17岁少年“手搓发动机”，参加最大的国际性青少年科学竞赛ISEF，捧走一等奖50万元奖金。获奖者罗伯特·桑松（Robert Sansone），高中还未毕业，表示将来想去改变电动汽车行业。

为什么这么说？他研究的这款电动发动机，不需要稀土。目前许多电动汽车用的电动发动机，大多需要稀土材料制成永磁体，如钕、钐、镝。

而稀土不仅产量少价格贵，开采过程对生态环境的破坏也不小。各国都在想办法改进工艺，减少发动机中的稀土用量。

完全不需要稀土的发动机倒是也有，除了特斯拉前几代产品用的感应电机之外，还有一种是同步磁阻电动机 （Synchronous Reluctance Motor）。

但这种发动机目前能实现的功率太小，根本无法满足电动汽车的需求。这位17岁少年桑松所做的就是设计出了新款同步磁阻电动机，同时提高其扭矩和效率，并因此获得大奖。

网友看到这里也纷纷感叹：对于一个高中生，这是多么大的成就。想象一下，他在未来几十年将为行业做出多少贡献。

桑松属于天生就对工程感兴趣的人，特别是对汽车和发动机。几年前一次偶然机会，他从介绍电动汽车的视频中得知大多数电动机都需要稀土，就想要尝试解决这个问题。

他想到了无需稀土的同步磁阻电动机，先以头脑风暴的方式寻找增强其功率的方法。要解决同步磁阻电动机的功率低下问题，先得了解它的工作原理。

传统的电动机一般利用旋转的电磁场使转子转动，电磁场由固定在电动机外部的线圈（定子）产生。在永磁体发动机中，旋转转子边缘附着有一个磁铁，它会产生一个磁场，产生引力使转子旋转。

而在同步磁阻电动机中，一个钢制转子取代了磁铁，在转子上切入空气间隙，使其与旋转磁场模型保持一致，转子会随着旋转磁场转动。在旋转的过程中，转子的磁阻（材料的磁性）显得尤为重要。

换句话来说，在同步磁阻电动机的基础上改变其功率大小，归根结底，就是一个凸极效应的问题。桑松是怎么来改进凸极效应的呢？

从目前已知的消息可以知道他去掉了同步磁阻电动机中的气隙，合并了另外一个磁场，这个操作可以显著地增强凸极效应。

关于其他的设计细节桑松表示就先透露了，因为他希望之后为这款设计申请专利。设计好电动机之后，下一步桑松就要验证其可行性了。

但由于资源的限制，他在这个环节也遇到了不少麻烦。没有合适的材料来制造发动机，他只能用3D打印制作出一个更小的比例模型。

除此之外，他还没有导师指导，因此每次设备失灵都是桑松独自一人研究，排除故障。直到第15台原型机，终于能正常运转了。整台机器由3D打印的塑料、铜线和一个钢制转子制成。

随后，桑松用各种仪表测量功率，用激光转速计来测量电动机的转速，然后将其重新配置为传统的同步磁阻电动机进行比较。得出的结论是新设计在转速为300的情况下，扭矩提高了39% ，效率提高了31% 。在每分钟750转时，它的效率提高了37% 。

在后续试验期间，还发生了一件有趣的事，当桑松打算以更高转速测量电动机的效率时，由于过热，模型它熔化了，熔化了…

因此他也没有继续比较更高转速之下的效率。不过靠目前的成果参加有“青少年科学世界杯”之称的ISEF比赛，也已足够拿奖。

在参赛演讲时，他讲到虽然这个新型发动机最初是为电动汽车设计的，但也有可能用于工业设备和机器人等场景。对于真正的电车来说，桑松这款发动机的转速还远远不够。

也有网友指出同步磁阻电机无论怎么改良，效率也可能追不上感应电机。不过作为一个青少年作品，还是让人深刻。

除了发动机，桑松搞的发明创造有不少，大多与车、速度有关。比如只用1天时间搭出来的小车，能跑112公里/小时。还有穿上就能一小时跑35公里的高速跑鞋，博尔特冲刺的最高时速也就45公里，而且桑松表示靠跑鞋 能坚持更长时间。

反正从小到大，在业余时间完成的项目他数了数得有60多个。不过这次发动机研究倒不算业余的，而是他所在高中为这届比赛开设的课程，只要报名就有一年时间自主选择研究课题。

如今桑松拿了大奖后，并不意味着发动机这个项目就此结束。目前他正在试验发动机的第16代原型机，这次计划改用更坚固的材料，以支撑更高的转速。

对于这次试验，桑松目前也不确定到底能不能成功。如果成功了他打算继续推进专利申请，并寻求与汽车公司的合作。希望有一天，我的发动机能成为某款电动汽车的首选设计。