istnieje wiele technologii, które stanowią podstawę współczesnego społeczeństwa, od silnika spalinowego po mikroprocesor. Ale jest jeden, który wygląda na jeszcze ważniejszy: Silnik elektryczny.
dzięki Tesli s, która sprawia, że samochód elektryczny jest widoczną alternatywą, a elektryczny samolot po raz pierwszy kończy transkontynentalny lot, skromny Silnik elektryczny znów gra o wielką Ligę. A oprogramowanie odgrywa kluczową rolę.
To oczywiście nie tylko widoczne silniki. Silniki elektryczne są wszędzie i we wszystkim. Mocne i wydajne, są w stanie dostarczyć moment obrotowy tam, gdzie tego potrzebujemy. Ale jest jeden minus: często są nieporęczne, a szczotki węglowe używane do przełączania między cewkami wirnika silnika ulegają erozji, pozostawiając drobny pył. Muszą być również chłodne.
zawsze byłem zafascynowany silnikami elektrycznymi, a ostatnio miałem okazję spotkać się z Dysonem, aby przyjrzeć się najnowszej wersji ich konstrukcji — mówią, że jest to znaczna poprawa w stosunku do tradycyjnego silnika elektrycznego. Z pewnością jest kompaktowy, mniej więcej o połowę mniejszy od równoważnego tradycyjnego silnika. Projekt jest już jakiś czas, ale teraz jest w prawie każdym urządzeniu, a firma założyła fabrykę tylko po to, aby produkować silniki.
„cyfrowy” silnik Dysona jest tak zwany przełączanym silnikiem silnik oporowy. Zamiast zasilania wirnika, przełączany silnik oporowy ma rdzeń magnetyczny-tak więc gdy moc jest przełączana przez cewki stojana, rdzeń magnetyczny jest przeciągany wokół, aby wyrównać się z wytwarzanym przez nie polem magnetycznym. Przy większej liczbie cewek niż biegunów magnetycznych na wirniku możliwe jest ustawienie schematu przełączania w cewkach, który ciągnie wirnik wokół. Oznacza to wykorzystanie czujników i złożonych obwodów przełączających, ponieważ sterowanie polami magnetycznymi w silniku jest kluczem do uzyskania wydajnego silnika.
przełączane silniki takie jak ten mogą być bardzo wydajne, a Dyson twierdzi, że ich silnik jest wydajny w 84 procentach (w porównaniu do 40 procent w przypadku tradycyjnego silnika elektrycznego). Wiele można powiedzieć o kompaktowym silniku o dużej mocy – nie tylko do odkurzaczy i suszarek do rąk. Oznaczało to również korzystanie z wielu narzędzi projektowych-wiele z nich przy użyciu własnego oprogramowania do symulacji Dyson.
wirnik w silniku Dysona jest stosunkowo prosty — ma tylko dwa bieguny. To upraszcza problem sterowania i zmniejsza liczbę uzwojeń potrzebnych do stworzenia wzoru impulsów polowych używanych do ciągnięcia wirnika, tutaj przy ponad 100 000 obr. / min. Zwykle magnesy w przełączanym silniku oporowym są dość słabe. Tak nie jest w przypadku silnika Dysona, gdzie skończyło się na użyciu wczesnego modelu wirnika jako magnesu na Lodówkę.
mocniejsze magnesy oznaczają bardziej złożony problem sterowania, ale także pozwalają Dyson uczynić silniki znacznie mniejszymi i lżejszymi. W tym miejscu pojawia się technologia cyfrowa, ponieważ rozwiązanie tego problemu oznaczało użycie gotowego mikrokontrolera i pisanie oprogramowania, zamiast opracowywania specjalnych obwodów sterujących. Korzystając z prostego czujnika magnetycznego Halla, aby określić, gdzie znajduje się wirnik, oprogramowanie sterujące wykonuje co sekundę ponad 3000 regulacji wzoru pola magnetycznego.
wprowadzenie oprogramowania do takiego silnika jest kluczem do jego ekonomiczności. Projektowanie własnego sprzętu sterującego jest kosztowne, a jeśli próbujesz opracować silnik ogólnego przeznaczenia, wybór trasy oprogramowania zwiększa elastyczność-możesz modyfikować kod, aby uwzględnić różne obciążenia i modele użytkowania. Oznacza to, że ten sam moduł sterujący będzie działał w odkurzaczu, suszarce do rąk i wentylatorze. Można również skorzystać z nowoczesnej teorii sterowania, która koncentruje się na utrzymywaniu systemów w warunkach brzegowych, a nie wdrażaniu klasycznego modelu sterowania w zamkniętej pętli — który z łatwością może stać się niestabilny.
Jeśli nowy projekt silnika jest tak dobry, że się pokazać w produktach, które go używają, jak Hot+Cool fan. Testujemy to od gorzkiego zimna, które nawiedziło Wielką Brytanię w lutym i marcu tego roku, a także w ostatniej fali upałów. Wykorzystuje silnik do zasysania powietrza przez podstawę i wypychania go przez 2.Szczelina 5 mm, która biegnie dookoła owalnej pętli u góry. Oznacza to, że nie ma łopat wentylatora, aby się zabrudzić i grzechotać (lub uwięzić palce lub ogon kota, jeśli się zbyt blisko).
dźwięk silnika jest zarówno cichszy, jak i bardziej regularny niż zakłócenia rytmu, które można usłyszeć przy obracającym się łopatce wentylatora, a także jest o wiele bardziej wydajny i ciągły przepływ — co oznacza, że rzadko trzeba go uruchamiać na wysokim poziomie, utrzymując ciszę. Jest wystarczająco cichy, aby pozostawić włączony podczas rozmowy konferencyjnej, a przy niskich prędkościach jest na tyle cichy, że można zapomnieć o włączonym wentylatorze — oprócz tego, że zapewnia komfortowe ciepło lub chłód.
Jeśli prowadzisz serwer w małym biurze, możesz uciec bez klimatyzacji, a jeśli pracujesz zimą w domu, możesz uruchomić Hot + Cool w jednym pomieszczeniu, zamiast włączać ogrzewanie w całym domu przez cały dzień.
ten sam nowy silnik jest w najnowszym modelu ręcznego Dyson vacuum, DC44, który ma podobną kombinację wydajności i inteligentnej konstrukcji. Na twardych podłogach trudno jest zebrać drobny pył; elektryczność statyczna gromadzi się podczas chodzenia i utrzymuje kurz przyczepiając się do podłogi. Szczotka w DC44 ma włókna węglowe; są one nie tylko wystarczająco dotykowe, aby wytrzymać kilka lat, ale także rozładowują elektryczność, dzięki czemu więcej kurzu zostaje zasysane.
palmtopy Dyson mają żywotność baterii, którą chcielibyśmy zobaczyć również w notebookach. Używamy oryginalnego palmtopa Dyson Root, odkąd pojawił się na rynku pod koniec lat 90., a nawet nasz oryginalny model nadal ładuje się i utrzymuje ładunek za dobre dziesięć minut czyszczenia. Porównaj to z bateriami do laptopów, które co roku tracą kilka procent pojemności ładowania i możesz powiedzieć, że Dyson naprawdę robi dobrą inżynierię.
cyfrowy silnik Dysona jest kolejnym przykładem znaczenia oprogramowania i sterowników cyfrowych. Wkraczając w przyszłość Internetu Rzeczy, to właśnie takie Kontrolery dostarczą informacji usprawniających projektowanie sprzętu i oprogramowania sterującego. Łatwo sobie wyobrazić przyszłą wersję takich silników, które wysyłają dane z powrotem do usługi w chmurze, która może wykryć wczesne etapy awarii lub która może odesłać zoptymalizowane procedury sterowania w oparciu o użycie urządzenia.
to naprawdę wspaniały nowy świat, kiedy tradycyjna Elektrotechnika zamienia się w oprogramowanie.