数字电机、软件和方兴未艾的物联网
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从内燃机到微处理器，许多技术支撑着现代社会的日常运作。但是有一项技术看起来必然会变得更重要，那就是电机。
由于特斯拉S让电动汽车大放异彩，电动飞机首次完成了穿越大陆的飞行，不起眼的电机再次成为了备受关注的对象。而软件在其中起到了关键作用。
当然，不仅仅是看得见的电机。电机可谓无处不在，出现在每一个设备中。电机功能强、效率高，可以在我们需要它的场合提供扭矩。不过有一个缺点：它们常常体积较大，在电机转子的线圈之间用来开关的碳刷会慢慢腐蚀掉，留下细细的碳尘。还需要对电机进行冷却。
我一直着迷于电机；最近我有机会采访了戴森公司（Dyson），有幸一睹他们设计的最新款电机――戴森称这款电机比传统电机大有改进。它当然结构紧凑，大概只有相应传统电机的一半大小。这种设计问世已有一段时间，但现在应用于戴森制造的几乎每个设备中；该公司还成立了一家工厂，专门生产电机。
戴森的开关磁阻电机
戴森的“数字”电机名为开关磁阻电机（switched reluctance motor）。开关磁阻电机使用磁芯，而不是为转子提供动力――所以通过定子线圈进行开关时，磁芯被拖动，与它们生成的磁场相一致。由于转子上的线圈比磁极更多，就可以在线圈里面建立一种开关模式，带动转子转动。这意味着，使用传感器和复杂的开关电路，因为控制电机里面的磁场是设计出高效电机的关键。
像这样的开关磁阻电机非常高效；戴森声称其电机的效率高达84%（而传统电机的效率只有40%）。像这样紧凑高效的电机有着广泛用途――不仅仅用于真空吸尘器和烘手机。这也意味着使用许多设计工具――其中大部分使用戴森自己的模拟软件。
戴森电机里面的转子相对简单――只有两个磁极。这简化了控制问题，还减少了线圈数量――线圈用来形成磁场脉冲模式，而带动转子转动离不开磁场脉冲，转子转速每秒超过10万转。开关磁阻电机里面的磁体通常相当弱。戴森的电机则不是这样，我们最后使用早期电机的转子作为冰箱贴。
来自戴森一款电机的磁转子。我们使用这个转子作为冰箱贴。
吸力更强的磁铁意味着更复杂的控制问题，但是也让戴森得以做出极其小巧轻盈的电机。这时数字技术有了用武之地，因为解决这个问题意味着使用现成的微控制器以及编写软件，而不是研发特定的控制电路。控制软件使用简单的霍尔效应磁传感器来确定转子的位置，因而每秒钟可以对磁场特性进行3000多次调整。
想做出经济实惠的电机，关键是将软件嵌入到这样的电机中。自行设计控制硬件成本高昂；如果你试图研发出一款通用型电机，走软件这条路可以增强灵活性――因为你可以修改代码，将不同的负载和使用模式考虑进来。这意味着同一个控制模块在真空吸尘器、烘手机和风扇中都可以使用。你还可以充分利用现代控制理论，该理论的重点是保持系统在边界条件之内，而不是实现一种闭环经典控制模型――这种模型很容易变得不稳定。
既然新设计的电机这么好，优点应该会在使用它的产品中体现出来，比如热+冷风扇。自年初袭击英国的寒潮及年中热浪以来，我们就一直在测试这款风扇。它使用电机，通过底座吸入空气，然后通过2.5毫米宽的间隙排出空气。这意味着风扇叶片不会弄脏、不会发出哗哗声（也不会出现要是靠得太近，你手指或猫尾巴被夹住的情况）。
较之风扇叶片转动过程中产生的拍频干扰，电机声音显得更安静，更有规律；吹出来的风高效得多，也很稳定――这意味着你很少需要将风扇调在强风档，因而更安静。这款风扇安静得很，可以在电话会议过程中让它开着；而且在低速状态下，安静得你会忘了风扇还开着--你感受到的只有暖风或凉风。
如果你在小型办公室运行一台服务器，有了热+冷风扇，不用空调也没关系；如果冬天你在家办公，可以在一个房间里打开热+冷风扇，用不着让整个房子的供暖装置成天开着。
同样的新电机用于最新款的手持戴森真空吸尘器：DC44，它同样结合了高效率和智能设计。在硬地板上，很难吸起细小的灰尘；你在房间走来走去时，静电会积聚起来，将灰尘牢牢吸附在地面。DC44上的刷条有碳纤维细丝；它们不仅很牢固，可以用好几年，还可以给静电放电，那样能将更多灰尘吸起来。
要是笔记本电脑里面的电池有戴森手持设备的电池寿命，那就好了。自从上世纪90年代末进入市场以来，我们就一直在使用第一代戴森Root手持式吸尘器；连我们的第一代手持式吸尘器仍可以充电；充一次电，可以吸尘整整十分钟。相比之下，笔记本电脑电池的充电能力每年都要下降几个百分点；可以说，戴森的技术确实做得不赖。
戴森的数字电机是证明软件和数字控制器至关重要的另一个例子。随着我们迈向未来的物联网，像这样的控制器会提供信息，有助于改善硬件和控制软件的设计。不难想象，未来的这类电机可以将数据发回到云服务，然后云服务可以检测故障的早期症状；或者根据你的设备使用情况，发回经过优化的控制程序。
一旦传统电气工程变成软件，那的确是个崭新的世界。