這個高中生髮明的電動機，可能要引發電車革命_風聞

本文原創於微信公眾號：差評  作者：小辣椒

17 歲的時候你在幹嘛？

做不完的習題，打不夠的籃球，看不膩的 ta ？

美國小夥子羅伯特 · 桑松（ Robert Sansone ）的 17 歲，手搓了個汽車電動機，直接拿到了被譽為科技界青少年世界盃的 IEFS 冠軍和 75000 美元的獎金。

他的研究還被媒體稱作，“ 可能發明了一個會改變電動汽車行業的電機 ”。

大家都知道，電動車和油車不一樣，電動車動力來源主要靠電動發動機。

電動機的方案很多，但憑藉着轉化效率高等原因，永磁同步電機（ 下稱永磁機 ）隱隱有着一統江湖的勁頭。

可是，顧名思義永磁機必須要用永磁體。

製作永磁體又必須要用稀土材料。

但是稀土產量少、價格貴，而且提取過程非常破壞環境。

更重要的是，稀土資源的命脈握在中國手裏，這讓西方世界很難接受。

所以在 2011 年前後，美國能源部主導了一波去稀土化項目，就是為了帶領西方世界擺脱中國稀土依賴。

這也導致瞭如今國外車企，大都還在交流異步電機（ 也稱感應電機，下稱感應電機 ）上掙扎，通過提高功率密度、把電動機做得更大等方法來縫縫補補。

在瞭解這些情況後，桑松就在想，能不能再設計一種不需要永磁體、同樣能量轉化效率高的電機。

他想到了曾經瞭解過的同步磁阻電機（ Synchronous Reluctance Motor，下稱 SynRM ）。

SynRM 並不是新事物，它的理論模型早在 1923 年就被提出來了。

通俗地説，SynRM 就是把永磁體換成了一個鋼轉子，這樣結構就變簡單了，價錢也更便宜。

但它的問題是，功率太小，我們現在常見的 SynRM 只能放到泵或者風扇上。

桑松需要做的，就是**提高 SynRM 的性能，**讓它能帶得動車子。

為了達到這個目的，桑松將另一個磁場整合進 SynRM，從而產生更大的扭矩（ 因為桑松準備為這項技術申請專利，所以更多的細節沒有展示 ）。

由於沒有足夠的材料、資金來進行 1 : 1 的實驗，所以桑松利用 3D 打印機制作了一個縮小模型。

在經過整整 15 次實驗後，他終於得到了令自己滿意的設計。

經他改良過的 SynRM 在每分鐘 300 轉的情況下**提升了 39% 的最大扭矩和 31% 的效率，**在 750 轉時，它的效率更是提高了 37%。

不過，當他準備進一步提高數值測試時，塑料模型因為過熱融化了。

所以截止目前，該模型還沒有得到工業上的驗證。

即使如此，桑松的成就也足以讓人驚歎，他憑藉這個研究，擊敗了全球青少年，成功斬獲了國際性青少年科學競賽 ISEF 冠軍，捧走了 50 萬獎金。

這個桑松還是個天才發明家，17 歲的他在業餘時間已經完成了 60 多項發明，比如像這個可以讓自己奔跑時速超過 35 Km/h 的機械跑鞋。

這種天才少年參加的 ISEF 當然相當不簡單，它被譽為青少年界的諾貝爾獎。

ISEF 全名是國際科學與工程博覽會（ International Science and Engineering Fair ），如今已經有 70 年曆史。

從 1997 年開始，英特爾公司開始大力贊助這個賽事，使得 ISEF 的影響力不斷擴大， 2020 年英特爾退出改由美國的再生元製藥公司接棒。

其他大家熟知的博通、微軟、賽斯科等科技公司，也給這個獎項提供了各種幫助。

資金的湧入也帶來了平台的發展，平台良性發展進一步提高了賽事的高含金量。

許多諾獎、麥克阿瑟獎學金（ 天才獎 ）得主、蘋果谷歌微軟的工程師，年輕時都參加過這個比賽。

如今，已經變成全球青少年的科學盛宴。

像今年，來自全球 180 多個國家、地區共計**近千萬學生參賽，**最終卻只有 1800 餘人入圍總決賽。

除了參賽者，評委的門檻也極高。

ISEF 每年會邀請上千名相關專家當評委，硬性標準也很簡單粗暴：要麼擁有博士學位，要麼得有 6 年相關科研經驗。

而且評委裏還包括了數十位諾貝爾獎獲得者，這些諾獎得主還會在大賽期間與學生進行深度交流，幫助輔導他們做成更完美的研究。

這樣高規格的賽事，就挖掘了許多妖孽出來，除了桑松，小辣椒翻了翻這個 ISEF 的獲獎名單，好傢伙，簡直是神仙打架**。**

今年 ISEF 的亞軍是沙特阿拉伯的阿卜杜拉 · 阿爾甘迪，他改進了一種金屬有機材料（ NiFe-LDH ）****。

這種材料可以從水中提取氫氣並且安全儲存，而且比其他的採氫、儲氫材料更便宜。

今年斬獲季軍的是美國的瑞沙布 · 吉安，他開發了一種 AI 模型，可以幫助醫藥公司通過 DNA 工程快速有效地生產藥物。

吉安在 13 歲時的研究改進了胰腺癌的放射治療、胰腺癌放射治療、放射治療。。。憑此他還被評為了美國傑出青年科學家。

他在 2018 年又被《 時代 》雜誌評為全球 25 位最有影響力的青少年之一。

要知道，這些小孩都還只有 18 歲啊，小辣椒只能説牛*。

同樣十八歲，他們做科研、拿大獎、對話諾獎大佬，我寫個他們的稿子都要薅掉幾縷頭髮，這或許就是人和人之間的差距比人和狗的都大吧。

圖片、資料來源：

《 直驅與傳動 》：胡瑩同步磁阻電機的 “ 王者榮耀 ” ，新一輪電機應用革命發酵中

新浪汽車：交流異步電機與永磁同步電機有何區別？到底誰更好？

Smithsonian magazine ：This 17-Year-Old Designed a Motor That Could Potentially Transform the Electric Car Industry

https : //www.societyforscience.org/ 

Hackday ：YOUNG INVENTOR BUILDS MOTOR WITHOUT RARE EARTHS

Regeneron ISEF finalist exhibit hall ： @RobertSansone

TIME ：TIME’s 25 Most Influential Teens of 2018