这个高中生发明的电动机，可能要引发电车革命_风闻

本文原创于微信公众号：差评  作者：小辣椒

17 岁的时候你在干嘛？

做不完的习题，打不够的篮球，看不腻的 ta ？

美国小伙子罗伯特 · 桑松（ Robert Sansone ）的 17 岁，手搓了个汽车电动机，直接拿到了被誉为科技界青少年世界杯的 IEFS 冠军和 75000 美元的奖金。

他的研究还被媒体称作，“ 可能发明了一个会改变电动汽车行业的电机 ”。

大家都知道，电动车和油车不一样，电动车动力来源主要靠电动发动机。

电动机的方案很多，但凭借着转化效率高等原因，永磁同步电机（ 下称永磁机 ）隐隐有着一统江湖的劲头。

可是，顾名思义永磁机必须要用永磁体。

制作永磁体又必须要用稀土材料。

但是稀土产量少、价格贵，而且提取过程非常破坏环境。

更重要的是，稀土资源的命脉握在中国手里，这让西方世界很难接受。

所以在 2011 年前后，美国能源部主导了一波去稀土化项目，就是为了带领西方世界摆脱中国稀土依赖。

这也导致了如今国外车企，大都还在交流异步电机（ 也称感应电机，下称感应电机 ）上挣扎，通过提高功率密度、把电动机做得更大等方法来缝缝补补。

在了解这些情况后，桑松就在想，能不能再设计一种不需要永磁体、同样能量转化效率高的电机。

他想到了曾经了解过的同步磁阻电机（ Synchronous Reluctance Motor，下称 SynRM ）。

SynRM 并不是新事物，它的理论模型早在 1923 年就被提出来了。

通俗地说，SynRM 就是把永磁体换成了一个钢转子，这样结构就变简单了，价钱也更便宜。

但它的问题是，功率太小，我们现在常见的 SynRM 只能放到泵或者风扇上。

桑松需要做的，就是**提高 SynRM 的性能，**让它能带得动车子。

为了达到这个目的，桑松将另一个磁场整合进 SynRM，从而产生更大的扭矩（ 因为桑松准备为这项技术申请专利，所以更多的细节没有展示 ）。

由于没有足够的材料、资金来进行 1 : 1 的实验，所以桑松利用 3D 打印机制作了一个缩小模型。

在经过整整 15 次实验后，他终于得到了令自己满意的设计。

经他改良过的 SynRM 在每分钟 300 转的情况下**提升了 39% 的最大扭矩和 31% 的效率，**在 750 转时，它的效率更是提高了 37%。

不过，当他准备进一步提高数值测试时，塑料模型因为过热融化了。

所以截止目前，该模型还没有得到工业上的验证。

即使如此，桑松的成就也足以让人惊叹，他凭借这个研究，击败了全球青少年，成功斩获了国际性青少年科学竞赛 ISEF 冠军，捧走了 50 万奖金。

这个桑松还是个天才发明家，17 岁的他在业余时间已经完成了 60 多项发明，比如像这个可以让自己奔跑时速超过 35 Km/h 的机械跑鞋。

这种天才少年参加的 ISEF 当然相当不简单，它被誉为青少年界的诺贝尔奖。

ISEF 全名是国际科学与工程博览会（ International Science and Engineering Fair ），如今已经有 70 年历史。

从 1997 年开始，英特尔公司开始大力赞助这个赛事，使得 ISEF 的影响力不断扩大， 2020 年英特尔退出改由美国的再生元制药公司接棒。

其他大家熟知的博通、微软、赛斯科等科技公司，也给这个奖项提供了各种帮助。

资金的涌入也带来了平台的发展，平台良性发展进一步提高了赛事的高含金量。

许多诺奖、麦克阿瑟奖学金（ 天才奖 ）得主、苹果谷歌微软的工程师，年轻时都参加过这个比赛。

如今，已经变成全球青少年的科学盛宴。

像今年，来自全球 180 多个国家、地区共计**近千万学生参赛，**最终却只有 1800 余人入围总决赛。

除了参赛者，评委的门槛也极高。

ISEF 每年会邀请上千名相关专家当评委，硬性标准也很简单粗暴：要么拥有博士学位，要么得有 6 年相关科研经验。

而且评委里还包括了数十位诺贝尔奖获得者，这些诺奖得主还会在大赛期间与学生进行深度交流，帮助辅导他们做成更完美的研究。

这样高规格的赛事，就挖掘了许多妖孽出来，除了桑松，小辣椒翻了翻这个 ISEF 的获奖名单，好家伙，简直是神仙打架**。**

今年 ISEF 的亚军是沙特阿拉伯的阿卜杜拉 · 阿尔甘迪，他改进了一种金属有机材料（ NiFe-LDH ）****。

这种材料可以从水中提取氢气并且安全储存，而且比其他的采氢、储氢材料更便宜。

今年斩获季军的是美国的瑞沙布 · 吉安，他开发了一种 AI 模型，可以帮助医药公司通过 DNA 工程快速有效地生产药物。

吉安在 13 岁时的研究改进了胰腺癌的放射治疗、胰腺癌放射治疗、放射治疗。。。凭此他还被评为了美国杰出青年科学家。

他在 2018 年又被《 时代 》杂志评为全球 25 位最有影响力的青少年之一。

要知道，这些小孩都还只有 18 岁啊，小辣椒只能说牛*。

同样十八岁，他们做科研、拿大奖、对话诺奖大佬，我写个他们的稿子都要薅掉几缕头发，这或许就是人和人之间的差距比人和狗的都大吧。

图片、资料来源：

《 直驱与传动 》：胡莹同步磁阻电机的 “ 王者荣耀 ” ，新一轮电机应用革命发酵中

新浪汽车：交流异步电机与永磁同步电机有何区别？到底谁更好？

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