Khám Phá Đột Phá Trong Thiết Kế Động Cơ Điện Của Thiếu Niên 17 Tuổi

Robert Sansone, một nam sinh 17 tuổi đến từ Fort Pierce, Florida, đã thực hiện một nghiên cứu có khả năng tạo ra bước ngoặt trong ngành công nghiệp ô tô điện. Phát minh của cậu hứa hẹn sẽ giúp sản xuất xe điện dễ dàng và bền vững hơn, đặc biệt là khi giảm thiểu sự phụ thuộc vào các loại nam châm làm từ đất hiếm, vốn không chỉ đắt đỏ mà còn gây hại cho môi trường.

Được tạp chí Smithsonian đưa tin, Sansone được coi là một “kỹ sư bẩm sinh” với nhiều sáng chế độc đáo đã được thực hiện chỉ trong thời gian rảnh. Từ các thiết kế bàn tay điện tử, đến giày chạy và một chiếc xe go-kart có thể đạt được tốc độ lên đến 113 km/h, câu chuyện của cậu thực sự ấn tượng.

Robert Sansone với động cơ mới của mình – (Ảnh: SOCIETY FOR SCIENCE)

Bắt đầu từ sự quan tâm sâu sắc đối với động cơ điện từ vài năm trước, Sansone đã được truyền cảm hứng sau khi xem một video phân tích những ưu điểm và nhược điểm của ô tô điện. Video này chỉ ra rằng hầu hết các động cơ xe điện hiện tại đều cần đến nam châm làm từ các nguyên tố đất hiếm, khiến cho việc sản xuất trở nên phức tạp và tốn kém. Trong khi đó, giá đồng chỉ rơi vào khoảng 7,83 USD/kg, thấp hơn rất nhiều so với hàng trăm USD/kg của các vật liệu đất hiếm.

“Tôi đam mê trong việc tạo ra động cơ điện. Tôi muốn thiết kế một loại động cơ sử dụng đồng thay vì các vật liệu đắt đỏ kia,” Sansone chia sẻ.

Trong lĩnh vực thiết bị gia đình, đã có một loại động cơ điện trở sử dụng lõi đồng, tạo ra từ trường quay, nhưng nó lại không đủ mạnh cho xe điện. Do đó, Sansone bắt tay vào việc nâng cấp và tối ưu hóa hiệu suất của động cơ này.

Sau một năm miệt mài lao động, cậu đã phát triển một động cơ điện trở mới với lõi đồng, tạo ra từ trường quay với hiệu suất cao hơn bất kỳ thiết kế nào hiện có. Nguyên mẫu của động cơ bao gồm nhựa in 3D, dây đồng, và rotor bằng thép, được thử nghiệm thông qua việc sử dụng nhiều thiết bị đo lường để kiểm tra công suất cũng như tốc độ quay.

Thiết kế của sản phẩm có nhiều tính năng độc đáo, nhưng Sansone không thể công bố chi tiết vì đang trong quá trình xin cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình.

Không chỉ dừng lại ở nghiên cứu, sản phẩm của Sansone đã mang về giải nhất và 75.000 USD tại cuộc thi STEM trung học quốc tế Regeneron (ISEF) năm 2022, một sự công nhận xứng đáng cho nỗ lực của cậu.

Hiện tại, Sansone đang chờ đợi vào giai đoạn thử nghiệm tiếp theo trước khi tiếp cận các công ty ô tô lớn. Cậu hy vọng rằng động cơ của mình sẽ được lựa chọn làm thiết kế cho các xe điện trong tương lai.

Là học sinh cuối cấp tại trường trung học trung tâm Fort Pierce, ước mơ của Sansone là vào học tại Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Cậu cho biết sẽ sử dụng giải thưởng từ ISEF để trang trải học phí đại học.

Giáo sư Heath Hofmann – chuyên gia kỹ thuật điện và máy tính, cũng đã tư vấn cho Tesla trong việc phát triển các thuật toán điều khiển cho động cơ – đánh giá cao những nỗ lực của Sansone. Tuy nhiên, ông cũng lưu ý rằng, máy móc kỹ thuật phức tạp vẫn sẽ là thách thức lớn mà cậu phải vượt qua trên con đường phát triển thiết kế của mình.

Sansone cũng nhất trí với ý kiến đó, nhưng cậu tin rằng “với sự phát triển của các công nghệ như in 3D, việc sản xuất động cơ mới trong tương lai sẽ dễ dàng hơn nhiều.”