據史密森學會雜志報道，RobertSansone是一位天生的工程師。從電子手到高速跑鞋，以及時速超過70英裡的卡丁車，這位來自佛羅裡達州皮爾斯堡的發明傢估計他在業餘時間至少完成60個工程項目。而他隻有17歲。
幾年前， Sansone看到一個關於電動汽車的優點和缺點的視頻。該視頻解釋說，大多數電動汽車電動機需要由稀土元素制成的磁鐵，而這些元素的提取在經濟上和環境上都是昂貴的。所需的稀土材料每公斤可達數百美元。相比之下，銅的價值是每公斤7.83美元。
“我對電動機有著天然的興趣，”Sansone說，他曾在不同的機器人項目中使用過這些電動機。“有這個可持續性問題，我想解決它，並嘗試設計一個不同的電動機。”
這位高中生聽說過一種電動機--同步磁阻電動機，它不使用這些稀土材料。這種電動機目前用於泵和風扇，但它本身的功率還不足以用於電動汽車。因此，Sansone開始集思廣益，想辦法提高其性能。
在一年的時間裡，Sansone創造一個新型同步磁阻電動機的原型，它比現有的電動機具有更大的旋轉力或扭矩和效率。該原型由3D打印的塑料、銅線和一個鋼制轉子制成，並使用各種儀表測量功率和激光轉速計確定電動機的旋轉速度。他的工作為他贏得今年Regeneron國際科學與工程博覽會（ISEF）的一等獎，以及75000美元的獎金，這是最大的國際高中STEM競賽。
密歇根大學電氣和計算機工程教授Heath Hofmann解釋說，可持續性較差的永磁電動機使用釹、釤和鏑等材料，這些材料的需求量很大，因為它們被用於許多不同的產品，包括耳機和耳塞。Hofmann在電動汽車方面做大量的工作，包括為特斯拉提供咨詢，為其推進器開發控制算法。
“使用磁鐵的應用數量似乎越來越多，”他說。Hofmann補充說，特斯拉最近開始在其電動機中使用永磁電動機。
電動機使用旋轉的電磁場來旋轉轉子。電動機外部固定部分的電線線圈，稱為定子，產生這些電磁場。在永磁電動機中，附著在旋轉的轉子邊緣的磁鐵產生一個磁場，被吸引到旋轉磁場上的相反極。這種吸引力使轉子旋轉。
同步磁阻電動機不使用磁鐵。相反，一個有空氣間隙的鋼制轉子與旋轉的磁場保持一致。磁阻，或一種材料的磁性，是這個過程的關鍵。當轉子隨著旋轉的磁場旋轉時，就會產生扭矩。當突出比率，或材料（在這種情況下，鋼和非磁性氣隙）之間的磁性差異較大時，會產生更多的扭矩。
Sansone認為，他可以將另一個磁場納入電動機，而不是使用氣隙。這將增加這個突出比率，反過來，產生更多的扭矩。他的設計還有其他組件，但他不能透露更多細節，因為他希望將來能為這項技術申請專利。
“一旦我有這個最初的想法，那麼我就必須做一些原型設計，以嘗試並看看這個設計是否真的能發揮作用，”Sansone說。“我沒有大量的資源來制造非常先進的電機，因此我不得不使用3D打印機制造一個較小的版本--比例模型。”
在他能夠測試他的設計之前，他完成數個原型。他說：“我沒有一個導師來幫助我，真的，所以每次電動機失敗，我不得不做大量的研究，並試圖解決出錯的問題。但最終在第15個電動機上，我能夠得到一個工作原型。”
Sansone測試他的電動機的扭矩和效率，然後將其重新配置為更傳統的同步磁阻電動機來進行比較。他發現，他的新設計在300 RPM時，表現出39%的扭矩和31%的效率。在750 RPM時，它的效率提高37%。他無法在更高的轉速下測試他的原型，因為塑料件會過熱--當其中一個原型在他的桌子上融化時，他得到慘痛的教訓，他告訴Crimson Education制作的播客節目《Top of the Class》。
相比之下，特斯拉的Model S電動機可以達到18000 RPM，該公司的主要電動機設計師 Konstantinos Laskaris在2016年接受電動汽車雜志《Charged》的Christian Ruoff采訪時解釋道。
Sansone在第二個實驗中驗證他的結果，根據他的項目介紹，他 “分離出新設計產生磁突出性的理論原理”。基本上，這個實驗消除所有其他變量，並證實扭矩和效率的提高與他的設計的更大突出比率有關。
Hofmann在談到Sansone時說：“他看問題的方式絕對是正確的。有可能成為下一件大事。”雖然，他補充說，許多教授一生都在從事研究工作，而“他們最終接管世界的情況相當罕見”。
Hofmann說，同步磁阻電動機的材料很便宜，但機器很復雜，而且出名的難以制造。因此，高昂的制造成本是其廣泛使用的障礙--也是限制Sansone發明的一個主要因素。
Sansone同意，但他說 “有像增材制造（如3D打印）這樣的新技術，將來會更容易建造。”
Sansone現在正在為他的第16版電動機進行計算和3D建模，他計劃用更堅固的材料來建造，這樣他就可以在每分鐘更高的轉速下測試它。如果他的電動機繼續保持高速和高效的性能，他說他將繼續推進專利申請過程。
作為皮爾斯堡中央高中的一名高三學生，Sansone的夢想是進入麻省理工學院。他從ISEF獲得的獎金將用於支付大學學費。
Sansone說，他原本並不打算參加比賽。但當他得知他的一門課允許他完成為期一年的研究項目和論文，主題由他自己選擇時，他決定利用這個機會繼續研究他的電機。
“我在想，如果我能夠投入這麼多精力，我不妨把它變成一個科學展項目，用它來競爭，”他解釋說。在地區和州級比賽中表現出色後，他晉級ISEF。
Sansone正在等待他的下一階段測試，然後再與任何汽車公司接觸，但他希望有一天他的電動機將成為電動汽車的首選設計。
他說：“現有電動機中的稀土材料是破壞電動汽車可持續性的一個主要因素。看到有一天，由於我新穎的電動機設計的幫助，電動汽車完全可持續，將是夢想成真。”