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蓋世汽車訊 大多數(shù)電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都需要使用由稀土元素制成的磁鐵，但是稀土元素的儲(chǔ)量有限、價(jià)格高，而且在采礦時(shí)易造成環(huán)境污染。據(jù)外媒報(bào)道，美國佛羅里達(dá)州皮爾斯堡17歲的發(fā)明家Robert Sansone開發(fā)了一種新型同步磁阻電機(jī)原型。該樣機(jī)由3D打印塑料、銅線和鋼轉(zhuǎn)子制成。與現(xiàn)有電機(jī)相比，具有更大的旋轉(zhuǎn)力（或扭矩）和效率。

電動(dòng)機(jī)利用旋轉(zhuǎn)的電磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，而位于電機(jī)外部固定部分的線圈（稱為定子），會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)。在永磁電機(jī)中，附著在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子邊緣的磁鐵會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中相反的磁極所吸引，這種吸引力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

同步磁阻電機(jī)不使用磁鐵，而是使帶有空氣間隙的鋼轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)齊。在這一過程中，磁阻（或者說材料的磁性）是關(guān)鍵因素。當(dāng)轉(zhuǎn)子隨著旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，就產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)凸極比或材料之間的磁性差異（在這種情況下為鋼和非磁性空氣間隙）更大，會(huì)產(chǎn)生更大的扭矩。

Sansone認(rèn)為，可以將另一磁場(chǎng)整合到電機(jī)中，而不必使用空氣間隙。這將增加凸極比（saliency ratio），進(jìn)而產(chǎn)生更大的扭矩。Sansone希望將來為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)專利。

Sansone測(cè)試了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率，然后重新進(jìn)行配置，使其作為更傳統(tǒng)的同步磁阻電機(jī)運(yùn)行，以進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，在新設(shè)計(jì)中，當(dāng)達(dá)到每分鐘300轉(zhuǎn)（RPM）時(shí)，扭矩提高了39%，效率提高31%。當(dāng)達(dá)到750 RPM時(shí)，效率提高37%。相比之下，特斯拉的Model S電機(jī)可以達(dá)到18,000 RPM。

Sansone進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證其結(jié)果。從本質(zhì)上說，這個(gè)實(shí)驗(yàn)排除了所有其他變量，并證實(shí)了該設(shè)計(jì)中更大的凸極比有利于提高扭矩和效率。

據(jù)介紹，同步磁阻電機(jī)的材料成本很低，但制造過程比較復(fù)雜，從而限制其廣泛使用。在Sansone的發(fā)明中，這也是主要影響因素。Sansone表示，未來通過增材制造等新技術(shù)，有望簡(jiǎn)化制造過程。

目前，Sansone正在為其第16版電機(jī)進(jìn)行計(jì)算和3D建模，并計(jì)劃使用更堅(jiān)固的材料來制造這種電機(jī)，以便以更高的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

原標(biāo)題： 17歲工程師發(fā)明環(huán)保電機(jī) 不需要使用稀土磁鐵