In Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnik werden NdFeB-Permanentmagnete üblicherweise am Rotor eines Permanentmagnet-Synchronmotors (PMSM) montiert. Fließt Strom durch die Statorwicklung und erzeugt so ein rotierendes Magnetfeld, interagiert das dem Permanentmagneten innewohnende Magnetfeld mit diesem und erzeugt ein Drehmoment, das den Rotor zur Rotation antreibt – genau dieser physikalische Vorgang findet statt, wenn man auf das Tor tritt. Daher werden Seltenerd-Permanentmagnete auch als das „unsichtbare Herz“ von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnik bezeichnet.

Seltenerd-Permanentmagnete: der „Magnetkönig“ moderner Motoren

Die Geschichte der Entwicklung von Seltenerd-Permanentmagneten lässt sich als Evolution der Materialwissenschaft beschreiben. Von den ersten natürlichen Magneten über AlNiCo-Magnete im frühen 20. Jahrhundert bis hin zu Ferrit-Permanentmagneten im Jahr 1947 strebten die Menschen stets nach stärkeren magnetischen Eigenschaften. Die eigentliche Revolution ereignete sich 1983 mit der Entwicklung des Seltenerd-Permanentmagnetmaterials Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) der dritten Generation.

Warum wird Neodym-Eisen-Bor als „König der Permanentmagnete“ bezeichnet? Sein magnetisches Energieprodukt ist 10- bis 15-mal höher als das von Ferrit, 5- bis 8-mal höher als das herkömmlicher elektrischer Anregungsmaterialien und wird nur von supraleitenden Anregungsmaterialien übertroffen. Dieses Material verfügt über eine extrem hohe Remanenz und Koerzitivfeldstärke sowie eine starke Anti-Entmagnetisierungsfähigkeit und ermöglicht es dem Motor, auf kleinerem Raum ein starkes Magnetfeld zu erzeugen.

Warum ist es für Fahrzeuge mit neuer Energie notwendig?

Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftstofffahrzeugen stellen Fahrzeuge mit alternativer Antriebstechnologie strenge Anforderungen an den Antriebsmotor: hohe Leistung, geringe Größe, geringes Gewicht und hoher Wirkungsgrad. Synchronmotoren mit Seltenerd-Permanentmagneten erfüllen diese Anforderungen perfekt:

Effizienzkönig: Die Effizienz kann bis zu 97 % erreichen, was 6 % höher ist als die Effizienz des Induktionsmotors, den Tesla in den Anfangstagen verwendete, was sich direkt in einer größeren Reichweite niederschlägt.

König der Leistungsdichte: Geringe Größe, geringes Gewicht und Leistungsdichte übertreffen andere Motortypen bei weitem und ermöglichen so eine flexiblere Fahrzeuggestaltung.

Präzise Steuerung: Hohe Geschwindigkeitsregelungsgenauigkeit, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und gleichmäßige und unmittelbare Leistungsreaktion.

Im Gegensatz dazu sind Wechselstrom-Induktionsmotoren zwar günstig und temperaturbeständig, weisen aber eine geringe Leistungsdichte auf. Geschaltete Reluktanzmotoren sind zwar günstig, verursachen aber hohe Geräusch- und Vibrationsgeräusche. In Bezug auf die Gesamtleistung sind Synchronmotoren mit Seltenerd-Permanentmagneten zweifellos die optimale Lösung für aktuelle Antriebsmotoren für Fahrzeuge mit alternativer Antriebstechnik.

Untersuchungen zufolge verbraucht jedes New Energy Vehicle durchschnittlich 2,5 kg NdFeB-Permanentmagnet Materialien. Mit dem explosiven Wachstum von Fahrzeugen mit neuer Energie:

Im Jahr 2025 wird die weltweite Nachfrage nach Seltenerdmagneten für Fahrzeuge mit alternativer Energie voraussichtlich 30.000 Tonnen erreichen.

Die durchschnittliche Wachstumsrate der Nachfrage nach Seltenerdmagneten beträgt zwischen 2021 und 2025 über 35 %, und Fahrzeuge mit neuer Energie tragen etwa 60 % zum Wachstum bei.

Obwohl Seltenerd-Permanentmagnete klein sind, sind sie zu einem unverzichtbaren „Industrievitamin“ für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben geworden. Im Bereich der Fahrzeuge mit alternativen Antrieben hat sich der Wettbewerb von der Anwendungsebene auf die Grundlagenforschung verlagert. Mit seinen Vorteilen bei Seltenerdressourcen und Verarbeitungstechnologie macht China diese strategische Ressource zu einem Dreh- und Angelpunkt für die Definition des zukünftigen Paradigmas der Automobiltechnologie.