AEM „Titan“: 700-kW-Kraftpaket ohne Seltene Erden und Magnete

Wenn über die Schwachstellen der Elektromobilität diskutiert wird, landet die Debatte unweigerlich bei den Rohstoffen. Während meist Batteriezellen im Rampenlicht stehen, birgt auch der Elektromotor erhebliche geopolitische und ökologische Risiken: Die allermeisten modernen Traktionsantriebe setzen auf Permanentmagnete, für deren Herstellung Seltene Erden wie Neodym oder Dysprosium unverzichtbar sind. Rund 90 Prozent dieser Vorkommen und Verarbeitungskapazitäten kontrolliert China – mit allen Risiken von Preisdiktaten bis hin zu Lieferstopps. Zudem fällt bei der Förderung jeder Tonne Seltenerd-Erz mehr als eine Tonne schwach radioaktiver Abfall an.

Dass es auch anders geht, will James Widmer, CEO und Mitgründer des britischen Antriebsspezialisten Advanced Electric Machines (AEM), auf der IAA Transportation in Hannover beweisen. Das 2017 als Spin-off der renommierten Newcastle University gegründete Unternehmen zeigt auf der Messe das Modell seines neuesten Wurfes: einen Schwerlast-Elektromotor namens Titan.

Ein Titan für den Schwerlastverkehr

Der Name ist Programm: Titan ist das bislang größte und drehmomentstärkste Aggregat der HDRM-Motorenfamilie (High Density Reluctance Motor) von AEM. Die Leistungsdaten zielen direkt auf den Fernverkehrs-Lkw, schwere Reise- und Stadtbusse sowie Terminal-Zugmaschinen in Häfen ab: „Titan“, erklärt Widmer im Gespräch mit EDISON, wurde für die großen Fahrzeuge entwickelt: schwere Lkw, schwere Busse und auch Anwendungen wie Terminal-Zugmaschinen in Häfen. Wir haben uns angesehen, welche Anwendungen in den kommenden Jahren voraussichtlich auf den Markt kommen, und diese als Maßstab für die Entwicklung herangezogen, die wir anstreben. Das Ergebnis ist ein universell einsetzbarer Motor, der nahezu alle Anwendungen im Heavy-Duty-Bereich abdecken soll.“

Die Kennzahlen unterstreichen den Anspruch: Bei einer Betriebsspannung von bis zu 1.000 Volt liefert der Motor eine Spitzenleistung von 700 kW und ein maximales Drehmoment von 5.000 Nm. Noch entscheidender für Nutzfahrzeugbetreiber ist jedoch die Dauerbelastbarkeit: AEM gibt eine Dauerleistung von 500 kW und ein Dauerdrehmoment von 3.500 Nm bei einer Maximaldrehzahl von 4.000 U/min an. Und das bei einem Trockengewicht von lediglich rund 200 Kilogramm. Ein einzelner Titan-Motor reicht damit aus, um selbst voll beladene 40-Tonner über anspruchsvolle Topografien zu bewegen.

Geniestreich im Rotor: Nur noch Stahl

Das technologische Geheimnis hinter Titan liegt in der konsequenten Reduktion. Während klassische Synchronmotoren teure Magnete im Rotor verkleben und Asynchronmaschinen Kupfer- oder Aluminiumleiterstäbe benötigen, besteht der rotierende Teil des AEM-Motors aus nichts anderem als geschichtetem Elektroblech. Es gibt dort weder Magnete noch Wicklungen oder elektrische Leiter.

Daraus ergeben sich im harten Transportalltag entscheidende Vorteile:

• Keine thermische Entmagnetisierung: Konventionelle Permanentmagnete verlieren bei hohen Temperaturen dauerhaft an Magnetkraft. Der Rotor von AEM kennt dieses Problem nicht – er kann heiß werden, ohne Schaden zu nehmen, was die Kühlung drastisch vereinfacht und höhere Dauerlasten erlaubt.
• Freilauf ohne Schleppverluste: Wird kein Strom zugeführt, rotiert der Rotor völlig widerstandslos. Es gibt kein Rastmoment und kein Magnetfeld, das unerwünschte Bremskräfte erzeugt.
• Gefahrloses Abschleppen: Bleibt ein batterieelektrischer Lkw mit herkömmlichen Permanentmagnetmotoren liegen, müssen die Antriebsachsen aufwendig angehoben werden, da die mitdrehenden Magnete sonst hohe Spannungen induzieren und die Leistungselektronik zerstören würden. Der Titan-Motor ist im stromlosen Zustand physikalisch völlig inert – ein liegengebliebenes Fahrzeug kann problemlos gezogen werden.

Komprimierte Spulen für maximale Leistungsdichte

Um die geforderten Drehmomente ohne Magnete zu erreichen, setzt AEM im Stator auf eine patentierte Spulentechnologie. Statt klassisch gewickelter Kupferdrähte, die mit Kunstharzen vergossen werden, presst das Unternehmen die Leiter unter hohem Druck zu massiven, hochkompakten Segmenten zusammen. Dadurch sinkt der elektrische Widerstand, Verluste werden minimiert und die Wärme kann direkt über das Gehäuse abgeführt werden. Zudem ermöglicht das Verfahren, Kupfer durch leichteres, günstigeres und obendrein leichter recycelbares Aluminium zu ersetzen.

„Dank unserer Spulentechnologie und weil unsere Rotoren weder Magnete noch elektrische Leiter enthalten“, so Widmer, „erreichen wir beim Dauerdrehmoment im Verhältnis zu Länge und Durchmesser des Motors ein besonderes Leistungsniveau. Im Vergleich zu den heute am Markt verfügbaren Lösungen gehen wir deshalb davon aus, dass dieses Produkt bei der Performance wirklich neue Maßstäbe setzen wird.“

Der frühere Luftfahrtingenieur betont, dass „Titan“ im realen Fahrzyklus von Nutzfahrzeugen die Verluste gegenüber Wettbewerbsmotoren um 15 bis 25 Prozent senken könne. Durch das extrudierte Gehäuse lässt sich der Antrieb zudem flexibel in der Baulänge anpassen und modular mit gängigen Wechselrichtern kombinieren.

Keine Laborträume: Millionen Kilometer auf Schiene und Straße

Dass der Verzicht auf Seltene Erden keine reine Zukunftsmusik ist, belegt AEM mit Blick auf seine bisherigen Serienanwendungen. Die kleinere Schwestermaschine, der HDMR 300, arbeitet bereits in Linienbussen in Asien und Australien. Vier dieser Motoren treiben zudem seit Jahren 150 Tonnen schwere Personenzüge an – und haben deren vorgesehene Lebensdauer im täglichen Dauereinsatz längst überschritten.

Im europäischen Nutzfahrzeugsektor kooperiert AEM unter anderem mit dem Achsen- und Sattelkupplungsspezialisten SAF-Holland. Dessen elektrifizierte Trailer-Achse für Kühlsattelauflieger nutzt einen AEM-Antrieb, der als Generator Rekuperationsenergie gewinnt und das Kühlaggregat speist. Gegenüber konventionellen Konzepten spart die Technologie dort rund 200 Kilogramm Systemgewicht ein. „Wir haben bereits heute Produkte auf dem Markt und in Serienproduktion, die zeigen, dass das, was wir mit unserer Technologie für möglich halten, auch tatsächlich möglich ist. Diese Produkte sind in realen Anwendungen im Einsatz und haben bereits Millionen von Kilometern zurückgelegt. Kunden setzen sie weltweit in Bussen ein, in für den europäischen Markt zugelassenen Lkw und sogar in Personenzügen.“

Leistung schlägt bloße Ökologie

Trotz aller Nachhaltigkeitsargumente weiß James Widmer genau, wie die Einkäufer der Nutzfahrzeugindustrie ticken. Ein gutes Gewissen allein verkauft im Transportsektor keine Motoren: „Für AEM reicht es nicht aus, nachhaltig zu sein. Wir halten das zwar für sehr wichtig, sind uns aber bewusst, dass Nachhaltigkeit allein unseren Kunden nicht genügt. Unsere Kunden erwarten Performance, sie achten auf Kosten und wollen einen besseren Motor. Und ich denke, genau das ist es, was AEM wirklich auszeichnet: Unsere Motoren sind nicht nur nachhaltiger, sondern auch besser als die Motoren, die unsere Wettbewerber heute produzieren.“

Das Einsparpotenzial bei den Kosten ergibt sich vor allem aus dem Wegfall der volatilen Seltenerd-Preise, die bei herkömmlichen E-Maschinen bis zur Hälfte der Gesamtkosten ausmachen können.

Dass der Weg zur Serienreife für Newcomer dennoch steinig ist, zeigte die Insolvenz des britischen E-Lkw-Pioniers Tevva, der ein wichtiger Entwicklungskunde von AEM war. Die wirtschaftlichen Kennzahlen spiegeln die typische Anlaufkurve eines Deep-Tech-Unternehmens wider: 2024 erwirtschaftete AEM bei einem Umsatz von 2,9 Millionen Pfund einen Verlust von 8,3 Millionen Pfund. Mit einer unlängst gesicherten Finanzspritze von 16 Millionen Pfund treiben die Briten die Industrialisierung nun jedoch mit Hochdruck voran. Die Produktionskapazität am Standort Newcastle liegt bereits heute bei bis zu 12.000 Einheiten pro Jahr.

Lkw und Pkw: Zwei Märkte, eine Mission

Neben dem Nutzfahrzeugmarkt arbeitet AEM hinter den Kulissen an Entwicklungsaufträgen für globale Pkw-Hersteller. Ende dieses Jahrzehnts könnten seltenerdfreie Motoren aus Newcastle auch in Pkw-Großserien Einzug halten: „Bei Nutzfahrzeugen dreht sich alles um kontinuierliche Leistung und Langlebigkeit, während es auf dem Pkw-Markt um maßgeschneiderte Lösungen für ein bestimmtes Fahrzeug und sehr hohe Stückzahlen geht. Wir müssen mit jeder Kundengruppe unterschiedlich arbeiten, und beide Seiten sind zunehmend von uns überzeugt. Für uns sind beide Märkte von entscheidender Bedeutung. Wir sind in beiden aktiv und glauben nicht, dass der eine wichtiger ist als der andere.“

Für den Titan-Schwerlastmotor beginnt nun die entscheidende Phase. Mehrere europäische Fahrzeughersteller und Tier-1-Zulieferer prüfen nach Angaben des Firmengründers derzeit die Integration des Aggregats. Die Auslieferung der ersten Kundenmuster ist für das dritte Quartal 2027 angekündigt. Widmer zeigte sich optimistisch: „Wir haben bereits eine Reihe von Kunden, die mit uns zusammenarbeiten und prüfen, wie sie diese Technologie in ihren Fahrzeugen einsetzen können. Jetzt geht es darum, die Branche darauf aufmerksam zu machen, was auf sie zukommt: eine Technologie, die anders ist und auf die man gespannt sein darf. Die Auslieferung der Kundenmuster ist für 2027 geplant. Der Einsatz dieser Motoren in realen Anwendungen rückt also immer näher.“