Cercetările unui tânăr american ar putea deschide calea fabricării durabile a vehiculelor electrice, fără a mai fi nevoie de magneți care conțin elemente din pământuri rare.
La doar 17 ani, Robert Sansone este un inginer înnăscut. De la mâini animatronice și până la ghete de alergare de mare viteză, tânărul inventator din Florida a finalizat cel puțin 60 de proiecte de inginerie, unele premiate cu sume importante.
De unde a pornit totul
În urmă cu câțiva ani, Sansone a dat peste un videoclip care arăta avantajele și dezavantajele mașinilor electrice. Așa a aflat că majoritatea motoarelor mașinilor electrice are nevoie de magneți care conțin elemente din pământuri rare.
Acestea pot fi costisitoare, atât din punct de vedere financiar, cât și din punctul de vedere al mediului din care sunt extrase.
Magneții reprezintă aproximativ jumătate din costurile motorului
Acești magneți reprezintă aproximativ jumătate din costurile motorului, conținând elemente din pământuri rare, inclusiv neodim sau disproziu. Cel mai important furnizor de elemente din pământuri rare este China, care satisface peste 90% din cererea globală.
Exploatarea eliberează produse secundare toxice, care pot polua apele dacă nu sunt manipulate corect, dăunând atât oamenilor, cât și naturii. Materialele din pământuri rare pot costa sute de dolari pe kilogram. În comparație, cuprul valorează 7,83 dolari pe kilogram.
A căutat modalități prin care ar putea îmbunătăți performanța motorului
Sansone auzise însă de un tip de motor electric, motorul sincron cu rotorul în două părți, care nu folosește aceste materiale din pământuri rare. Acest tip de motor este folosit în prezent pentru pompe și ventilatoare, dar nu este suficient de puternic pentru un vehicul electric.
Așa că Sansone a căutat modalități prin care i-ar putea îmbunătăți performanța.
Tânărul a creat un prototip al unui nou motor sincron cu reluctanță care avea o forță de rotație și o eficiență mai mari decât cele actuale. Prototipul a fost realizat din plastic imprimat 3-D, fire de cupru și un rotor de oțel.
A folosit contoare pentru a măsura puterea și un tahometru digital cu laser pentru a determina viteza de rotație a motorului. Cu această invenție, a câștigat un premiu și 75.000 de dolari la Târgul Internațional de Știință și Inginerie Regeneron (ISEF).
Motoarele cu magneți permanenți folosesc materiale precum neodim, samariu și disproziu, care sunt la mare căutare, explică Heath Hofmann, profesor de inginerie electrică și informatică la Universitatea din Michigan. El a adăgat că Tesla a început recent să folosească magneți permanenți în motoarele sale.
Motoarele cu reluctanță nu folosesc magneți
Motoarele cu reluctanță sincronă nu folosesc magneți. În schimb, un rotor de oțel cu goluri de aer tăiate în el se aliniază cu câmpul magnetic rotativ.
În loc să folosească goluri de aer, Sansone s-a gândit că ar putea încorpora un alt câmp magnetic într-un motor. Acest lucru ar produce mai mult cupru.
Designul său are mai alte componente, dar tânărul nu a dorit să dea mai multe detalii pentru că speră să breveteze tehnologia în viitor.
Sansone lucrează acum la calcule și modelare 3-D pentru versiunea motorului său, pe care intenționează să îl construiască din materiale mai rezistente, astfel încât să-l poată testa la turații mai mari pe minut.
Dacă motorul va continua să funcționeze cu viteză și eficiență ridicată, va merge mai departe cu procesul de brevetare.