Ένας 17χρονος κατασκευάζει τον ηλεκτροκινητήρα που θα φέρει την επανάσταση στα EVs (video)


Ο Αμερικανός Robert Sansone παρουσίασε τη δική του λύση για την επόμενη ημέρα της ηλεκτροκίνησης, η οποία μπορεί να αλλάξει άρδην το τοπίο για τα EVs.

  • ΚΕΙΜΕΝΟ: ΧΡΙΣΤΟΔΟΥΛΟΣ ΤΖΟΥΜΑΣ - ΦΩΤΟ: FACEBOOK
  • 17/8/2022

Η επόμενη γενιά των ηλεκτροκινητήρων που θα χρησιμοποιηθούν για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, δεν αποκλείεται να προέλθει από τα χέρια ενός 17χρονου Αμερικανού!

Ο Robert Sansone από το Fort Pierce της Φλόριντα, γιατί περί αυτού πρόκειται, πήρε το πρώτο βραβείο της Regeneron International Science and Engineering Fair για το 2022 (Διεθνής Έκθεση Επιστήμης και Μηχανικής), αξίας περίπου 74.000 ευρώ, για τον ηλεκτροκινητήρα σύγχρονης απροθυμίας που κατασκεύασε.

Ήδη στα 17 του χρόνια, ο Sansone έχει στο «παλμαρέ» του σχεδόν 60 καινοτόμες κατασκευές, όπως go-kart υψηλής ισχύος και μπότες για τρέξιμο με μεγάλη ταχύτητα. Όταν παρακολούθησε ένα βίντεο το οποίο απεικόνιζε τα σπάνια μέταλλα που απαιτούνται για την κατασκευή του ηλεκτροκινητήρα ενός EV, ξεκίνησε τις προσπάθειες για να βρει μια πιο φιλική προς το περιβάλλον και ταυτόχρονα πιο οικονομική λύση.

Σε αντίθεση με τους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη που χρησιμοποιούνται κατά κόρον στην ηλεκτροκίνηση, ο Sansone στράφηκε σε μια σχεδίαση κινητήρα που συναντάται συχνά σε ανεμιστήρες και αντλίες. Έστω και αν οι συγκεκριμένοι, δεν μπορούν να παράξουν αρκετή ροπή ώστε να κινήσουν ένα αυτοκίνητο.

Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη αξιοποιούν την έλξη μεταξύ ενός περιστρεφόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και των μαγνητών που είναι προσαρτημένοι σε έναν ρότορα για την κίνηση του κινητήρα. Αντίθετα, ένας σύγχρονος κινητήρας απροθυμίας καταργεί τους μαγνήτες. Η σχεδίαση του ηλεκτροκινητήρα τυπικά διαθέτει έναν ατσάλινο ρότορα με πολλές τρύπες στο δίσκο. Καθώς ο ρότορας περιστρέφεται, η διαφορά στον μαγνητισμό, ή στην αναλογία υψηλότητας, μεταξύ των κενών από χάλυβα και του αέρα συμβάλλει στην παραγωγή ροπής.

Από την πλευρά του ο Sansone υιοθέτησε μια διαφορετική προσέγγιση. Αντί να δημιουργήσει τα κενά στο ρότορα, δημιούργησε ένα άλλο μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, δεν αποκάλυψε ακριβώς τον τρόπο που το κατάφερε αυτό, στο πλαίσιο της κατοχύρωσης του διπλώματος ευρεσιτεχνίας της κατασκευής του. Πάντως, φαίνεται ότι η κατασκευή του λειτουργεί.

Βέβαια, τα προβλήματα δε λείπουν. Το πρωτότυπο κατασκευάστηκε από 3D-εκτυπωμένο πλαστικό, σύρματα χαλκού και έναν ρότορα από χάλυβα, και δοκιμάστηκε χρησιμοποιώντας διάφορους μετρητές για τη μέτρηση της ισχύος και ένα ταχύμετρο λέιζερ για τον προσδιορισμό της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα. Το δημιούργημα του Sansone αύξησε τη ροπή κατά 39% και την απόδοση κατά 31% στις 300 rpm. Η απόδοση αυξήθηκε στο 37% στις 750 rpm, αλλά το τρισδιάστατο τυπωμένο πλαστικό του πρωτότυπου έλιωσε με υψηλότερους ρυθμούς περιστροφής.

«Μόλις είχα την αρχική ιδέα, έπρεπε να φτιάξω μερικά πρωτότυπα για να δοκιμάσω και να δω αν αυτό το σχέδιο θα λειτουργούσε πραγματικά. Δεν είχα πολλούς πόρους για να φτιάξω πολύ προηγμένους κινητήρες, γι' αυτό έπρεπε να φτιάξω μια μικρότερη έκδοση, ένα μοντέλο σε κλίμακα, χρησιμοποιώντας έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή. Η αλήθεια είναι ότι δεν είχα έναν μέντορα να με βοηθήσει, οπότε κάθε φορά που ένας κινητήρας δεν λειτουργούσε, έπρεπε να κάνω πολλή έρευνα και να προσπαθήσω να διορθώσω το πρόβλημα. Στην 15η προσπάθεια, μπόρεσα να αποκτήσω ένα λειτουργικό πρωτότυπο», εξηγεί ο Sansone.

Πλέον, ο επόμενος στόχος του είναι να μπορέσει να κάνει τον πρωτότυπο κινητήρα του να λειτουργήσει σε πολύ υψηλότερες στροφές, χρησιμοποιώντας στιβαρά υλικά και τρισδιάστατη μοντελοποίηση. Αν το καταφέρει, αυξάνοντας και την παραγόμενη ροπή, τότε θα εξετάσει το ενδεχόμενο δημιουργίας πατέντας, ώστε στη συνέχεια να προσεγγίσει εταιρίες αυτοκινήτων.

«Τα υλικά σπάνιων γαιών στους υπάρχοντες ηλεκτρικούς κινητήρες είναι ένας σημαντικός παράγοντας που υπονομεύει τη βιωσιμότητα των ηλεκτρικών οχημάτων», σημείωσε ο Sansone και πρόσθεσε: «Το να δω την ημέρα που τα EV θα είναι πλήρως βιώσιμα χάρη στη βοήθεια του καινοτόμου σχεδιασμού του κινητήρα μου, θα ήταν ένα όνειρο που έγινε πραγματικότητα».

Ωστόσο, αν και τα υλικά που απαιτούνται για την κατασκευή κινητήρων της δικής του «φιλοσοφίας» είναι πιο οικονομικά, η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και το κόστος κατασκευής εξακολουθούν να αποτελούν αγκάθια.

Πηγές: Smithsonian Magazine, Society of Science