Der Automobilzulieferer Astemo hat einen neuen Elektromotor für batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) entwickelt, der vollständig ohne seltene Erden auskommt. Ziel ist es, Ressourcenrisiken zu reduzieren und die Abhängigkeit von geopolitisch sensiblen Rohstoffen wie etwa Neodym zu verringern.
Die neue Antriebslösung basiert auf einem Synchronreluktanzmotor-System. Der erstmalige Einsatz der neuen Technik ist für 2030 geplant. Der Einsatz wäre laut Astemo eine Premiere.
Warum seltene Erden zum Problem werden
Konventionelle BEV-Motoren setzen meist auf Permanentmagnete aus seltenen Erden, um starke Magnetfelder zu erzeugen. In der Vergangenheit hat sich dabei gezeigt, dass diese Materialien geopolitisch sensibel und in der Förderung begrenzt sind. Auch deshalb sind sie starken Preisschwankungen unterworfen.
Magnete ohne seltene Erden – wie etwa Ferritmagnete – sind zwar gut verfügbar, besitzen aber nur etwa ein Drittel oder weniger der magnetischen Kraft. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass der Motor für die gleiche Leistung dreimal so groß sein müsste. Zwar existieren Alternativen wie Induktions- oder fremderregte Motoren, die ohne Permanentmagnet auskommen, allerdings benötigen diese große Mengen an Kupfer.
Kühlung löst zentrales Technikproblem
Astemo hat als Lösungsansatz einen neuen Synchronreluktanzmotor entwickelt. Der Motor erzeugt Rotationskraft, indem er Unterschiede in magnetischen Widerstand (Reluktanz) nutzt, die sich aus der Form des Rotorkerns ergeben. Durch die Entwicklung einer sogenannten „Multi-Layer-Flux“-Struktur wird der Weg der magnetischen Kraftübertragung in mehrere Schichten aufgeteilt. Auf diese Weise kann die starke Magnetkraft von Neodym-Magneten kompensiert werden.
Die Herausforderung für Astemo: Der höhere Stromfluss im Stator stellt bei Synchronreluktanzmotoren eine technische Herausforderung dar, da er zu zusätzlicher Wärmeentwicklung führt. Das Joint-Venture von Honda, Hitachi Ltd. und JIC Capital begegnet diesem Problem mit einem ölgekühlten Spulendesign, bei dem Nuten und Spulenenden direkt in Kühlöl eingebettet sind. So lässt sich die thermische Belastung wirksam reduzieren.
Neue Technik bietet Gesamtleistung von 315 kW
Der Hauptantriebsmotor erreicht eine Leistung von 180 kW. Dabei handelt es sich um einen magnetunterstützten Synchronreluktanzmotor, der Ferritmagnete nutzt – ohne seltene Erden. Die Baugröße liegt rund 30 Prozent über der eines klassischen Permanentmagnetmotors.
Für den Nebenantrieb kommt ein vollständig magnetfreier Synchronreluktanzmotor zum Einsatz. Er liefert bei Bedarf bis zu 135 kW und verhindert Energieverluste im Freilaufbetrieb. Zusammen erreichen Haupt- und Nebenantrieb eine Gesamtleistung von 315 kW.
In Zukunft könnte der neue Motor auch in Serienfahrzeugen zum Einsatz kommen – das könnte dann mitunter auch bei dem ein oder anderen Transporter eine interessante Alternative darstellen.
Über Astemo
Astemo, mit Hauptsitz in Tokio, Japan, ist ein Joint Venture zwischen Hitachi, Ltd. und Honda Motor Co. sowie JIC Capital, Ltd. Mit 80.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern weltweit sowie Niederlassungen in Nord- und Südamerika, Asien, China, Europa und Japan ist das Unternehmen ein globaler Zulieferer für die Automobilindustrie.
