Seltene Erden gelten als Schlüsselrohstoffe moderner Elektromotoren – doch ihr Abbau ist teuer, umweltschädlich und ihre Lieferkette politisch hoch volatil. Forschende am Institut für Elektrische Energiewandlung (IEW) der Universität Stuttgart haben nun eine Alternative entwickelt: die induktiv elektrisch erregte Synchronmaschine (iEESM) – ein Elektromotor, der vollständig ohne Permanentmagnete und damit ohne Seltene Erden auskommt.
Neuartiger Elektromotor ohne Seltene Erden
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Am Institut für Elektrische Energiewandlung (IEW) der Universität Stuttgart wird seit über einem Jahrzehnt an einer zukunftsweisenden Technologie gearbeitet: der induktiv elektrisch erregten Synchronmaschine (iEESM). Dieser innovative Elektromotor kommt vollständig ohne Permanentmagnete aus – und somit auch ohne den Einsatz Seltener Erden. Ursprünglich als von der Vector Stiftung gefördertes Forschungsprojekt gestartet, findet die Entwicklung heute unter anderem im Rahmen des InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) eine vielversprechende Fortsetzung.
Technologische Reife und breite Einsatzmöglichkeiten
Anders als herkömmliche Synchronmotoren nutzt die iEESM stromerregte Rotorwicklungen. Nach mehr als zehn Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit können inzwischen Leistungsdichten erzielt werden, die ähnlich hoch sind wie bei permanentmagneterregten Synchronmaschinen (PMSM). "Diese Maschine kann in allen Fahrzeug- und Leistungsklassen eingesetzt werden – vom Kleinwagen über Lkw und Elektroschiffe bis hin zu Schienenfahrzeugen und Industrie-Robotern. Sie bietet die Flexibilität, die wir für die Mobilität von morgen brauchen. Aktuell liegt unser Fokus auf dem Pkw-Segment, um dort permanentmagneterregte Synchronmaschinen abzulösen", sagt Professorin Nejila Parspour, Institutsleiterin des Instituts für Elektrische Energiewandlung.
Förderung lokaler Wertschöpfung
"Unsere Innovationen stärken den Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg und verringern unsere Abhängigkeit von globalen Rohstoffrisiken und Lieferketten. Immerhin basieren derzeit rund 20 % der Wertschöpfung im verarbeitenden Gewerbe auf Produkten mit Seltenen Erden", betont Dr. Max Hoßfeld, Geschäftsführer des InnovationsCampus Mobilität der Zukunft. "Der Verzicht auf Seltene Erden senkt die Kosten und stärkt lokale Lieferketten und die Produktionssicherheit." Als baden-württembergische Forschungsplattform mit der Vision einer nachhaltigen Mobilität hat der ICM den klaren Anspruch, Innovationen aus der Forschung auch in die Anwendung zu bringen. Im konkreten Fall ist der Weg zum realen Einsatz bereits geebnet: Erste Patente der iEESM wurden 2024 an einen regionalen Zulieferer verkauft.
Vorteile der iEESM auf einen Blick
- Weniger Abhängigkeit von geopolitisch sensiblen Rohstoffen und damit Produktionssicherheit durch resiliente, lokale Lieferketten
- Höhere Nachhaltigkeit und potentiell geringere Kosten
- Höhere Ressourceneffizienz
- Verschleißfrei ohne Schleifringe – wartungsarm und langlebig
Bedeutung für den Industriestandort Baden-Württemberg
Die Entwicklung der iEESM-Technologie bietet für Baden-Württemberg als Industriestandort mit starker Automobil- und Maschinenbauausrichtung neue technische Möglichkeiten. Durch den Verzicht auf Magnete und damit auf kritische Rohstoffe wie Seltene Erden kann die Abhängigkeit von globalen Lieferketten verringert und die Versorgungssicherheit erhöht werden. Gleichzeitig eröffnet die lokale Verwertung wissenschaftlicher Erkenntnisse Potenziale für eine widerstandsfähigere und ressourcenschonendere Mobilität. Die iEESM steht damit exemplarisch für einen technologiegetriebenen Ansatz, der Innovation und Nachhaltigkeit miteinander verbindet.