像机哥这一代风华正茂的男青年。

在孩童时期，大多都迷恋过一部动画——《四驱兄弟》。

除了在中二的年纪，喊出那句中二的台词“冲吧，旋风冲锋”。

我们还收获了人生当中第一款属于自己的马达。

还记得当时还流行组装马达，机哥自己绕线，装磁铁。

可以说，这波随动画流行起来的DIY热潮，给了当时的孩子们，探究电动机最初的启蒙。

机哥也是从那时候起，知道了一个马达最基本的组成：

要有带磁铁的马达外壳。

还有要有个绕着漆包线能转动的装置。

不过它为什么会转呢？以那个年纪的知识水平，还不能理解。

慢慢地，这批孩子们渐渐长大，步入校园。

为了上下学代步，他们拥有了自己的第一辆车——电动车。

电瓶车、小绵羊、小电驴，虽然叫法各异。

但它们的核心都是一颗放大版的四驱车马达。

与此同时，我们在课堂里学到了电流的磁效应。

离搞明白马达转动的原理更近了一步。

后来，我们成年了，生活当中能接触到的马达就更多了。

比如，小青年的大玩具——无人机，就是靠马达驱动四旋翼旋转，让飞机飞上天空。

再比如，家中的电风扇，也是靠电机驱动扇叶，带来凉风。

小到电动牙刷，中到吸尘器，大到电动汽车。

男人的剃须刀，女人的吹风机，老人的代步车。

哪里需要旋转，哪里就有马达的身影，这是你一辈子的绕不开的东西。

那么问题来了，这样一个每天都会接触到的东西，到底是怎么转起来的呢？

机哥觉得有必要给大家科普一下马达（电动机）的原理了。

这一切，要从年说起。

当时丹麦有一名物理学家，叫奥斯特（rsted）。

他基于前人的启发，无意间发现，通电的导线会对磁体产生一种规律性的横向作用力。

具体来说，就是通电导线正下方的磁针，会根据电流方向的不同，产生不同磁极的微微跳动。

当时的奥斯特大概不会想到，这为电动机的发明，打开一扇大门。

同年九月，法国物理学家安培（Ampère），在奥斯特研究的基础上，扩展了实验。

安培把单个导线换成了通电的线圈，最后把电流产生磁场的规律，总结了一番。

物理学上称作“安培定则”，又叫“右手螺旋定则”。

上面这张图解释得很清楚，同四指方向的电流，能产生N极同拇指方向的磁场。

好，有了理论基础，接下来说说马达的原理。

为了更好理解，机哥就拿直流电机中，结构最简单的一种来讲解。

直流电机最核心的两个部件，分别是“定子”和“转子”。

如上图所示，定子提供恒定磁场，而中间的转子通电。

我们拿右手螺旋比一比，发现通电后的转子会产生一个N极朝下的磁场。

异极相吸同极相斥，迫使转子顺时针转动。

那么肯定有人会问了：不对啊机哥，当转子移动到竖直状，磁极稳定下来不就停了？

嘿，这就要说到马达设计的巧妙之处了。

你们注意转子的根部，有两个特别的小玩意：换向器和电刷。

当转子转过°之后，换向器和电刷的连接会互相交换。

转子电流产生的磁场方向立马颠倒，同极相斥异极相吸，迫使它继续转下去。

是不是很巧妙~

当然了，机哥介绍的只是结构最简单的有刷直流电机。

真正细究下去，电动机的种类和原理，花三天三夜都说不完。

但不管是哪种啦，一款马达最重要的技术指标，当然是“转速”。

为了提高这项核心指标，人们也是绞尽了脑汁。

机哥上面所介绍的有刷电机，因为电刷和换向器的接触，不可避免地会给转动带来损耗。

快到一定程度还会产生火花，严重限制了马达转速的提高。

于是，人们又发明了“无刷直流电机”。

简单来说，无刷电机把恒定磁场放到了转子上。

通过改变定子上的电流，来牵引转子运动。

这样，无刷电机便成功去掉了“电刷”这一结构，得以实现更高的转速。

如今的马达转速一般可以达到多少呢？

机哥列举几个数字：

传统马达转速一般能达到每分钟转。F1汽车马达转速为每分钟转。而喷气式马达转速是每分钟转。

听起来还不错吧，当大家在为两三万转的成绩沾沾自喜的时候，行业内有个近乎Bug般的玩家出现了。

它的名字你们也很熟悉——

戴森

机哥以前曾经跟大家介绍过戴森的创始人，JamesDyson。

与其说他是戴森公司的老板，倒不如说他是个强悍的发明家。

20年前，JamesDyson对市面上数码马达技术的功率和效率不满意，便决定自己做。

不干不知道，一干吓一跳。

年，第一台被JamesDyson和他团队完全认可的成熟马达——戴森V1数码马达横空出世。

这款马达采用了开关磁阻技术，转速达到了惊人的每秒转。

换算过来就是转每分钟啊！

十万转啊朋友们，这还只是个开始呀。

从这之后，戴森的数码马达一代代更迭，不断在挑战自己。

年的V6数码马达，百尺竿头更进一步，转速又被推进至转每分钟。

年和今年，戴森分别推出V10、V11数码马达，继续挑战极限，将转速提升至每分钟1转。

说起来就是几个数字，但真正实现起来，戴森面临的难题一个比一个艰巨。

且听机哥慢慢说来，首先是——

精确控制

嘴上说说谁都会，不就是采用开关磁阻技术的无刷直流马达嘛。

但生活经验告诉我们，跑米和跑马拉松，难度不可同日而语。

马达也是如此，当转速冲上转，定子上的电流开关变化就得做到非常迅捷且精确。

而电机上检测电流，决定何时切换数字脉冲的传感器，也不能出任何问题。

更别说后来的戴森V9数码马达，采用了无传感器的设计，必须通过算法来进行每秒多次的调节。

想想就觉得无比艰巨。。

这还只是高转速带来的技术难点之一，解决了它，你还得考虑——

结构强度

高速转动的转子，对轴体的强度也提出了严峻考验。

就像飞速运转下的轮胎，遇到不靠谱的车轴，后果是很严重的。

以往的马达转轴，大多采用钢材料。

坚固度是够了，但戴森并不满足，他们想在保证结实的同时，还能实现轻巧。

于是，戴森V10数码马达用上了在℃下固化的陶瓷材料。

硬度是钢的两倍，而密度却只有钢的一半。

戴森V10数码马达

接下来的问题是——

噪音

即便是市面上最常见的电吹风，转速大概只有每分钟两万转，噪声都高得吓人。

而戴森爆火的吹风机DysonSupersonic，搭载的V9数码马达，转速高达11万转每分钟。

那噪声不得上天了？

然而用过的人都知道，戴森这款吹风机噪声控制得很好。

戴森工程师解决这个问题的方法也很秀。

V9数码马达采用了十三个叶轮的设计，并引入“气动声学研究”。

为了让气流呈直线流出，减少湍流的影响。工程师足足打造测试了个原型。

经过多番调校，他们最终提高了马达内13个叶片叶轮的声频，使其超出了人类的听觉范围。

大大减少噪音。

解决了这一个个难题后，戴森又有了新目标——

减小体积

还是拿这款V9数码马达来说吧。

你猜这样一款每秒钟能推动13升空气的马达，体积会有多大？

答案就在下图JamesDyson的手上。

左为戴森V9数码马达，右为普通马达

这款马达，转速比传统马达快8倍，可重量却只有传统马达的一半。

直径更是做到了27毫米，跟一枚硬币差不多。

再比如年的V4数码马达，是世界上最小的一体化W马达之一。

戴森把它用在了干手机上，嗯，就是在高端酒店里经常看见的DysonAirbladeWash+Dry。

想不到吧，这个长得酷似水龙头的玩意，把洗手和干手整合在了一起，可以在14秒内快速而有效地烘干双手。

这十几年来，戴森数码马达从第一代到V10，功率重量比提升了三倍以上。

……

为了研发出强悍的马达，实现产品的一流水准，戴森在研发上可是下了血本。

自年以来，戴森在研发上的投入已超过3.5亿英镑。

他们的全自动产线Westpark于年投入使用，截止年底，共生产了多万台数码马达，平均每2.3秒就能生产一台。

讲真要不是机哥深入了解了一番，还真以为戴森那些漂亮产品，是手工打磨、人工装配的呢。。

话说回来，别看戴森的产品那么好看，就想当然地以为它徒有其表。

真正拼起硬核技术，人家一点也不虚。

被誉为“家电界的苹果”，不是没道理