電気自動車に革新を起こすモーターを17歳少年が開発
 アメリカの高校生、17歳の少年がが考案した新型モーターが電気自動車の未来を変えるかもしれないと期待されている。

 従来の電気自動車のモーターには、高価で環境への負荷も高いレアアースで作られた磁石が使われている。だが、ロバート・サンソンくんは、そうしたレアアースを必要としない持続可能なモーターを発明したのだ。

 1年にわたる試行錯誤を経て開発された新型モーターは、高校生を対象とする国際的な科学技術コンテスト「リジェネロン国際科学技術フェア(ISEF)」で見事に最優秀賞を授賞し、賞金75000ドル(約1000万円)が送られた。

 専門家から「次の大発明になる可能性がある」と高く評価される革新的なモーターだ。。
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高校生の天才エンジニアが発明した新型モーター

 アメリカ、フロリダ州在住のバート・サンソンくんは、弱冠17歳にして、アニマトロニクス・ハンドから高速ランニングブーツまで、60以上の発明をしてきた生粋のエンジニアだ。

 現在主流のモーターにはいくつかの欠点がある。その1つは、モーターの磁石に、ネオジムやジスプロシウムなどの「レアアース(希土類元素)」が使われており、価格の面でも、環境の面でも非常に高くつくことだ。

 レアアースの多くは中国で採掘されるため、中国との貿易状況によって価格が大きく左右される。また地面から採掘しなければならない以上、環境への負荷も高い。

 サンソンくんは、レアアースを必要としない「同期リラクタンス・モーター(SynRモーター)」に注目。

 このモーターはポンプやファンなどには採用されているが、電気自動車に使えるほどのパワーがない。そこでサンソンくんは、どうすればこのモーターの性能を高められるか知恵を絞った。
1
まれついてのエンジニア、ロバート・サンソンくんと彼が発明した同期リラクタンス・モーター/Society for Science

レアアースを必要としない画期的な電気モーター

 一般的な電気モーターでは、ローターを囲むようにステーター(固定子)が配置されている。

 ステーターにはコイルが巻かれており、ここに電気を流すと磁力が発生。するとローターに取り付けられた永久磁石との間に引力と反発力が生じる(S極とN極があるため)。

 この力を利用してローターを回転させるのが、モーターの基本的な仕組みだ。

 一方、SynRモーターのローターには磁石がない。代わりに空隙(くうげき:すきまのこと)のあるスチール製ローターを使うことで回転を生じさせる。

 ここで鍵になるのが「リラクタンス(磁気抵抗)」だ。スチールと空隙のリラクタンスに差(突極比)があるほど、モーターのトルクは増大する。
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彼が開発した同期リラクタンス・モーターは、従来の同タイプのモーターに比べ、トルクと効率が改善されている/Robert Sansone

国際的コンテストで最優秀賞を受賞

 サンソンくんのアイデアは、空隙の代わりにまた別の磁場を組み込むというものだ。これによって突極比が高くなり、さらにトルクの増大が見込まれる。

 ほかにも工夫があるようだが、いずれは特許取得を考えているため、これ以上は秘密であるという。

 1年がかりで開発された新型SynRモーターは、高校生を対象とする国際的な科学技術コンテスト「リジェネロン国際科学技術フェア」で見事に最優秀賞を授賞。彼には賞金75000ドル(約1000万円)が送られた。

 試行錯誤を繰り返し、ようやく15台目で完成したという試作品は、従来のSynRモーターに比べて、300回転/分でのトルクが39%、効率性が31%アップ。750回転/分ならば効率性は37%に高まるという。

 ただし熱でプラスチック製のパーツが溶けてしまったため、これ以上の回転数は試せなかったそうだ。

 それでも検証の結果、トルクと効率性の向上は、新設計で突極比を大きくしたことによるものであることが確認されている。
Meet Robert Sansone, winner of the 2022 George D Yancopoulos Innovator Award Regeneron ISEF

高校生の発明が電気自動車の未来を変える可能性

 ミシガン大学の電気・コンピューター工学の専門家ヒース・ホフマン教授は、「彼が正しい方向を見ていることは間違いありません」「次の大発明になる可能性があります」と、高く評価する。

 その一方、SynRモーターの素材は安価かもしれないが、仕組みが複雑で製造が難しいという難点があるのとホフマン教授。これがコスト増につながり、普及を妨げるハードルになる可能性があるという。

 サンソンくんもこれを認めているが、いずれ3Dプリンターのような新しい製造技術が登場すれば、克服されるだろうと考えているようだ。

積層造形のような新技術があれば、いずれはもっと簡単に作れるようになるでしょう」
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サンソンくんの実験設備/Robert Sansone

 そんな彼は今、16番目のモーターの3Dモデリングに取り組んでいる。より頑丈な作りにして、高回転に耐えられるようにする予定であるとのこと。

 高回転域でも高い効率性が発揮されれば、いよいよ特許の取得に乗り出すつもりであるそうだ。

 現在(2022年8月)サンソンくんは高校3年生。卒業後はマサチューセッツ工科大学への進学を希望している。ISEFで獲得した賞金は、学費にあてられるとのこと。

 「ボクが設計したモーターで、完全に持続可能な電気自動車が登場する日を見るのが夢」と、将来の大望を語っている。

References:This 17-Year-Old Designed a Motor That Could Potentially Transform the Electric Car Industry | Innovation| Smithsonian Magazine / written by hiroching / edited by / parumo

追記:(2022/08/25)本文を一部訂正して再送します。
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 19:17
  • ID:ioj2KfYC0 #

学生らしい柔軟な発想力。ホンダジェット思い出す。考えてみれば電気自動車ってまだまだブラッシュアップできるから金の卵のアイディア出すチャンスじゃん

2

2. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 19:32
  • ID:Nu7Ndp4C0 #

イチケンに説明聞いてみたい
たぶん彼だとすでに原理分かってるだろうな

3

3. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 19:43
  • ID:cOfxP.wW0 #

で、金額抜きで従来型のモーターとどっちが効率性が上なんだ?

一番重要なことが書いてない

4

4. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 19:48
  • ID:IjGXwZBF0 #

将来のイーロンマスク

5

5. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 19:52
  • ID:9oP.QR.i0 #

同期リラクタンスモーターは鉄道車両で実用化されてるほどのパワーあるのに自動車レベルのパワーがだせないってどういうことだよ

6

6. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 20:00
  • ID:J7aoXyxF0 #

レアアースを使用しない様々な磁石が研究されてるよね
なんとしても資源に拠る絶対格差を失くしてほしい

7

7. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 20:00
  • ID:VAawLqT80 #

そもそも環境のために電気自動車の普及を目指していたのに環境負荷が高い素材を使っていたの本末転倒じゃん やはり利権のせいか?
こういうのがあるから環境問題とか胡散臭いと思われる

8

8. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 20:13
  • ID:C0BCWSBo0 #

要は磁石と車軸の隙間が少なければ少ないほどトルクが生れる。
しかし接触した瞬間に壊れる。実験段階では50年前から皆やっているが実用段階ではどうしても安全性、確実性が求められるので採用しない。

9

9. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 20:21
  • ID:.iuTVUbY0 #

受験や就職のための教育ではこういう才能がむしろ邪魔になる

10

10. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 20:31
  • ID:QowCo.ne0 #

おお、これは実用化が期待できそうな発明だ。
この子にはぜひ頑張ってほしいし、EV開発しているメーカーでバックアップしてあげてほしい。

11

11. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 20:46
  • ID:6P0V8io10 #

2015年に東芝がすでに開発しとるわwwww

12

12. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 20:47
  • ID:YzqO4m3t0 #

>>9
はいはいw

13

13.

  • 2022年08月24日 20:56
  • ID:LdCHWSCV0 #
14

14. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 21:00
  • ID:BSq166nl0 #

ボタン一つで綺麗に清掃してくれる機能搭載の
魚焼きグリルの発明もお願いします。

15

15. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 21:09
  • ID:3mtgY6D.0 #

構造的に頑丈だからかご型誘導機のような大型で高出力に向くと思うな。EVは永久磁石のモータが主流だと思った・・・

16

16. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 21:10
  • ID:CjmZKjsi0 #

いいね!

17

17. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 21:25
  • ID:JPo9jmuZ0 #

日本ではもう実用化されてる。ホンダや日立、デンソー。中国からのレアアース輸出規制で開発が急がれていったかと。

18

18. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 22:38
  • ID:EkiWZmEd0 #

※3
しっかり調べれば出てくるぞ

19

19. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 22:48
  • ID:geHqa25.0 #

※17
日産のアリアも磁石レスモーター使ってるんだって。これからは磁石レスモーターが主流になるのかな。

20

20. 匿名処理班

  • 2022年08月24日 23:43
  • ID:zQTDVNlk0 #

>>7
大気への環境負荷と土壌の環境負荷は少し違う
優先順位の問題

21

21. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 00:37
  • ID:83x6mRMD0 #

>>5
パワーが出せないのではなく、騒音と振動、トルク変動が大きいので自動車用には敵していないから。インバーターの改良など色々やってるけど高級車(コストの締め付けが緩い)には全然使えない。
このモーターは解決できているのだろうか。

22

22. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 00:55
  • ID:83x6mRMD0 #

>>19
テスラやルノーも使ってるけど、ローターに永久磁石ではなく電磁石を使った普通の巻線型モーターね。電費が悪くなったり、重量と消耗部品が増えたりするけどレアアースフリーは魅力。
この記事に出てくるリラクタンスモーターは、ローターに永久磁石も電磁石も使わない磁石フリー。

23

23. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 00:57
  • ID:UoaOIhkQ0 #

※5
鉄道車両なら多少デカくて重いモーターでも積めて
なんなら1輌あたり 車輪ごとに複数台の積載でもいいけど、
自動車に実用的に積めるサイズでのパワーとなると…
みたいな問題とか? いや、知らんけど。

24

24. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 02:04
  • ID:HQ.jgl0k0 #

既存であったとしても自ら辿り着いたことに価値を見出されているわけで
お前らが知識として持っていても1円の価値もないわけで

25

25. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 02:48
  • ID:4wvoV8lF0 #

モーター改良した電気自動車作っても、それを入れる車が使う電気が環境破壊するから意味ねえんだよ。マジで才能の無駄遣い。

26

26. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 07:21
  • ID:4bV4bCm.0 #

若干ではなく弱冠ね。

27

27. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 07:53
  • ID:xXaRogeJ0 #

こういうのは凄く素晴らしい事だと思うのだが、こういう話をちょくちょく聞くが実用化とかになった話を全く聞かないのは単に報道していないだけ?それとも・・・

28

28. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 08:28
  • ID:zGY7ZfM90 #

EV普及にはモーターもだけど重要なのはバッテリーだと思う
高容量化と重量軽減の相反する命題をクリアと充電時間の問題、廃棄バッテリー
の問題等まだまだ一杯クリアしなきゃね

29

29. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 10:22
  • ID:m6IXXoMH0 #

>>27
石油の代替燃料の発明もあったけど、その後の話が無いよね

30

30. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 10:33
  • ID:ByL6eum80 #

俺が高3の頃って思い出したらカバンの中身空にして高校によく漫画やエロ本やAVを隠し持ってきて友達と交換とかしてた感じだな

31

31. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 11:06
  • ID:jLG.Xsay0 #

昔からF1で走ってるから技術的には十分だけど
バッテリーの問題が解決してないから実用化にはまだまだ

32

32.

  • 2022年08月25日 13:51
  • ID:wwYezsWP0 #
33

33. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 13:55
  • ID:4h9miq2r0 #

※9
日本型の受験や就職は「型通りの教育」「型通りの応対」が前提になるからね
全体的な基礎知識の底上げにはなるが、知識の発展にはちょっと制約がある
そして独自の発想や発展は、なによりも点数が付けづらいので評価がなかなかされにくい

34

34. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 14:11
  • ID:mXMIqd7h0 #

>>3
この場合、効率より「レアアースの使用量が少ない」って点が大事やろ

記事にもあるがレアアースの最大産出地は中国で、中国に資源握られると碌な事にならな
だからそのレアアース自体を使わない方向でモーター作れたら資源国の顔色伺う必要なくなるやろ?

効率に関して言えば今は悪くてもベースが出来ればいずれ良くなるし

35

35. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 14:35
  • ID:2G4xDjyz0 #

>>9
まったく逆だよ。
受験や就職のための知識は持っていて当たり前で、さらに独創性や創意工夫がないとこのモーターは作れないだろう。

36

36. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 15:27
  • ID:rl3V7IzT0 #

※9
なるほど、オメーみたいなのが才能を潰して回ってるのか。

37

37. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 18:19
  • ID:5NkDfTYT0 #

日本の電車に使われてるのだが・・・

38

38. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 18:36
  • ID:wlIb.Lln0 #

※9
むしろこういう柔軟な発想ができる人なら企業は欲しがるよ
さらに実用化できれば他の同業他社を出し抜けるから将来的に収益の可能性があればいくらでも援助するだろうよ

39

39. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 20:05
  • ID:yEegFizI0 #

>>20
ウランの採掘現場を雑誌で見たけど、酷いものだった。
鉱夫が被爆して早死にしまくってる。
原発で従来より放射能が漏れにくくなりました、とか言っても鉱山があれじゃ意味ないと思った。
なんで大気だけ優先されるんだ?

40

40. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 22:33
  • ID:VZ7FtC080 #

リラクタンス??

リアクタンスでは?

41

41.

  • 2022年08月25日 22:34
  • ID:VZ7FtC080 #
42

42. 匿名処理班

  • 2022年08月25日 23:03
  • ID:Lmr3qQ2Z0 #

>>40
お勉強しましょう

43

43.

  • 2022年08月26日 15:00
  • ID:iKjVP2sy0 #
44

44. 匿名処理班

  • 2022年08月26日 15:43
  • ID:FynJ2c2X0 #

>>34
まあ、明らかな侵略国家に世界の命運は握られたくないわな。
しかし性能差が段違いなら、競争力は厳しい。レアアースも最大輸出なだけで、日本はすでに克服しちゃったし。

45

45. 匿名処理班

  • 2022年08月26日 16:19
  • ID:kxfkRu4U0 #

※29
そう、そういうやつ。
実用化には長い時間が掛かるのだろうけれども、発明者は発明したものが実用化されるのは見たいと思うんだよね。志がひねくれてなければだけど(笑)

46

46. 匿名処理班

  • 2022年08月26日 16:50
  • ID:QQLqrAhZ0 #

※14
アルミホイル巻けば?

47

47. 匿名処理班

  • 2022年08月27日 08:45
  • ID:H4.BiohD0 #

>>3
今まで知らなかった効率を上げる余地が見つかったわけで
今の時点でなく、これからに期待だってこの記事からわからないの

48

48. 匿名処理班

  • 2022年08月27日 08:46
  • ID:H4.BiohD0 #

自分が同い年の時と比べると生きてるのが恥ずかしくなるね

49

49. 匿名処理班

  • 2022年09月01日 21:59
  • ID:0KMnn2nL0 #

>>40
そうなんだリラクタンスって確かしぶしぶというような意味ですよね

50

50.

  • 2022年09月02日 11:41
  • ID:VBF84Hw20 #
51

51. 匿名処理班

  • 2022年09月02日 17:57
  • ID:..sy5pF80 #

※3
一番重要なことが分かってないw

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