戴森硬核黑科技「氣旋技術」是如何煉成的?

2021-01-18 鈦媒體APP

發明家詹姆斯·戴森和他的5127個原型樣機

今天,戴森已經成為了全球領先的科技公司,用技術解決人們生活中遇到的實際問題、提升人們的生活品質。

從家用的無繩吸塵器、空氣淨化風扇,到吹風機、美發造型器,又或是商用的幹手器等等,戴森在眾多領域都掀起了一波消費熱潮,它的產品將最實用的功能融合進極簡的設計美學當中,所傳遞出來的其實是一種高品質生活理念。

而在無繩吸塵器這個細分領域,戴森自從進入中國後基本一直佔據著高端吸塵器市場,很多消費者認為它營銷做得恰到好處,但卻很少有人了解,產品的核心競爭力才是戴森制勝的關鍵所在。

戴森是一家有著近30年歷史的公司,品牌的創始人詹姆斯·戴森現如今是一位70多歲的老爺爺,工業設計師出身的他一生都伴隨著各種創造和發明,這奠定了戴森公司工程師文化的基礎。

而詹姆斯·戴森多年來帶領戴森所做的創新涵蓋很多層面,如果說數碼馬達技術是戴森產品的「源動力」,那麼氣旋技術便是戴森吸塵器品類的創新DNA。

氣旋技術的前世今生

氣旋技術原理

何謂氣旋技術?早在1885年,美國人John M. Finch發明了全球首個「氣旋分離器」,並獲得技術專利,這款產品在尼克伯格公司(Knickerbocker Company)作為「集塵器」應用。

進入到20世紀初,氣旋技術開始有了它的用武之地,早期的應用基本都在工業領域,如工廠和磨坊中可作為大型分離器使用、煉油廠中可用於分離油和氣體。

氣旋分離器大體上可以分為兩種不同類型,一種是液體氣旋分離器,用於分離不同密度的液體。另一種類型是氣體氣旋分離器,主要去除氣流中夾帶的顆粒。

以氣體氣旋分離器為例,工業應用中採用的氣體介質是甲烷。夾帶著水、灰塵、鐵鏽等的大量氣體流入氣旋分離器,這些氣體進入氣旋分離器後,沿著氣旋分離器的內側彎曲。如果顆粒中夾帶著水、灰塵、鐵鏽等,則無法像氣體一樣迅速改變方向。重顆粒將立即撞擊分離器的內表面,然後通過底部的剔除口掉落下來。

氣旋技術的原理,本質上是在工作的時候產生強大的離心力,從空氣中分離雜質和顆粒,應用到吸塵器當中,就是通過在吸塵器內製造旋轉上升的氣旋,以此將灰塵甩入吸塵器的集塵桶內。

俗話說,創新的根本出發點是需求,需求的源頭是在特定場景下被催生出來的,對氣旋分離器而言,它擁有價格低、易維護的特點,在實際生活中有許多應用場景,這才有了戴森與氣旋技術的故事。

戴森如何玩轉氣旋技術

戴森產品中的氣旋技術

就像是牛頓因樹上墜落的蘋果而產生有關萬有引力的靈感那樣,戴森與氣旋技術的開始,也是始於創始人詹姆斯·戴森的一次意外發現。

1978年的某一天,戴森創始人詹姆斯·戴森正是從工業鋸木廠獲得靈感,率先將氣旋技術應用於吸塵器,自此便開啟了家庭清潔的全球技術革命。

氣旋真空吸塵器的誕生,也是戴森真正走上商業化道路的開始。

此後的5年時間裡,詹姆斯·戴森一直在完善這個項目,在經過5127次嘗試後,終於開創性發明了全球首款無塵袋吸塵器樣機「G-Force」,這是世界上第一臺收集灰塵時不會失去吸力的吸塵器,以此為起點,戴森開始顛覆整個吸塵器行業。

「G-Force」的問世給詹姆斯·戴森帶來了極大信心,事實上在商業化層面,戴森吸塵器的每一次重大成功,背後伴隨的都是對氣旋技術的探索有了階段性成果,這個探索過程大體可分為三個階段。

一、「雙氣旋」技術讓戴森名聲大噪

經歷過「G-Force」的啟蒙之後,戴森開始系統性地研究如何用好氣旋技術,雙氣旋技術便是第一階段的研究成果。

早在1993年,詹姆斯在科茨沃爾德(Cotswolds)設立了自己的研發中心與工廠,並開始打造一款全新的吸塵器,旨在捕捉體積更小的微塵顆粒。

新技術「雙氣旋」( Dual Cyclone)就是在這個需求下誕生的,搭載了這項新技術的的吸塵器DC01成為全球首款無塵袋吸塵器,以「Dual Cyclone」的首字母縮寫命名。從圖片可以看到,戴森早期產品在設計上已經流露出極簡的設計風格。

詹姆斯·戴森與DC01

當時的英國還是塵袋式吸塵器的天下,其市場價值超過1億英鎊,很多合作夥伴因不願意丟失原本利潤豐厚的市場,覺得所謂「雙氣旋」分離技術是在挑戰這個行業的權威,所以沒有接受與戴森建立合作夥伴關係,直到22個月後,戴森DC01憑藉出色的產品體驗,已經成為了英國最暢銷的吸塵器。

二、「多圓錐氣旋」奠定今後技術路線

2002年對於戴森來說是一個技術方向的分水嶺,這一年,戴森工程師研究決定將多個小圓錐代替單一大圓錐氣旋,它意味著可以使用更少的能耗,實現同樣的性能,這讓戴森更加清晰了自己的技術路線。

戴森多圓錐氣旋分離技術,可用更少的能量來分離灰塵,剩餘更多的能量用於吸走地板上的灰塵,能量耗損相較於雙氣旋技術更低,吸塵器的使用時間相對更長。

多圓錐氣旋分離技術

為了能提高機器的工作效率,戴森於2011年推出了DC47,這款產品在多圓錐氣旋技術基礎上採用了兩層錐體分布方式,能大大提高氣流中細微灰塵的分離效率,為此戴森30位工程師花了三年時間來研究它。

三、追求精益求精的「微振氣旋」

微振氣旋分離技術則是戴森氣旋技術的集大成者,最早開始應用戴森的微振氣旋分離技術的產品是圓筒吸塵器(Dyson Cinetic Big Ball),可以將最細小的顆粒從空氣中分離出來,它在2013年被發明出來。

這項技術突破性地將氣旋分離器的葉片末端改進至柔軟靈活狀態,能夠以5000赫茲頻率進行振蕩,從而不會積聚灰塵,能夠有效預防堵塞,是氣旋技術的又一大創新。

微振氣旋分離技術

技術團隊是持續創新的源動力

1997年-2007年間,從戴森第二款直立式吸塵器DC03問世算起,戴森共推出了16個型號的氣旋技術,這一方面是因為創始人詹姆斯·戴森對這項技術的堅持,另一方面也和戴森氣旋技術工程師團隊多年來的努力密切相關。

戴森氣旋研究團隊人數並不多,目前維持在5-10人,雖然團隊規模不大,但當中都是該領域的頂級專家,在流體動力學和氣溶膠學兩個領域造詣很深。

現任戴森首席工程師Ricardo Gomiciaga博士,被譽為戴森氣旋教父,他用20年時間持續觀察、測試并迭代戴森氣旋技術,主導了一系列的技術迭代。

在進入戴森之前,Ricardo 博士在英國巴斯大學進行流體動力學領域的博士後研究,專注於「研究計算流體動力學(CFD),模擬旋轉系統中與氣旋內部的物理現象類似的流體誘導力」。

Ricardo有一張計算表格,通過一組複雜的幾何公式牢牢控制戴森氣旋的規格,可以對角度、長度和直徑進行調整,看似簡單的表格是戴森的「氣旋聖經」。

經過多年的探索,戴森氣旋技術工程師團隊解決了非常多技術問題,結合應用到了手持產品體驗中,並為此已經開發了一套非常完整的測試體系,以這種方式來保證持續更新迭代。

戴森的創新基因不止於此

回顧氣旋技術的發展史,是它開啟了無塵袋真空吸塵器的大門,戴森憑藉一己之力多年來專注於此,以小見大為這個行業帶來了顛覆式創新。

從雙氣旋到多圓錐氣旋,再到微振氣旋分離技術,戴森在這項技術上的突破和改進從未停止,最關鍵在於它很巧妙地將其結合到了商業產品當中,這驅動了戴森吸塵器產品線,發展至今已成為戴森吸塵器的DNA。

對於新技術的崇尚,是戴森深入骨髓的基因,因此戴森在不遺餘力地投入研發。

在這位極具發明家精神的創始人的帶領下,戴森目前累計投入超過了25億英鎊用於新技術及產品。在戴森的這幾十年研發過程中,已經積累了一萬多項專利。

而除了氣旋技術之外,戴森還有很多享譽世界的技術和發明,他們共同組成了戴森產品的技術壁壘,正是這些點點滴滴的積累,換來了來自消費者的追捧。

戴森V11數碼馬達

就比如數碼馬達,它不僅對吸塵器產品線非常重要,也是戴森美發類產品、幹手器產品最為核心的零部件。在過去 20 年,戴森在數碼馬達的投資超過了 3.5 億英鎊,在位於新加坡的全球馬達工廠當中,每 2.3 秒就可以完成一個數碼馬達的組裝過程,迄今下線了超過5000 萬臺數碼馬達。

為了提醒人們數碼馬達是整個產品中最關鍵的技術,戴森便決定按照數碼馬達的型號來命名吸塵器,如現在的V11、V10均是按照這個規範。

作為一家由技術驅動的科技公司,戴森的產品都建立在核心技術之上,而這種持續不斷的創新,才是被這個時代所需要的。(本文首發鈦媒體,作者 | 李玉鵬)

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