30.000 U/min: Wie hochdrehende E-Motoren Bauraum, Gewicht und Kosten sparen

Herr Dr. Demmerer, auf dem kommenden DRITEV-Kongress werden Sie ein Antriebskonzept vorstellen, das mit 30.000 Umdrehungen pro Minute arbeitet. Wenn wir zurückblicken, lagen wir früher bei 10.000 bis 12.000 Touren, heute sind 16.000 bis 20.000 marktüblich. Ist die weitere Steigerung der Motorendrehzahl also eine evolutionäre Weiterentwicklung?

Dr. Stephan Demmerer: Es handelt sich in der Tat um den nächsten logischen Schritt, der allerdings in technologischer Hinsicht einen richtigen Sprung bedeutet. Die Drehzahlen sind in den vergangenen zehn Jahren kontinuierlich gestiegen, aber jetzt gehen wir gezielt an die Grenze, die mit einer klassischen E-Motoren-Auslegung noch darstellbar ist. Auf diese Weise wollen wir die E-Maschine entscheidend verkleinern und damit auch bei den wertvollen Rohmaterialien sparen. Wenn wir hier über die Steigerung der Drehzahl eine kompaktere Bauweise erreichen können, erzielen wir Vorteile bei Kosten, Gewicht, Bauraum und Nachhaltigkeit.
 

Stichwort Kosten- und Bauraumvorteile: Über welche Größenordnungen sprechen wir hier konkret?

Dr. Stephan Demmerer: Die Einsparungen sind signifikant. Wir erwarten aktuell eine Reduzierung des Systemgewichts um etwa 22 Kilogramm. Wenn Sie bedenken, dass ein üblicher batterieelektrischer Antrieb heute etwa 80 bis 100 Kilogramm wiegt, sprechen wir also über eine Optimierung von rund einem Viertel. Mindestens ebenso wichtig ist aber der Blick in das Innere der Maschine: Wir können durch das Hochdrehzahlkonzept rund 50 Prozent des Magnetmaterials einsparen. Da Magnete und die darin enthaltenen Seltenen Erden die kritischen und teuersten Elemente in E-Motoren darstellen, ist das schon ein gutes Pfund. Damit verfolgen wir das Ziel, mehr als zehn Prozent der Kosten gegenüber einem heute üblichen E-Antrieb einzusparen.
 

Doch wenn der E-Motor schneller dreht, muss das Getriebe eine viel höhere Übersetzung leisten. Würde das angepasste Getriebe nicht mehr Gewicht und höhere Effizienzverluste mit sich bringen?

Dr. Stephan Demmerer: Genau das ist der Trade-off, den man lösen muss. Ein Getriebe mit höherer Übersetzung bedeutet nicht zwangsläufig mehr Bauraum oder mehr Gewicht, denn hier kommt unsere langjährige Expertise in der Getriebeentwicklung ins Spiel. Interessanterweise, und das war auch für uns eine wichtige Erkenntnis, sind keine Effizienzeinbußen zu erwarten. Die Vermutung liegt nahe, dass höhere Drehzahlen zu mehr Reibung und Verlusten führen. Aber im aktuellen Prototyp-Status ist es gelungen, kleinere Lager zu verwenden und die Verzahnung so zu optimieren, dass die Systemeffizienz nahezu unverändert bleibt – bei einem deutlich geringeren Materialeinsatz.
 

Ein kritischer Punkt bei hohen Drehzahlen ist oft die Akustik. Ein Motor, der mit 30.000 Umdrehungen pfeift, wäre in einem modernen, leisen E-Fahrzeug wohl unverkäuflich. Ist NVH (Noise, Vibration, Harshness) die größte Herausforderung bei der Drehzahl-Steigerung des E-Antriebs?

Dr. Stephan Demmerer: NVH ist ein sehr wichtiger Faktor bei derartigen Drehzahlbereichen. Das neue E-Motor-Konzept verfügt über einen sehr schnell drehenden Rotor. Das bedeutet, dass die erste Welle und die ersten Zähne, die ineinandergreifen, eine extrem hohe Eingriffshäufigkeit aufweisen. Hier liegt die primäre Quelle für Vibrationen und damit für Geräusche. Um dies zu lösen, sind Anpassungen an der Zahngeometrie und der Auslegung des Getriebes notwendig. Dazu nutzen wir klassische Auslegungstools und Methoden, wie Rippenstrukturen am Gehäuse, entwickeln diese aber weiter, bis an die Grenzen des Machbaren. Der Machbarkeitsnachweis bezüglich der Akustik in der Großserie ist sicherlich der Punkt, den wir noch final validieren müssen, aber im Prototypenstadium sieht es bereits sehr gut aus.
 

Sie sprachen von „Evolution statt Revolution“. Was bedeutet das konkret?

Dr. Stephan Demmerer: Die 30.000 Umdrehungen sind als Zielmarke definiert, weil wir dabei die klassische Auslegung weiter ausreizen können, aber zugleich bei bekannten Materialien und Fertigungsprozessen bleiben. Bei noch höheren Drehzahlbereichen, die grundsätzlich für die Zukunft vorstellbar sind, werden weitere Technologiesprünge erforderlich: zum Beispiel Karbon-Bandagen für den Rotor, um die Zentrifugalkräfte zu beherrschen, oder auch ein Umstieg von bewährten Wälzlagern auf Gleitlager. Das ist technisch möglich, würde eine Serieneinführung aber weit nach hinten schieben und die Kosten treiben. 
 

Lassen Sie uns über den Zeitplan sprechen. Wie weit ist die Serieneinführung entfernt?

Dr. Stephan Demmerer: Unser Ziel ist eine zeitnahe Industrialisierung noch in den 2020er-Jahren. Bereits heute sind wir deutlich über das Konzeptstadium hinaus. Der Prototyp läuft seit Februar 2026 auf dem Prüfstand. Zur DRITEV werde ich also aktuelle Ergebnisse direkt von der Erprobung vorstellen können. Der nächste Schritt ist die Fahrzeugintegration, die ab ca. Jahresmitte geplant ist. Eine Serienreife ist in zwei bis drei Jahren zu erwarten, sodass wir über einen Marktstart im Zeitraum 2028 oder 2029 sprechen. Das passt sehr gut in die Modellzyklen der OEMs, die für diesen Zeitraum nach neuen Lösungen suchen.
 

Für welche Fahrzeugsegmente eignet sich dieser Antrieb? Sehen Sie den Hochdrehzahl-Motor im Volumenmarkt?

Dr. Stephan Demmerer: Die Vorteile bei Kosten, Gewicht und Bauraum zielt auf alle Segmente ab. Das Konzept eignet sich sowohl für Primärantriebe (meist permanent erregte Synchronmaschinen) als auch für Sekundärantriebe (meist Asynchronmaschinen). Das Portfolio ist skalierbar für beliebige Leistungen und ermöglicht unter anderem technologisch wieder einen weiteren Sprung nach vorn.