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Ein neues Gemeinschaftsprojekt liefert Motoren ohne Seltenerdmetalle, ohne dabei Kompromisse bei der Leistung einzugehen.
Die Elektromotorenbranche steht am Scheideweg. Zwar dominieren Permanentmagnetmotoren den Bereich der Leichtfahrzeuge und machen mehr als 95 % der Anwendungen in E-Bikes, Rollern und Kleinstfahrzeugen aus, doch ihre Abhängigkeit von Seltenerdmetallen bringt zunehmende Herausforderungen mit sich. Anfälligkeiten in der Lieferkette, Kostenschwankungen und Umweltbedenken veranlassen Ingenieure dazu, nach Alternativen zu suchen, die keine Leistungseinbußen mit sich bringen.
Auf der CWIEME Berlin 2025 stellten zwei europäische Innovatoren, Miša Milosavljević vom IFP Energies nouvelles und Vincent Mallard von MOV’NTEC, eine bahnbrechende Lösung vor, die herkömmliche Verfahren in Frage stellt. Damit lässt sich ein nahezu perfekter Wirkungsgrad des Motors erzielen, während die Abhängigkeit von Seltenen Erden praktisch beseitigt wird. Ihre Arbeit steht für einen Wandel, der die Zukunft der Leichtmobilität neu gestalten könnte.
Das Ausmaß der Abhängigkeit von Seltenerdmetallen ist erschreckend. Miša Milosavljević von IFP Energies nouvelles erklärte, dass im Bereich der Leicht- und Kleinfahrzeuge in über 95 % der Anwendungen Permanentmagnetmotoren zum Einsatz kommen, die Seltenerdelemente enthalten. Diese extreme Konzentration macht den Sektor besonders anfällig für Probleme in der Lieferkette für Seltenerdmetalle. Dies führt zu einem, wie er es nennt, „hohen Risiko für die Lieferkette“. Angetrieben von dem Bestreben der Branche, diese Abhängigkeit zu verringern, arbeiten MOV'NTEC und IFP Energies derzeit gemeinsam am Projekt „HeSy Mobility“. Milosavljević betonte die Notwendigkeit dieses Projekts und erklärte: „Wir haben einen ziemlich guten Grund, europäische Alternativen vorzuschlagen, um zu versuchen, Arbeitsplätze in Europa zu erhalten.“
Das von der Europäischen Union geförderte Projekt zielt auf Anwendungsbereiche ab, die von leichten Mobilitätsfahrzeugen der Klassen L6 und L7 (Zweiräder und Dreiräder) bis hin zu landwirtschaftlichen Anwendungen und Agrarrobotern reichen.
Im Mittelpunkt der Lösung steht das, was Milosavljević als „innovativen Rotor“ bezeichnet, der auf dem Reluktanzprinzip basiert, was bedeutet, dass der Motor auch ohne Permanentmagnete ein Drehmoment erzeugt. Unterstützt wird die Lösung durch kostengünstige Ferrit-Permanentmagnete, die keine strategisch wichtigen Seltenen Erden enthalten.
Zwar weisen Ferritmagnete im Vergleich zu Neodym-Magneten der gleichen Leistungsklasse eine dreimal geringere Leistung und Kraft auf, doch erweisen sie sich als „ausreichend, um den Wirkungsgrad des Motors auf die angegebenen Werte zu steigern“. Das Ergebnis? Ein maximaler Wirkungsgrad von fast 96 %, wobei das 6-kW-Modell einen Wirkungsgrad von 94 % erreicht.
Ebenso bedeutend ist die Innovation beim Stator. „Die Innovation beim Stator ist eine der größten bei diesem Motor, da wir normalerweise viele Windungen und nur wenige parallele Drähte haben“, erklärte Milosavljević. „Diese Spezifikation für luftgekühlte Modelle mit sehr hoher Dauerleistung erfordert nur zwei, drei oder vier Windungen mit mehr als 20 parallelen Drähten.“ Dieser Ansatz ist zwar „eine große Herausforderung für die Fertigungswerkzeuge“, ermöglicht jedoch eine außergewöhnliche Leistung bei luftgekühltem Betrieb.
Die Motorenreihe wurde unter Berücksichtigung einer „verzögerten Differenzierung“ entwickelt, was bedeutet, dass lediglich die Länge des Motors durch die Anzahl der montierten Stapel ersetzt wird. Durch diesen Ansatz entstehen 2-kW-, 4-kW- und 6-kW-Versionen mit natürlicher Konvektionskühlung. Mit anderen Worten: Es kommen keine Gebläse zum Einsatz.
Die Effizienzsteigerungen erweisen sich insbesondere bei Anwendungen im Bereich der Leichtmobilität als besonders wertvoll. „Das ist sehr wichtig für Fahrzeuge mit geringer Höchstgeschwindigkeit, die sich fast in diesem strategischen Bereich befinden“, merkte Milosavljević an und erklärte, wie das Design „den Energieverbrauch der Batterie minimiert und somit die Kosten für den Antriebsstrang senken kann“.
Das Projekt legt den Schwerpunkt auf eine vollständig europäische Produktion. „Wir integrieren alle Prozesse im eigenen Haus, wie Wickelmaschinen, Schweißmaschinen, Magnetisierungsmaschinen und so weiter“, erklärte Mallard. „In Europa finden wir die branchenweit besten Technologien für Wickelmaschinen.“
Die Ergebnisse hinsichtlich der Umweltauswirkungen sind beeindruckend. Ihre Ökobilanz zeigt, dass bei der Produktion in Europa im Vergleich zur Produktion in Asien bis zu 75 % weniger Treibhausgasemissionen entstehen. Dies ist auf die Verwendung von recyceltem Material, Kupfer, Aluminium und Stahl sowie auf einen abfallfreien Produktionsansatz zurückzuführen.
Entscheidend ist, dass die Motoren auf Nachhaltigkeit am Ende ihrer Lebensdauer ausgelegt sind. Alle Sensoren, Lager und sogar der Stator sind reparierbar und durch das Lösen einiger Schrauben sehr leicht zugänglich. Milosavljević merkte an: „Diese einfache Demontage und Bauweise ermöglicht uns eine einfache und saubere Materialrückgewinnung, wenn der Motor das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.“
Das Projekt ist erst der Anfang. Das Team weitet seine Aktivitäten auf 15-Kilowatt-Motoren aus, ebenfalls im Niederspannungsbereich, und konzentriert sich auf die Entwicklung einer eigenen Leistungselektronik.
Indem diese europäische Initiative beweist, dass hoher Wirkungsgrad und Unabhängigkeit von Seltenen Erden Hand in Hand gehen können, weist sie den Weg in eine Zukunft, in der nachhaltige Mobilität keine Leistungseinbußen erfordert. Dieser Durchbruch könnte der Branche endlich einen Ausweg aus dem Seltenerd-Dilemma bieten.
Treffen Sie sich mit Branchenführern, Ingenieuren und Innovatoren auf der CWIEME Berlin 2026, auf der die neuesten Technologien der Motor- und Automobilindustrie vorgestellt werden. Jetzt registrieren um an den Diskussionen teilzunehmen, die die Mobilitätslandschaft von morgen prägen werden.
Bild mit freundlicher Genehmigung von Emobility Engineering.
Auf der CWIEME Berlin 2025 stellten zwei europäische Innovatoren, Miša Milosavljević vom IFP Energies nouvelles und Vincent Mallard von MOV’NTEC, eine bahnbrechende Lösung vor, die herkömmliche Verfahren in Frage stellt. Damit lässt sich ein nahezu perfekter Wirkungsgrad des Motors erzielen, während die Abhängigkeit von Seltenen Erden praktisch beseitigt wird. Ihre Arbeit steht für einen Wandel, der die Zukunft der Leichtmobilität neu gestalten könnte.
Unabhängigkeit von Seltenerdmetallen
Das Ausmaß der Abhängigkeit von Seltenerdmetallen ist erschreckend. Miša Milosavljević von IFP Energies nouvelles erklärte, dass im Bereich der Leicht- und Kleinfahrzeuge in über 95 % der Anwendungen Permanentmagnetmotoren zum Einsatz kommen, die Seltenerdelemente enthalten. Diese extreme Konzentration macht den Sektor besonders anfällig für Probleme in der Lieferkette für Seltenerdmetalle. Dies führt zu einem, wie er es nennt, „hohen Risiko für die Lieferkette“. Angetrieben von dem Bestreben der Branche, diese Abhängigkeit zu verringern, arbeiten MOV'NTEC und IFP Energies derzeit gemeinsam am Projekt „HeSy Mobility“. Milosavljević betonte die Notwendigkeit dieses Projekts und erklärte: „Wir haben einen ziemlich guten Grund, europäische Alternativen vorzuschlagen, um zu versuchen, Arbeitsplätze in Europa zu erhalten.“
Das von der Europäischen Union geförderte Projekt zielt auf Anwendungsbereiche ab, die von leichten Mobilitätsfahrzeugen der Klassen L6 und L7 (Zweiräder und Dreiräder) bis hin zu landwirtschaftlichen Anwendungen und Agrarrobotern reichen.
Widerstandsgestütztes Design
Im Mittelpunkt der Lösung steht das, was Milosavljević als „innovativen Rotor“ bezeichnet, der auf dem Reluktanzprinzip basiert, was bedeutet, dass der Motor auch ohne Permanentmagnete ein Drehmoment erzeugt. Unterstützt wird die Lösung durch kostengünstige Ferrit-Permanentmagnete, die keine strategisch wichtigen Seltenen Erden enthalten.
Zwar weisen Ferritmagnete im Vergleich zu Neodym-Magneten der gleichen Leistungsklasse eine dreimal geringere Leistung und Kraft auf, doch erweisen sie sich als „ausreichend, um den Wirkungsgrad des Motors auf die angegebenen Werte zu steigern“. Das Ergebnis? Ein maximaler Wirkungsgrad von fast 96 %, wobei das 6-kW-Modell einen Wirkungsgrad von 94 % erreicht.
Ebenso bedeutend ist die Innovation beim Stator. „Die Innovation beim Stator ist eine der größten bei diesem Motor, da wir normalerweise viele Windungen und nur wenige parallele Drähte haben“, erklärte Milosavljević. „Diese Spezifikation für luftgekühlte Modelle mit sehr hoher Dauerleistung erfordert nur zwei, drei oder vier Windungen mit mehr als 20 parallelen Drähten.“ Dieser Ansatz ist zwar „eine große Herausforderung für die Fertigungswerkzeuge“, ermöglicht jedoch eine außergewöhnliche Leistung bei luftgekühltem Betrieb.
Intelligentes Design für praktische Anwendungen
Die Motorenreihe wurde unter Berücksichtigung einer „verzögerten Differenzierung“ entwickelt, was bedeutet, dass lediglich die Länge des Motors durch die Anzahl der montierten Stapel ersetzt wird. Durch diesen Ansatz entstehen 2-kW-, 4-kW- und 6-kW-Versionen mit natürlicher Konvektionskühlung. Mit anderen Worten: Es kommen keine Gebläse zum Einsatz.
Die Effizienzsteigerungen erweisen sich insbesondere bei Anwendungen im Bereich der Leichtmobilität als besonders wertvoll. „Das ist sehr wichtig für Fahrzeuge mit geringer Höchstgeschwindigkeit, die sich fast in diesem strategischen Bereich befinden“, merkte Milosavljević an und erklärte, wie das Design „den Energieverbrauch der Batterie minimiert und somit die Kosten für den Antriebsstrang senken kann“.
Europäische Fertigungsindustrie und Nachhaltigkeit
Das Projekt legt den Schwerpunkt auf eine vollständig europäische Produktion. „Wir integrieren alle Prozesse im eigenen Haus, wie Wickelmaschinen, Schweißmaschinen, Magnetisierungsmaschinen und so weiter“, erklärte Mallard. „In Europa finden wir die branchenweit besten Technologien für Wickelmaschinen.“
Die Ergebnisse hinsichtlich der Umweltauswirkungen sind beeindruckend. Ihre Ökobilanz zeigt, dass bei der Produktion in Europa im Vergleich zur Produktion in Asien bis zu 75 % weniger Treibhausgasemissionen entstehen. Dies ist auf die Verwendung von recyceltem Material, Kupfer, Aluminium und Stahl sowie auf einen abfallfreien Produktionsansatz zurückzuführen.
Entscheidend ist, dass die Motoren auf Nachhaltigkeit am Ende ihrer Lebensdauer ausgelegt sind. Alle Sensoren, Lager und sogar der Stator sind reparierbar und durch das Lösen einiger Schrauben sehr leicht zugänglich. Milosavljević merkte an: „Diese einfache Demontage und Bauweise ermöglicht uns eine einfache und saubere Materialrückgewinnung, wenn der Motor das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.“
Das Projekt ist erst der Anfang. Das Team weitet seine Aktivitäten auf 15-Kilowatt-Motoren aus, ebenfalls im Niederspannungsbereich, und konzentriert sich auf die Entwicklung einer eigenen Leistungselektronik.
Indem diese europäische Initiative beweist, dass hoher Wirkungsgrad und Unabhängigkeit von Seltenen Erden Hand in Hand gehen können, weist sie den Weg in eine Zukunft, in der nachhaltige Mobilität keine Leistungseinbußen erfordert. Dieser Durchbruch könnte der Branche endlich einen Ausweg aus dem Seltenerd-Dilemma bieten.
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Bild mit freundlicher Genehmigung von Emobility Engineering.
