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RWTH-Studie: Chinesische E-Motoren unterscheiden sich vor allem im Detail
Die RWTH Aachen hat 115 E-Motoren aus Autos vom chinesischen Markt analysiert. Magnesiumgehäuse und dünnere Statorbleche spiegeln den technischen Fortschritt.
Stator aus dem chinesische Elektroauto Nio ET7 (Fahrbericht), ausgebaut von den Technikern der RWTH.
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It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.
Forscher der RWTH Aachen haben 115 elektrische Traktionsmotoren aus 80 Fahrzeugen vom chinesischen Markt ausgewertet und mit älteren Daten zu europäischen und US-amerikanischen Antrieben verglichen. Die Fahrzeuge stammen aus den Modelljahren 2019 bis 2025. Die Grundarchitektur der Antriebe ähnelt sich in allen drei Märkten. Unterschiede zeigen sich bei Materialien und Detailauslegung, am deutlichsten beim Gehäuse: Magnesium fand das Team ausschließlich in Antrieben chinesischer Hersteller.
Die Arbeit ist unter dem Titel „Review and Benchmarking of Electric Motor Product Design and Manufacturing Technologies from the Chinese Market“ am 6. November im Fachjournal Energies erschienen. Die technischen Daten stammen aus der Benchmarking-Datenbank DARWIN der Movo Autodatas Technology GmbH, ergänzt um Literatur, Patente und eigene Teardowns am Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM). Ein Prüfstandsvergleich, bei dem alle Motoren mit denselben Lastprofilen vermessen wurden, ist die Studie nicht und sie liefert entsprechend auch keine Wirkungsgrad- oder Verbrauchsvergleiche zwischen den Märkten.
Untersucht wurden batterieelektrische Autos (BEV), Fahrzeuge mit Range Extender (REEV) und Plug-in-Hybride (PHEV). Hybride, deren Antriebseinheit sich Gehäuseteile mit dem Verbrenner teilt, schloss das Team aus. Berücksichtigt wurden nur eigenständige Einheiten mit Rotor, Stator, Leistungselektronik und Untersetzungsgetriebe. 41 der 80 Fahrzeuge haben Motoren an beiden Achsen, 19 Frontantrieb, 20 Heckantrieb. Bei sechs Allradfahrzeugen stand nur einer der beiden Motoren für die Analyse zur Verfügung.
Bei der Untersuchung handelt es sich um eine Stichprobe. Sie ist eine systematische Bestandsaufnahme ohne statistisch repräsentative Auswahl. Die Referenzdaten für Europa und die USA stammen aus einem früheren RWTH-Benchmarking mit 48 Motoren aus 31 Fahrzeugen der Modelljahre 2018 bis 2023. Gleiche Fahrzeugklassen, Baujahre oder Leistungsstufen stehen sich also nicht paarweise gegenüber. Trends lassen sich ablesen, Urteile wie „chinesische Motoren sind effizienter“ sind auf so einer Basis aber nicht möglich.
Während europäische und US-Antriebe weiterhin überwiegend Aluminiumgehäuse verwenden, setzen einige chinesische Hersteller Magnesiumgehäuse ein. Gegenüber Aluminium sollen sich damit rund 20 bis 30 Prozent Gehäusegewicht sparen lassen. Lange bremsten Probleme beim Gießen und mangelnde Korrosionsbeständigkeit den Einsatz. Neue Legierungen, vor allem mit Aluminium (Mg-Al) oder seltenen Erden (Mg-RE) sowie Semi-Solid-Guss und präzisere Prozessführung haben laut den Autoren Korrosionsschutz, Maßhaltigkeit und Fertigungskonsistenz verbessert. Ob sich der teurere Werkstoff auf Fahrzeugebene rechnet, kann die Studie nicht beantworten.
Die Verwendung von Magnesiumlegierungen hat indes eine geopolitische Seite: China stellt laut der in der Studie zitierten Quelle mehr als 80 Prozent der weltweiten Primärmagnesiumproduktion. Die Autoren sehen darin ein Risiko für Versorgungssicherheit und Preisstabilität. Die chinesische Dominanz beruht zudem auf dem Pidgeon-Verfahren, das sie als energie-, wasser-, arbeits- und abfallintensiv beschreiben. Die EU führt Magnesium ebenso wie Seltene Erden für Permanentmagnete im Critical Raw Materials Act als strategisch relevanten Rohstoff.
Im Mittel wiegt ein Stator der Stichprobe knapp 20 Kilogramm. Den schwersten mit knapp 36 Kilogramm fand das Team im hinteren Motor des Nio ET7, den leichtesten mit 10,24 Kilogramm im Frontmotor des BYD Seagull. Über die Zeit sinkt das Gewicht leicht: vo