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Ein neues Gemeinschaftsprojekt liefert Motoren ohne Seltenerdmetalle, ohne dabei Kompromisse bei der Leistung einzugehen.
Die Elektromotorenbranche steht an einem 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 zunehmend 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 in der Lieferkette“. Angetrieben von dem Bestreben der Branche, diese Abhängigkeit zu verringern, arbeiten MOV’NTEC und IFP Energies derzeit im Rahmen des HeSy-Mobility-Projekts zusammen. Milosavljević betonte die Notwendigkeit dieses Projekts mit den Worten: „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 Kategorien L6 und L7 (Zwei- und Dreiräder) bis hin zu landwirtschaftlichen Anwendungen und landwirtschaftlichen Robotern 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. Ergänzt wird die Lösung durch kostengünstige Ferrit-Permanentmagnete, die keine strategisch wichtigen Seltenen Erden enthalten.
Zwar weisen Ferritmagnete im Vergleich zu Neodym-Magneten nur ein Drittel der 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 bei der Statorauslegung. „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 bzw. 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 leichten Mobilität als 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 führen alle Prozesse im eigenen Haus durch, wie zum Beispiel Wickelmaschinen, Schweißmaschinen, Magnetisierungsmaschinen und so weiter“, erklärte Mallard. „In Europa finden wir die besten Wickelmaschinentechnologien ihrer Klasse.“
Die Ergebnisse hinsichtlich der Umweltbelastung sind beeindruckend. Ihre Ökobilanz zeigt, dass bei der Produktion in Europa im Vergleich zur Produktion in Asien eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um bis zu 75 % erzielt wird. 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 Materialsammlung, 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 Dilemma um Seltene Erden bieten.
Treffen Sie auf der CWIEME Berlin 2026 Branchenführer, Ingenieure und Innovatoren, wo die neuesten Technologien der Motor- und Automobilindustrie präsentiert 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 in der Lieferkette“. Angetrieben von dem Bestreben der Branche, diese Abhängigkeit zu verringern, arbeiten MOV’NTEC und IFP Energies derzeit im Rahmen des HeSy-Mobility-Projekts zusammen. Milosavljević betonte die Notwendigkeit dieses Projekts mit den Worten: „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 Kategorien L6 und L7 (Zwei- und Dreiräder) bis hin zu landwirtschaftlichen Anwendungen und landwirtschaftlichen Robotern 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. Ergänzt wird die Lösung durch kostengünstige Ferrit-Permanentmagnete, die keine strategisch wichtigen Seltenen Erden enthalten.
Zwar weisen Ferritmagnete im Vergleich zu Neodym-Magneten nur ein Drittel der 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 bei der Statorauslegung. „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 bzw. 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 leichten Mobilität als 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 führen alle Prozesse im eigenen Haus durch, wie zum Beispiel Wickelmaschinen, Schweißmaschinen, Magnetisierungsmaschinen und so weiter“, erklärte Mallard. „In Europa finden wir die besten Wickelmaschinentechnologien ihrer Klasse.“
Die Ergebnisse hinsichtlich der Umweltbelastung sind beeindruckend. Ihre Ökobilanz zeigt, dass bei der Produktion in Europa im Vergleich zur Produktion in Asien eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um bis zu 75 % erzielt wird. 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 Materialsammlung, 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 Dilemma um Seltene Erden bieten.
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Bild mit freundlicher Genehmigung von Emobility Engineering.
