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Sự thật về cờ bạc online(www.vng.app):17岁高中生想改变电动车产业,打造不需要稀土的电动车引擎、抱走科学竞赛大奖

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17岁少年参加最大的国际性青少年科学竞赛ISEF,捧走一等奖奖金。

获奖者罗伯特·桑松(Robert Sansone),高中还未毕业,表示将来想去改变电动汽车行业。为什么这么说?他研究的这款电动引擎,不需要稀土。

目前许多电动汽车用的电动引擎,大多需要稀土材料制成永磁体,如钕、钐、镝。

而稀土不仅产量少价格贵,开采过程对生态环境的破坏也不小。各国都在想办法改进工艺,减少引擎中的稀土用量。

钕磁铁。

完全不需要稀土的引擎倒是也有,除了特斯拉前几代产品用的感应马达之外,还有一种是同步磁阻马达(Synchronous Reluctance Motor)。但这种引擎目前能实现的功率太小,根本无法满足电动汽车的需求。

这位17岁少年桑松所做的就是设计出了新款同步磁阻马达,同时提高其扭矩和效率,并因此获得大奖。

虽然桑松自己也明白,他的马达功率还远远不够,不过最大的意义在于为持续改进同步磁阻马达找到一条可能的方向。

网友看到这里也纷纷感叹:「对于一个高中生,这是多么大的成就。想像一下,他在未来几十年将为行业做出多少贡献。」

做到第15个原型机才成功。

桑松属于天生就对工程感兴趣的人,特别是对汽车和引擎。

几年前一次偶然机会,他从介绍电动汽车的视讯中得知大多数电动机都需要稀土,就想要尝试解决这个问题。他想到了无需稀土的同步磁阻马达,先以脑力激荡的方式寻找增强其功率的方法。要解决同步磁阻马达的功率低下问题,先得了解它的工作原理。

传统的马达一般利用旋转的电磁场使转子转动,电磁场由固定在马达外部的线圈(定子)产生。

在永磁体引擎中,旋转转子边缘附着有一个磁铁,它会产生一个磁场,产生引力使转子旋转。

而在同步磁阻马达中,一个钢制转子取代了磁铁,在转子上切入空气间隙,使其与旋转磁场模型保持一致,转子会随着旋转磁场转动。

在旋转的过程中,转子的磁阻(材料的磁性)显得尤为重要。转子和非磁性气隙之间的磁性差异越大,即凸极效应越强时,扭矩就越大。

同样的,扭矩越大,马达的功率也就越大。

换句话来说,在同步磁阻马达的基础上改变其功率大小,归根结底,就是一个凸极效应的问题。

桑松是怎么来改进凸极效应的呢?

从目前已知的消息可以知道他去掉了同步磁阻马达中的气隙,合并了另外一个磁场,这个操作可以显著地增强凸极效应。

关于其他的设计细节桑松表示就先不透露了,因为他希望之后为这款设计申请专利。

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设计好之后,下一步桑松就要验证其可行性了。

但由于资源的限制,他在这个环节也遇到了不少麻烦。没有合适的材料来制造引擎,他只能用3D打印制作出一个更小的比例模型。

除此之外,他还没有导师指导,因此每次设备失灵都是桑松独自一人研究,排除故障。

直到第15台原型机,终于能正常运转了。整台机器由3D列印的塑料、铜线和一个钢制转子制成。

随后,桑松用各种仪表测量功率,用雷射转速计来测量马达的转速,然后将其重新配置为传统的同步磁阻电动机进行比较。

得出的结论是新设计在转速为300的情况下,扭矩提高了39% ,效率提高了31% 。在每分钟750转时,它的效率提高了37% 。

在后续试验期间,还发生了一件有趣的事,当桑松打算以更高转速测量马达的效率时,由于过热,模型它熔化了,熔化了…

因此他也没有继续比较更高转速之下的效率。

不过靠目前的成果参加有「青少年科学世界杯」之称的ISEF比赛,也已足够拿奖。

在参赛演讲时,他讲到虽然这个新型引擎最初是为电动汽车设计的,但也有可能用于工业设备和机器人等情境。

对于真正的电车来说,桑松这款引擎的转速还远远不够。

也有网友指出同步磁阻马达无论怎么改良,效率也可能追不上感应马达。不过作为一个青少年作品,还是让人深刻。

17岁仍是学生的年纪,他在业余时间却已经完成多达60个以上的工程计画。

除了引擎,桑松搞的发明创造有不少,大多与车、速度有关。

比如只用1天时间搭出来的小车,能跑112公里/小时。

还有穿上就能一小时跑35公里的高速跑鞋,博尔特冲刺的最高时速也就45公里,而且桑松表示靠跑鞋能坚持更长时间。

细数从小到大在业余时间完成的计画居然多达60个以上!

不过这次引擎研究倒不算业余的,而是他所在高中为这届比赛开设的课程,只要报名就有一年时间自主选择研究课题。

如今桑松拿了大奖后,并不意味着引擎这个计画就此结束。

目前他正在试验引擎的第16代原型机,这次计画改用更坚固的材料,以支撑更高的转速。

对于这次试验,桑松目前也不确定到底能不能成功。如果成功了他打算继续推进专利申请,并寻求与汽车公司的合作。

「希望有一天,我的引擎能成为某款电动汽车的首选设计。」

 

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