硬盘驱动器，光盘驱动器的元件。

根据本发明能够提供能够延长流体动压轴承寿命的旋转机构。根据本发明还能够提供即使轴从铅垂方向倾斜也能够维持流体润滑的旋转机构。根据本发明还能够提供能够抑制消耗电力的增大并延长流体动压轴承寿命的旋转机构。根据本发明能够提供延长流体动压轴承寿命的方法以及采用该方法的便携式电子设备。

附图说明

图1是表示笔记本PC的外形的立体图。

图2是表示笔记本PC的概略构成的功能框图。

图3是表示热作用表（TAT）61的构成的一个例子的图。

图4是散热风扇单元100的外形图。

图5是用通过轴中心的平面铅垂横切图4所述的散热风扇单元100的剖视图。

图6是流体动压轴承129的放大图。

图7是表示修正表63的构成的一个例子的图。

图8是对表示摆动和冲击的加速度数据进行说明的图。

图9是对减少流体动压轴承129的磨损的顺序进行说明的流程图。

图10是对流体动压轴承的一般设计手法进行说明的图。

附图标记说明：

13…系统壳体；37…风扇电动机；61…热作用表（TAT）；63…修正表；100…散热风扇单元；101…轴；111…叶片；115…转子；121…永磁铁；123…电枢绕组；129…流体动压轴承。

具体实施方式

图1是表示便携式电子设备的一个例子的笔记本PC10的外形的立体图，图2是表示该系统构成的概略功能框图。笔记本PC10由在表面安装有键盘并在内部收纳有电子设备的系统壳体13、收纳有LCD15的LCD壳体11构成。在系统壳体13的内部安装有在图2中示出一部分的多个电子设备。图1表示笔记本PC10的通常姿势状态。通常姿势状态是指笔记本PC10被放置在静止的水平桌面上进行工作或者被使用的状态。与此相对，笔记本PC10在搬运途中、在车内使用时这样的姿势发生变化的移动姿势状态下也进行工作或者被使用。

在图2中，在笔记本PC10中，芯片组27连接至CPU21、HDD29、加速度传感器31以及嵌入式控制器（EC）33。CPU21经由视频芯片25连接至LCD15，并连接至主存储器23。EC33经由驱动电路35连接有构成图4的散热风扇单元100的风扇电动机37。在EC33上连接有多个温度传感器39。

图2所示的硬件构成为公知技术，因此以下，省略除了本发明的说明所需的元件以外的说明。HDD29储存加速度处理程序51，上述加速度处理程序51处理加速度传感器31的输出并将结果向EC33输出。加速度传感器31具备正交的3个检测轴（X轴、Y轴、Z轴）。加速度传感器31以一定的取样周期对各检测轴检测出的模拟加速度值进行取样后将其变换为数字加速度数据并向芯片组27输出。

在各检测轴的输出中叠加有重力加速度G的分力分量和由笔记本PC10的壳体被受到的冲击引起的加速度。在本实施方式中，将X轴和Y轴配置成与系统壳体13的底面平行。此时，在通常姿势状态下，由X轴和Y轴形成的平面为水平面，Z轴朝向铅垂方向。因此，能够根据Z轴检测的重力加速度的分力分量来计算Z轴从铅垂方向倾斜的角度。

加速度处理程序51定期地处理经由芯片组27从加速度传感器31接受到的加速度数据。加速度处理程序51根据Z轴的加速度数据来计算Z轴从铅垂方向偏离的倾斜角度。加速度处理程序51根据各检测轴的加速度数据来计算笔记本PC10被抬起从而摇晃时的摆动的次数。摆动能够作为根据任意一个检测轴检测出的1G以下的加速度数据而计算出的倾斜角度的变化，来加以检测。加速度处理程序51还根据各检测轴的加速度数据来检测是否存在从外部对笔记本PC10的冲击。冲击能够根据任意一个检测轴检测出的超过1G的加速度数据，来加以检测。

EC33是由CPU、ROM、RAM等构成的微型计算机，还具备多通道的A／D输入端子、D／A输出端子、计时器、数字输入端子以及数字输出端子。EC33经由这些输入输出端子连接至驱动电路35和温度传感器39，能够将与笔记本PC10内部的工作环境的管理相关的程序与CPU11分开独立而执行。在EC33的ROM中储存有控制风扇电动机37的旋转速度的固件53、热作用表（TAT）61以及修正表63。

多个温度传感器39被设置在系统壳体13的规定位置且与主要电子设备对应的位置。各温度传感器39以外置方式被配置在成为监控对象的电子设备的附近，或者作为嵌入方式形成在该电子设备的模中。各温度传感器39除了保护对应的电子设备的目的以外，还出于将系统壳体3的表面温度维持在规定值以内的目的，被用于进行风扇电动机37的控制。

EC33执行固件53，并基于温度传感器39测定出的温度、TAT61以及风扇电动机37的当前的每单位时间的转速（旋转速度）来生成控制风扇电动机37的旋转速度的PWM信号并发送给驱动电路35。驱动电路35基于从EC33发送来的PWM信号对从未图示的电力源供给的电压进行开关控制，并按级别控制风扇电动机37的旋转速度或停止风扇电动机37的旋转。驱动电路35检测风扇电动机37的当前的旋转速度并发送给EC33。

图3是表示TAT61的构成的一个例子的图。TAT61分别对4个温度传感器39a～39d设定5个级别的旋转等级（stage），各个旋转等级与风扇电动机37的旋转速度建立有对应关系。各旋转等级中设定有使该旋转等级可用（enable）或者禁用（disable）的基准温度Te、Td。

在任意一个温度传感器39a～39d检测到的温度值超过任意一个旋转等级的基准温度Te的情况下，执行固件53的EC33控制驱动电路35，使得该驱动电路35的旋转速度成为该旋转等级的旋转速度。例如，在当前的旋转速度为中速等级的情况下，若任意一个温度传感器39a～39d检测到的温度值超过高速等级所记载的运行基准温度Te，则EC33按照成为高速等级的方式来控制驱动电路3。

在所有温度传感器39a～39d检测出的温度都比当前的旋转速度所归属的旋转等级的基准温度Td低的情况下，EC33按照将当前的旋转等级下降1个级别的方式来控制驱动电路35。例如，在当前的旋转速度为高速等级的情况下，若所有温度传感器39a～39d检测出的温度值比高速等级所记载的禁用基准温度Td低，则EC33按照成为中速等级的方式来控制驱动电路35。

EC33忽略在TAT61中未记载基准温度Te、Td的温度传感器39b～39d的输出未被记载的中速、低速、最低速的旋转等级所涉及的旋转速度的控制。在当前的旋转速度为最低速等级的情况下，EC33在温度传感器39a检测出的温度比禁用基准温度Td低的情况下停止风扇电动机37。这样，EC33基于TAT61、当前的旋转速度、温度传感器39a～39d的输出，按照系统壳体13和电子设备的散热之类的散热风扇单元100的本来的目的来控制风扇电动机37的旋转速度。

图2、图3仅是为了说明本实施方式而将与本实施方式相关的主要硬件和固件的构成以及连接关系简单化记载的图。除了至此的说明的内容以外，为了构成笔记本PC10还使用很多设备。但是这些是本领域技术人员公知的设备，在这里不进行详细说明。将图中记载的多个模块作为一个集成电路或装置，或者相反将一个模块分割为多个集成电路或装置的构成这在本领域技术人员可以任意选择范围内，被包含在本发明的范围中。

图4是散热风扇单元100的外形图，图5是利用通过轴的中心的平面铅垂横切图4所述的散热风扇单元100的剖视图。图4（A）是俯视图、图4（B）是仰视图、图4（C）是侧面图。散热风扇单元100将吸入到系统壳体13内部的外部空气通过散热器109进行排气从而对系统壳体13内部的热进行强制排热，将各电子设备的温度和系统壳体13的表面温度维持在允许温度以下。

散热风扇单元100为了能够收纳在薄型笔记本PC10的系统壳体13内，成为轴101方向长度短的扁平形状。散热风扇单元100按照轴101在通常姿势状态下朝向铅垂方向的方式被安装于系统壳体13。在轴101为铅垂的情况下，加速度传感器31的Z轴输出1G的加速度数据。

上部板103、下部板105以及侧壁板107构成形成在内部收纳风扇电动机37和叶片111的空气室的外壳。外壳的平面形状呈D字型，并且俯视时在直线状的部分的侧壁板107处形成有开口。在开口安装有散热器109。散热器109与未图示的热导管结合并使CPU21、视频芯片25以及芯片组27等发热量较多的设备的热直接向散热器109移动。按照散热器109在系统壳体13的侧面形成的通气孔的位置相匹配的方式来安装散热风扇单元100。

在上部板103形成有作为吸气口的开口，与轴101结合的杯状的转子115的顶部和安装在其周围的多个叶片111的一部分从该开口露出。另外，下部板105也形成有作为吸气口的开口，叶片111的一部分从形成在安装有风扇电动机37的基体113的周围的吸气口露出。散热风扇单元100从上下吸气口吸入系统壳体13内部的高温空气后通过散热器109向外部释放。

在图5中，风扇电动机37由转子115、与转子115结合的轴101、支承由轴101在径向产生的轴承负载的流体动压轴承129、密封流体动压轴承129所使用的润滑油的密封盖131、收纳流体动压轴承129的壳体133、固定在壳体133的电枢铁芯125、电枢铁芯125卷绕的电枢绕组123以及固定在转子115内侧的永磁铁121构成。在风扇电动机37的下部设置有安装了驱动电路35的电路基板127。风扇电动机37是转子115与轴101成为一体并在电枢铁芯125的周围旋转的外转子型无电刷DC电动机。

图6是流体动压轴承129的放大图。一般地，在流体动压轴承中有开始使用后就几乎没有必要给油的无油轴承（也称为“无给油轴承”或者“自润滑型轴承”。）。无油轴承按材料的不同可分为塑料系、金属系、复层系、碳黑铅系以及陶瓷系等。

在金属系的无油轴承中，作为具备用于含有润滑油的多孔质部的含油材料，有烧结了铜系或铁系粉末的烧结材以及进行特殊处理后成为多孔质化的铸成铜合金材或生长铸铁材等。流体动压轴承129采用使铜系烧结材含有润滑油的烧结含油轴承。烧结材包含的润滑油当轴101旋转时由于泵作用而被吸出到轴101与流体动压轴承129的内面之间的间隙151，当轴101停止时由于毛细管现象再次进入烧结材。

流体动压轴承129还使用于预先向间隙151供给润滑油。由于该原因，流体动压轴承129不同于不使用烧结材所含有的润滑油以外的润滑油的无油轴承。但是，本发明也可以用于不需要预先进行给油的无油轴承。流体动压轴承129为了有效地生成动压在内面具备槽153。

用未图示的推力轴承在上下任一方向还负担轴101的推力负载。因本发明的说明不需要推力轴承所以省略其说明。流体动压轴承129在轴101停止期间，间隙151的润滑油不产生动压，因此当向轴101施加径向负载时轴101与流体动压轴承129的内面直接接触（称为“金属接触（metal contact）”）。当轴101旋转时由于泵作用被从烧结材吸出的润滑油与预先填充在缝隙151的润滑油形成所谓的油楔，从而会使轴101与流体动压轴承129之间产生动压。

动压分离成轴101与流体动压轴承129不发生金属接触。在产生规定动压的期间，轴101按照在润滑油膜上滑动的方式进行旋转。由于轴101由不锈钢形成，动压较小因此若在轴101与流体动压轴承129之间发生金属接触则会磨掉烧结材。被磨掉的金属粉堆积在间隙151成为老化的原因，因此为了延长寿命需要尽力减少金属接触。

风扇电动机37是外转子型，流体动压轴承129负担所有叶片111、转子115以及轴101等在径向产生的轴承负载。在轴101铅垂的状态下，接触压力p较小因此即使在TAT61记载的最低旋转速度的情况下也形成进行流体润滑所需的足够厚度的润滑油膜。为了使散热风扇单元100实现轻薄化，尽量使轴承的长度L短。其结果，流体润滑轴承129与以往相比，具有即使轴承负载P相同接触压力p也变大，进而轴承常量变小的趋势。

流体动压轴承129为了使动压变大而使间隙151的尺寸t缩小到2μm～4μm左右。笔记本PC10从通常姿势状态移至移动姿势状态，当轴101发生倾斜时，轴承负载会增加，并且只要是轴101的旋转速度相同流体润滑膜的厚度就变薄。而且在轴101成为水平的情况下轴承负载成为最大。若尺寸t较狭则尤其在润滑油膜的厚度变薄的情况下成为混合润滑或者边界润滑，发生金属接触的频度增大。

图7是表示修正表63的构成的一个例子的图。固件53为了用从加速度处理程序51接受到的倾斜角度（倾斜参数）、摆动次数（摆动参数）、或者最大加速度（冲击参数）来修正参照温度传感器39a～39d的输出（温度参数）和TAT61而选择出的风扇电动机37的旋转速度，使用修正表63。倾斜参数给予流体动压轴承129静负荷、摆动参数和冲击参数给予流体动压轴承129动负荷。修正表63向级别4的倾斜等级分别分配风扇电动机37的最低旋转速度。

在笔记本PC10发生倾斜、摆动、或者受到冲击的情况下，各最低旋转速度相当于流体动压轴承129基于流体润滑的工作而必要的最低风扇电动机旋转速度。在各个倾斜等级设定有使所对应的旋转速度可用或禁用的倾斜角度基准值Te、Td。例如在Z轴相对于铅垂方向的倾斜角度超过90度的情况下，即使温度传感器39a～39d的输出和TAT61表示更慢的旋转速度，固件53也将风扇电动机37的旋转速度设定为3500rpm。

在当前的旋转速度为3500rpm的情况下，当倾斜角度小于87.5度时，只要温度参数不要求更快的旋转速度，固件53就使风扇电动机37的旋转速度降低到3000rpm。在倾斜角度小于20度的情况下，固件53不用倾斜角度修正风扇电动机37的旋转速度，因此在图3中在温度传感器39a表示为小于41℃时风扇电动机37停止。

若用修正表63的倾斜角度来修正TAT61和温度传感器39所表示的风扇电动机37的旋转速度，则温度传感器39a～39d所表示的温度变低并且即使温度参数要求较慢的旋转速度也以维持流体润滑的最低旋转速度进行工作，所以几乎不发生金属接触。随着轴101的倾斜角度变大而最低旋转速度也增加，因此无需使风扇电动机37在超出必要使旋转速度增加状态下进行工作从而在降低消耗电力和噪声的方面有利。

在系统壳体13被搬运或在车内使用的情况下，笔记本PC10的姿势发生摆动。由系统壳体13摆动引起的动负荷与系统壳体13的姿势慢慢地向一定方向变化的静负荷相比，有时会以较高频度发生流体轴承129的金属接触。因此，在发生倾斜角度以1G以下的振幅发生变化的摆动的情况下，与以利用倾斜角度来进行修正的最低旋转速度相比，更优选利用较快的最低旋转速度来进行修正。

另外，即使系统壳体13的倾斜角度以小于22.5度的振幅发生变化而摆动，有时随后倾斜角度也急剧地发生大幅变化。在温度传感器39a表示小于41℃、风扇电动机37停止的情况下轴101从停止状态开始旋转时，流体动压轴承129在达到一定速度之前都不会充分地产生动压，因此在混合润滑或者边界润滑下进行工作。此时若轴101倾斜则金属接触的频度更增大。

在检测出用倾斜角度无法修正的程度的振幅摆动的情况下，不使风扇电动机37停止的这一方能够进一步地减少流体动压轴承129的磨损。固件53对表示摆动的摆动次数进行计数，使旋转速度增加并且更可靠地维持流体动压轴承129以流体润滑进行的工作。在图7的例子中，固件53参照修正表63即使在摆动次数超过5次的情况下温度参数和倾斜参数表示更慢的旋转速度也将风扇电动机37的旋转速度设定为2000rpm。另外，在即使倾斜参数表示2500rpm也检测到20次摆动次数的情况下，使风扇电动机37的旋转速度增加到3000rpm。

在笔记本PC10跌落或发生碰撞受到冲击的情况下，流体动压轴承129有时承受比倾斜、摆动更大的动负荷。固件53参照修正表63，在最大加速度超过2G的情况下，即使温度参数、倾斜参数以及摆动参数表示更慢的旋转速度也将风扇电动机37的旋转速度设定为3500rpm。在图7的例子中，在轴101的倾斜角度小于20度、摆动次数小于5次、最大加速度小于2G的情况下，固件53不修正风扇电动机37的旋转速度而仅基于温度参数进行控制。

图8（A）是对表示笔记本PC10摆动的加速度数据进行说明的图。在笔记本PC10由于用户的搬运而摆动的情况下，任意一个检测轴或者所有检测轴的输出都含有交流分量。图8表示倾斜角度为零、朝向铅垂方向的Z轴随后以铅垂方向为中心摆动的情况下的状态。加速度处理程序51用公知方法根据加速度传感器31的各检测轴的输出来计算倾斜角度的峰值。加速度处理程序51比较前次峰值与这次峰值从而计算峰值之差Δz。加速度处理程序51对超过规定阈值的峰值之差Δz的个数进行计数。加速度处理程序51连续地设定一定监控时间的时窗并定期向固件53发送各时窗内的计数值。

图8（B）示出使笔记本PC10碰撞物体4次时的加速度数据。若受到冲击、在一个例子中产生超过20G这样的较大加速度。加速度处理程序51在监控时间的时窗中在任意一个检测轴上检测出1G以上的加速度的情况下，向固件53发送该加速度的最大值。

固件53定期地从加速度处理程序51接受倾斜角度值、摆动次数以及最大加速度值，并从温度传感器39接受表示温度的输出。固件53定期从驱动电路35接受风扇电动机33的当前的旋转速度。固件53定期参照TAT61和修正表63，并根据温度参数、倾斜参数、摆动参数以及冲击参数来判断是使当前的旋转速度增加还是使当前的旋转速度降低。

在当前的旋转速度比4个参数中的任意一个所表示的最快旋转速度都慢的情况下，固件53使旋转速度增加到该最快旋转速度。在当前的旋转速度比4个参数中的任意一个所表示的最快旋转速度都快的情况下，固件53使旋转速度降低到该最快旋转速度。在任意情况下，固件53都按照使风扇电动机37的旋转速度成为修正表63记载的3个参数的任意一个所表示的最快旋转速度的方式来控制风扇电动机37。

图9是对减少流体动压轴承129的磨损的顺序进行说明的流程图。在模块201中，EC33相对于CPU21独立地执行固件53。CPU21将加速度处理程序51从HDD29加载到主存储器23后执行，并且处理加速度传感器31输出的加速度数据。EC33参照TAT61和修正表63定期地处理加速度处理程序51的输出和温度传感器39的输出从而控制风扇电动机37的旋转速度。风扇电动机37的当前的旋转相当于根据速度温度参数、倾斜参数、摆动参数以及冲击参数中的任意一个所决定的最大旋转速度。

在模块203中，EC33定期地接受各温度传感器39a～39d的输出和风扇电动机37的当前的旋转速度值。此外，EC33定期地从加速度处理程序51接受Z轴的倾斜角度值、任意一个检测轴上的摆动次数以及最大加速度值。在模块205中，EC33参照各温度传感器39的输出、当前的旋转速度以及TAT61来判断是否需要用温度参数使当前的旋转速度增加。在需要使当前的旋转速度增加的情况下，在模块207中EC33指示驱动电路35使旋转速度增加后返回模块203。在不需要用温度参数使当前的旋转速度增加的情况下、即在能够维持当前的旋转速度或使旋转速度降低的情况下，移至模块209。

在模块209中，EC33参照倾斜角度值、当前的旋转速度以及修正表63来判断是否需要用倾斜参数使当前的旋转速度增加。在需要使当前的旋转速度增加的情况下，在模块207中EC33指示驱动电路35使旋转速度增加后返回模块203。在不需要用倾斜参数使当前的旋转速度增加的情况下、即在能够维持当前的旋转速度或使旋转速度降低的情况下，移至模块211。

在模块211中，EC33参照摆动次数、当前的旋转速度以及修正表63来判断是否需要用摆动参数使当前的旋转速度增加。在需要使当前的旋转速度增加的情况下，在块207中EC33指示驱动电路35使旋转速度增加后返回模块203。在不需要用摆动参数使当前的旋转速度增加的情况下、即在能够维持当前的旋转速度或使旋转速度降低的情况下，移至模块213。

在模块213中，EC33参照最大加速度值、当前的旋转速度以及修正表63来判断是否需要用冲击参数使当前的旋转速度增加。在需要使当前的旋转速度增加的情况下，在模块207中EC33指示驱动电路35使旋转速度增加后返回模块203。在不需要用冲击参数使当前的旋转速度增加的情况下、即在能够维持当前的旋转速度或使旋转速度降低的情况下，移至模块215。

在模块215中，EC33调查分别用于模块205的温度条件、模块209的倾斜条件、模块211的摆动条件以及模块213的冲击条件这4个条件的参数是否从前次判断时到这次判断时在使旋转速度降低的方向发生了变化。在任意一个参数的条件发生了变化的情况下，有可能使旋转速度降低从而能够减少风扇电动机37的消耗电力和噪声，因此移至模块217。在任意一个参数的条件都不发生变化的情况下，不可能使旋转速度降低，因此返回模块203。

在模块217中，EC33调查变更旋转速度的4个参数，在当前的旋转速度比4个参数所要求的旋转速度的最大值快的情况下，在模块219中使当前的旋转速度降低到4个参数所要求的最大的旋转速度。在当前的旋转速度与4个参数所要求的旋转速度的最大值相同的情况下，不使旋转速度降低而返回模块203。例如，EC33在从模块205到模块213的顺序中由温度参数决定当前的旋转速度的情况下，即使温度参数不发生变化，而其他参数在使旋转速度降低的方向发生了变化，也不使旋转速度降低。

另外，由温度参数将当前的旋转速度设定为3500rpm、温度参数使旋转速度变化为相当于2800rpm的值的情况下，使倾斜参数、摆动参数或者冲击参数中的至少任意一个表示3500rpm时，旋转速度不降低。在由温度参数将当前的旋转速度设定为3500rpm、温度参数使旋转速度变化为相当于2800rpm的值的情况下，剩余的参数表示的旋转速度的最大值表示小于2800rpm时，使旋转速度降低到2800rpm。

据此，使用附图所示的特定的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不局限于附图所示的实施方式，不言而喻，只要起到本发明的效果，至此为止任意已知的构成均可以采用。

Claims (20)

1.一种旋转机构，其特征在于，包括：

流体动压轴承；

径向被上述流体动压轴承支承的轴；

与上述轴结合的旋转体；

使上述轴旋转的电动机；

姿势传感器，其计测上述轴由于上述旋转机构的姿势的变化而产生的倾斜角度；以及

控制部，其基于被设定成与上述计测出的倾斜角度对应的最低旋转速度，来控制上述电动机的旋转速度。

2.根据权利要求1所述的旋转机构，其特征在于，

上述控制部控制上述电动机，使得上述电动机的旋转速度成为基于对应于上述旋转体的目的计测出的控制数据而选择出的旋转速度和基于上述倾斜角度而选择出的最低旋转速度中较大的旋转速度。

3.根据权利要求2所述的旋转机构，其特征在于，

在当前的旋转速度比基于对应于上述旋转体的目的计测出的控制数据而选择出的旋转速度和上述最低旋转速度都快的情况下，上述控制部降低旋转速度。

4.根据权利要求2或者权利要求3所述的旋转机构，其特征在于，

在上述轴朝向铅垂方向并且以基于上述控制数据而选择出的旋转速度旋转的情况下，上述流体动压轴承在流体润滑下工作。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的旋转机构，其特征在于，

上述控制部按照随着上述轴与铅垂方向之间的角度越大则上述最低旋转速度越大的方式来控制上述电动机的旋转速度。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的旋转机构，其特征在于，

还具备检测上述旋转机构的摆动的摆动传感器，

在上述摆动传感器输出了表示上述旋转机构的摆动的信号时，上述控制部使上述电动机的旋转速度增加到被设定成与上述摆动对应的最低旋转速度。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的旋转机构，其特征在于，

还具备冲击传感器，该冲击传感器检测针对上述旋转机构的冲击，

在上述冲击传感器输出了表示针对上述旋转机构的冲击的信号时，上述控制部使上述电动机的旋转速度增加到被设定成与上述冲击对应的最低旋转速度。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的旋转机构，其特征在于，

上述流体动压轴承由烧结金属形成，并且在上述流体动压轴承与上述轴之间的间隙处包含预先填充的润滑油。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的旋转机构，其特征在于，

上述电动机是仅利用上述流体动压轴承支承上述轴的外转子型无电刷直流电动机。

10.一种便携式电子设备，其特征在于，

收纳有权利要求1～9中任意一项所述的旋转机构。

11.一种便携式电子设备，在工作中姿势发生变化，其特征在于，具有：

散热风扇，其具备：叶片、与该叶片结合的转子、与上述转子结合并且径向被流体动压轴承支承的轴以及驱动该轴的电动机；

检测上述便携式电子设备的姿势的加速度传感器；

检测上述便携式电子设备的壳体内部的温度的温度传感器；以及

控制部，其接受上述加速度传感器和上述温度传感器的输出信号，并在基于上述加速度传感器的输出信号而选择出的第2旋转速度比基于上述温度传感器的输出信号而选择出的第1旋转速度快的情况下，进行控制使得上述电动机的旋转速度成为上述第2旋转速度。

12.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其特征在于，

在上述加速度传感器输出了表示上述便携式电子设备的摆动的信号时，上述控制部将上述电动机的旋转速度控制成比上述第1旋转速度快的旋转速度。

13.根据权利要求11或者权利要求12所述的便携式电子设备，其特征在于，

在上述加速度传感器输出了表示针对上述便携式电子设备的冲击的信号时，上述控制部将上述电动机的旋转速度控制成比上述第1旋转速度快的旋转速度。

14.根据权利要求10～13中任意一项所述的便携式电子设备，其特征在于，

在上述轴朝向铅垂方向时上述流体动压轴承在流体润滑下工作，在上述轴发生倾斜且以最低的上述第1旋转速度工作时上述流体动压轴承在混合润滑下工作。

15.一种流体动压轴承寿命延长方法，上述流体动压轴承支承与旋转体结合并在工作中姿势发生变化的轴，该流体动压轴承寿命延长方法的特征在于，具有如下步骤：

选择根据上述旋转体的目的而设定的第1旋转速度；

姿势传感器计测上述轴的倾斜角度；

选择被设定成与上述倾斜角度的大小对应的第2旋转速度；

比较上述第1旋转速度和上述第2旋转速度；以及

在判断为上述第2旋转速度比上述第1旋转速度快的情况下使上述旋转体以上述第2旋转速度旋转。

16.根据权利要求15所述的流体动压轴承寿命延长方法，其特征在于，

上述第2旋转速度按照随着上述轴相对于铅垂方向的倾斜角度越大则成为越快的旋转速度的方式被设定多个。

17.根据权利要求15或者权利要求16所述的流体动压轴承寿命延长方法，其特征在于，具有如下步骤：

利用摆动传感器来检测上述轴的摆动；和

在检测到上述摆动的情况下，使上述旋转体以比当前的旋转速度快的旋转速度旋转。

18.根据权利要求15～17中任意一项所述的流体动压轴承寿命延长方法，其特征在于，具有如下步骤：

将当前的旋转速度与对应于上述旋转体的目的而选择出的第1旋转速度以及根据当前的倾斜角度而选择出的第2旋转速度中较快一方的旋转速度进行比较，在上述当前的旋转速度较快的情况下，使上述当前的旋转速度降低到上述较快一方的旋转速度。

19.一种流体动压轴承寿命延长方法，是便携式电子设备延长构成在上述便携式电子设备中安装的散热风扇的上述流体动压轴承的寿命的方法，其特征在于，具有如下步骤：

根据上述便携式电子设备的温度来选择第1旋转速度；

加速度传感器计测上述便携式电子设备的倾斜角度；

选择与上述倾斜角度对应的第2旋转速度；

比较上述第1旋转速度和上述第2旋转速度；以及

在判断为上述第2旋转速度比上述第1旋转速度快的情况下，使上述散热风扇以上述第2旋转速度工作。

20.根据权利要求19所述的流体动压轴承寿命延长方法，其特征在于，具有：

上述加速度传感器检测上述便携式电子设备的摆动；

选择与上述摆动对应的第3旋转速度；以及

比较上述第1旋转速度、上述第2旋转速度以及上述第3旋转速度，使上述散热风扇以其中最快的旋转速度旋转。

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