17 歲的時候你在干嘛,?
做不完的習(xí)題,,打不夠的籃球,,看不膩的 ta ,?
美國小伙子羅伯特 · 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杯的 IEFS 冠軍和 75000 美元的獎金。
他的研究還被媒體稱作,,“ 可能發(fā)明了一個會改變電動汽車行業(yè)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(fā)動機,。
電動機的方案很多,但憑借著轉(zhuǎn)化效率高等原因,,永磁同步電機( 下稱永磁機 )隱隱有著一統(tǒng)江湖的勁頭,。
可是, 顧名思義永磁機必須要用永磁體,。 制作永磁體又必須要用稀土材料,。
但是稀土產(chǎn)量少、價格貴,,而且提取過程非常破壞環(huán)境,。 更重要的是,,稀土資源的命脈握在中國手里,這讓西方世界很難接受,。
所以在 2011 年前后,,美國能源部主導(dǎo)了一波去稀土化項目,就是為了帶領(lǐng)西方世界擺脫中國稀土依賴,。
這也導(dǎo)致了如今國外車企,,大都還在交流異步電機( 也稱感應(yīng)電機,下稱感應(yīng)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。 在了解這些情況后,,桑松就在想,,能不能再設(shè)計一種不需要永磁體、同樣能量轉(zhuǎn)化效率高的電機,。
他想到了曾經(jīng)了解過的同步磁阻電機( Synchronous Reluctance Motor,下稱 SynRM ),。 SynRM并不是新事物,,它的理論模型早在 1923 年就被提出來了。
通俗地說,,SynRM 就是把永磁體換成了一個鋼轉(zhuǎn)子,,這樣結(jié)構(gòu)就變簡單了,價錢也更便宜,。
但它的問題是,,功率太小,我們現(xiàn)在常見的 SynRM 只能放到泵或者風(fēng)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(chǎn)生更大的扭矩 ( 因為桑松準(zhǔn)備為這項技術(shù)申請專利,,所以更多的細節(jié)沒有展示 ),。 由于沒有足夠的材料、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(jīng)過整整 15 次實驗后,他終于得到了令自己滿意的設(shè)計,。 經(jīng)他改良過的 SynRM 在每分鐘 300 轉(zhuǎn)的情況下提升了 39% 的最大扭矩和 31% 的效率,,在 750 轉(zhuǎn)時,,它的效率更是提高了 37%。
不過,,當(dāng)他準(zhǔn)備進一步提高數(shù)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(yè)上的驗證,。
即使如此,桑松的成就也足以讓人驚嘆,,他憑借這個研究,,擊敗了全球青少年,成功斬獲了國際性青少年科學(xué)競賽 ISEF 冠軍,,捧走了 50 萬獎金,。 這個桑松還是個天才發(fā)明家,17 歲的他在業(yè)余時間已經(jīng)完成了 60 多項發(fā)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(dāng)然相當(dāng)不簡單,它被譽為青少年界的諾貝爾獎,。 |