Seltene Erden ade: Forscher präsentieren alternative E-Auto-Motoren

seltene erden ade: forscher präsentieren alternative e-auto-motoren

Der Plaid-Motor von Tesla liefert Ansatz für die neuen Elektromotoren.

Permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) sind mittlerweile der Branchenstandard, wenn es um die Antriebe von Elektroautos geht. Laut dem Marktforschungsunternehmen IDTechEx beinhalteten 82 Prozent aller Elektroautos im Jahr 2022 einen solchen Motor. Alternativen gibt es in der Welt der Elektromotoren selbstverständlich viele, doch nicht alle sind für den Einsatz in der Elektro-Mobilität geeignet.

Definitiv eignen sich fremderregte Synchronmaschinen (FSM) wie die neue Motorengeneration von Vitesco Technologies. EFAHRER berichtete vom verbesserten Wirkungsgrad und den Gewichtseinsparungen. Doch Tesla geht mit den eigenen Motoren einen anderen Weg, wie das Unternehmen auf dem Anleger-Tag im März dieses Jahres offenbarte. Denn obwohl Tesla bei PSM bleiben möchte, beinhalten die neuen Motoren keinerlei Seltene Erden. Auf den Rohstoff können aber Hersteller in Zusammenhang mit Magneten kaum verzichten. Forscher erklären nun, wie Tesla es trotzdem schafft, einen konkurrenzfähigen Motor auf den Markt zu bringen.

Ferrit statt Neodym

IDTechEx vermutet mehrere Einzelmaßnahmen hinter dem Verzicht auf Seltene Erden. Zum einen ersetzt Tesla die Magneten, meist aus Neodym, im Motor durch Ferrit-Magneten. Ferrit ist ein auf Eisen basierendes Material, das in bestimmten Konfigurationen ebenfalls als Magnet eingesetzt wird. Allerdings bedeuten Ferrit-Magneten bis zu 70 Prozent geringere Leistung bei gleicher Motorengröße. Lediglich die japanische Firma Proterial sticht heraus. Ihr Ferrit-Motor weist nur 20 Prozent mehr Magnet-Material auf, um die gleiche Leistung zu erreichen.

Alleine mit dieser Umstellung erreicht man also die bisherige Leistung der Antriebe nicht. Ein Hinweis auf zusätzliche Optimierungen bietet der Blick in den Plaid-Motor von Tesla. Diese Motorvariante ist bislang nur in den Premiumvarianten von Model S und Model X verfügbar und ermöglicht sehr hohe Drehzahlen. Wohingegen Verbrennermotoren im Drehzahlbereich unter 6.000 Umdrehungen pro Minute agieren und aktuelle Elektroautos bis zu 16.000 Umdrehungen pro Minute erreichen, schafft der Plaid-Motor mehr als 20.000 Umdrehungen. So hohe Drehzahlen bedingen normalerweise Metallstege im Rotor des Motors zum Sichern der Magneten. Dadurch wird der Motor schwer und träge.

Das Unternehmen aus Kalifornien verzichtet auf diese Metallstege und sichert die Magneten stattdessen mit einem feinmaschigen Netz aus Kohlefaser. Die Produzenten verbauen diese unter hoher mechanischen Vorspannung. So sind die Magneten auch bei hoher Drehzahl fest. Durch die hohe Drehzahl erzielt der Motor eine höhere Leistung und ein ähnliches Drehmoment wie die bisherigen Motoren. Allerdings ist die Produktion und auch die Wartung dieses Motorentyps sehr aufwendig. Der Umstieg auf nachhaltigere Varianten von PSM ist aufgrund der negativen Einflüsse auf die Umwelt also durchaus sinnvoll, könnte allerdings teuer werden.