Безмагнітний двигун, 17-річного інженера, зробить електромобілі більш екологічними

Молодий інженер Роберт Сансоне отримав перший приз за свій винахід і виграш у розмірі 75 000 доларів на Міжнародному науково-технічному ярмарку Regeneron (ISEF). Його новий винахід допоможе змінити індустрію електромобілів (EV). Це синхронний реактивний двигун із поліпшеними характеристиками порівняно з іншими моделями.

Зазвичай ці типи двигунів використовуються для насосів і вентиляторів і вони недостатньо потужні для електромобілів. Нова модель Роберта покращує крутний момент цих двигунів і для неї не потрібні дорогі рідкоземельні метали.

Роберт Сансоне, якому лише 17 років, уже реалізував близько 60 інженерних проєктів. Винахідник із Флориди створив аніматронні руки, картинг і швидкісні бігові черевики, а також інші інновації.

Якось молодий винахідник натрапив на відео, що пояснювало переваги та недоліки електромобілів. У відео описувалося, як у двигунах електромобілів зазвичай використовують рідкісноземельні метали, які дорогі та часто виробляються таким чином, що це шкодить навколишньому середовищу.

Старшокласник поставив собі за мету вдосконалити наявні моделі синхронного реактивного двигуна без використання рідкоземельних металів. Протягом року він створив прототип нового типу синхронного реактивного двигуна, який має більший крутний момент і ККД, ніж наявні моделі.

Прототип було виготовлено з надрукованого на 3D-принтері пластику, мідних дротів і сталевого ротора. Робота над цим прототипом, який було протестовано з використанням лазерного тахометра для визначення крутного моменту, принесла Сансоні головний приз на ISEF – Премію новатора Джорджа Д. Янкопулоса.

Великі фірми, зокрема BMW і MAHLE, розробляють двигуни без магнітів з тих самих причин, що й Сансоне. А саме, виробництво звичайних магнітних двигунів є плямою на індустрії електромобілів. Переважну більшість необхідних рідкоземельних металів видобувають у Китаї, а це означає, що західна індустрія електромобілів наразі сильно залежить від їхнього імпорту.

Електродвигун BMW п’ятого покоління, який живитиме новий BMW iX M60, не містить магнітів і не використовує рідкоземельні метали. BMW оголосила, що стандартна комбінована потужність переднього і заднього двигуна її нового iX M60 становитиме 532 к.с.

Виробник автозапчастин MAHLE також випустив власний електродвигун без магнітів, для якого не потрібні рідкоземельні елементи. У цьому двигуні використовується спеціальна конструкція для створення крутного моменту за допомогою безконтактної передачі потужності, що робить його незношуваним, а також високоефективним на високих швидкостях.

Двигун Роберта використовує інший тип конструкції. Синхронні реактивні двигуни використовують сталевий ротор із прорізаними в ньому повітряними зазорами, вирівняними з обертовим магнітним полем. Двигун генерує магнітне поле, використовуючи магнітний опір. Винахідник удосконалив типову конструкцію синхронного реактивного двигуна, видаливши повітряні зазори, щоб додати інше магнітне поле, додавши більше матеріалів. Він поки не розкрив жодної інформації, оскільки сподівається запатентувати свій дизайн.

Сансоне каже, що йому знадобилося 15 спроб, щоб створити працюючий прототип. Провівши кілька випробувань, він виявив, що нова конструкція забезпечує на 39 % більший крутний момент і на 31 % більший ККД за 300 обертів на хвилину, ніж традиційний синхронний реактивний двигун, який він використовував для порівняння.
При 750 об/хв ефективність збільшилася на 37 %. Сансоне не міг протестувати свій двигун на більш високих обертах через те, що пластиковий прототип міг розплавитися. Тепер, коли він отримав визнання і увагу до своєї конструкції, він зможе провести випробування повнофункціонального прототипу двигуна з використанням більш міцних матеріалів.