Der Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen hat für eine neue Studie 115 E-Motoren aus 80 Elektrofahrzeugen der Modelljahre 2019 bis 2025 analysiert. Der Schwerpunkt lag auf dem chinesischen Markt. Laut der Studie unterscheiden sich die Antriebe chinesischer Hersteller im Grundaufbau kaum von europäischen und US-amerikanischen Modellen.
Unterschiede zeigen sich vielmehr in der Werkstoffwahl, etwa bei den Gehäusekomponenten, oder auch in Bezug auf die Gestaltung einzelner Komponenten wie der Busbar. Darüber hinaus lässt sich auf Basis der Studie ein Trend zu höheren Leistungsdichten und Motordrehzahlen, hochintegrierten Antriebseinheiten sowie direkter Ölkühlung von Rotor und Stator erkennen.
„China ist der weltweit größte Markt für Elektromobilität und entsprechend auch einer der zentralen Impulsgeber für elektrische Traktionsantriebe. Wer verstehen will, wohin sich E-Motoren entwickeln, sollte in jedem Fall auch auf die dortigen Fahrzeuge schauen“, sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker.
Bisherige Vergleichsstudien hätten sich vor allem auf Fahrzeuge europäischer und US-amerikanischer Hersteller konzentriert. An diesem Punkt setzt die neue Studie an: Sie knüpft an eine 2025 veröffentlichte PEM-Studie zu überwiegend europäischen und US-amerikanischen EMotoren an und ermöglicht unter Berücksichtigung der Modelljahre einen Vergleich zwischen den Märkten sowie eine marktübergreifende Bewertung möglicher Trends. Die Studie basiert auf der Benchmarking-Datenbank „Darwin“ der Movo Autodatas Technology GmbH, auf eigenen Teardown-Analysen des PEM sowie auf öffentlich zugänglichen Daten.
„Ein zentraler Hebel für mehr Leistungsdichte ist das Downsizing über höhere Drehzahlen: Die Motoren werden kompakter und benötigen weniger Material“, erklärt Studienautor David Drexler. Dies lasse sich auch anhand der Studiendaten nachvollziehen: Seit 2019 sei die durchschnittliche Spitzenleistungsdichte permanenterregter Synchronmotoren um rund 45 Prozent gestiegen – unter anderem, weil die Motoren im Schnitt höher drehen. Parallel gewinne die direkte Ölkühlung von Rotor und Stator neben dem klassischen Wassermantel zunehmend an Bedeutung. „Das hat unmittelbare Folgen für die Fertigung, da sich neue Anforderungen hinsichtlich der Dichtheit von Rotor- und Statorblechpaketen ergeben“, so Drexler.
„Im Grundaufbau unterscheiden sich E-Antriebe aus China, Europa und den USA kaum – weder bei der Gehäusestruktur noch bei der Geometrie von Stator und Rotor oder bei den Kühlkonzepten neuerer Modelle. Die Unterschiede stecken im Detail, vor allem in der Werkstoffwahl und der Gestaltung einzelner Komponenten“, resümiert Oberingenieur und Mitautor Henrik Born. So setzten zahlreiche chinesische Hersteller für Gehäuse zunehmend auf leichtere Magnesiumlegierungen, während europäische Hersteller bei Aluminium blieben. Als mögliche Ursachen nennt die Studie unter anderem die Verfügbarkeit von Rohstoffen, Lohnkosten und regulatorische Vorgaben.