Warum sind Axialflussmotoren bei Elektroautos ein Thema von Interesse?

Axialfluss-Motoren, die bei gleichem Volumen das zwei- bis vierfache Drehmoment liefern, definieren die neue Grenze der Leistungsdichte in Elektrofahrzeugen.
Axialfluss-Motoren, die bei gleichem Volumen das zwei- bis vierfache Drehmoment liefern, definieren die neue Grenze der Leistungsdichte in Elektrofahrzeugen.

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Bei Axialflussmotoren fließt der magnetische Fluss parallel zur Rotationsachse des Motors; im Gegensatz zum radialen (Anker-)Fluss bei klassischen Radialflussmotoren verläuft er über einen scheibenförmigen Rotor in einer geraden Linie von Pol zu Pol. Dieser kurze Flussweg und der große aktive Durchmesser machen es möglich, aus demselben Volumen mehr Drehmoment und Leistung zu gewinnen; deshalb wird die Axialfluss-Architektur in leistungsorientierten Elektrofahrzeugen zunehmend diskutiert. Warum wird sie aber nicht in jedem Fahrzeug, sondern weiterhin nur in ausgewählten Modellen eingesetzt?

Die wichtigsten Punkte

  • Bei geeigneter Bauweise können Axialflussmotoren im Vergleich zu ihren Radialfluss-Pendants 2-4 Mal drehmomentdichter sein.
  • Im Laborprototypen wurden 550 kW Leistung, 13,1 kg Masse und 42 kW/kg Leistungsdichte berichtet.
  • Mercedes-Benz hat die großskalige Serienproduktion von Axialflussmotoren im Juni 2026 in Berlin-Marienfelde begonnen.
  • Thermomanagement und Fertigungskomplexität bleiben die Hauptengpässe dieser Architektur.

Was ist Axialfluss und wie unterscheidet er sich von Radialfluss?

In jedem Elektromotor tritt der magnetische Fluss aus dem Magneten aus, durchquert den Luftspalt und erreicht die Wicklungen, um auf einem geschlossenen Pfad zurückzukehren. Der Unterschied liegt in der Geometrie dieses Pfades. Beim Radialflussmotor - der heute dominierenden Topologie bei Elektrofahrzeugen - ist der Stator ein zylindrisches Paket, und der Fluss verläuft in radialer Richtung des Zylinders, also senkrecht zur Rotationsachse. Der Fluss legt einen langen Weg zurück: vom Rotorpol zum Statonzahn, vom Rückenblech (Joch) des Stators zum anderen Zahn und von dort zum anderen Rotorpol.

Beim Axialflussmotor hingegen werden Rotor und Stator zu Scheiben, die entlang der Welle nebeneinander angeordnet sind; der Luftspalt ist ebenfalls eben. Der Fluss geht direkt durch den Luftspalt von Pol zu Pol, parallel zur Achse. Dieser kurze Weg verringert den magnetischen Widerstand, hält das Magnetfeld stark und steigert Wirkungsgrad und Leistungsdichte. Da der Flussweg außerdem unidirektional ist, kann kornorientiertes Elektroblech verwendet werden; dieses Material bietet eine höhere Permeabilität und kann durch geringere Eisenverluste einen Wirkungsgradgewinn von bis zu 2 % ermöglichen.

Häufige Konfigurationen

Axialflussmaschinen werden in drei Grundanordnungen hergestellt:

  • Ein Stator - ein Rotor: Die einfachste Bauart, allerdings zwingt die einseitige magnetische Anziehung den Rotor und erfordert ein Joch.
  • Zwei Statoren - ein Rotor: Zwei Statoren umschließen den Rotor von beiden Seiten; die magnetische Anziehung wird ausgeglichen, und dies ist die häufigste Wahl bei Hochleistungsanwendungen.
  • Ein Stator - zwei Rotoren: Beseitigt den Bedarf an einem Joch; bietet eine leichtere und effizientere Struktur.

Warum kommt aus demselben Volumen mehr Drehmoment?

Drehmoment ist das Produkt aus Kraft und Radius. Beim Radialflussmotor befindet sich das aktive Material innerhalb eines zylindrischen Pakets, daher skalieren die drehmoment erzeugenden Flächen mit dem Quadrat des Durchmessers. Beim Axialflussdesign hingegen kann sich das aktive Material über eine große Fläche bis zum äußeren Radius der Scheibe erstrecken, und das Drehmoment steigt mit der dritten Potenz des Rotordurchmessers. Bei gleichem eingebautem Volumen sind auch die magnetische Fläche und die Kühlfläche größer.

Rechnen wir mit Zahlen: Je nach Motor können Axialflussmotoren zwei- bis viermal drehmomentdichter sein als Standard-Radialflussmotoren. Das beeindruckendste Prototyp-Beispiel ist 550 kW (738 PS) leistend und nur 13,1 kg schwerer Motor: 42 kW/kg Leistungsdichte, der bisher höchste angekündigte Wert. Zum Vergleich: Der 500-kW-Motor eines auf Reichweite und Effizienz ausgerichteten Wettbewerbers wiegt 31,4 kg und liegt bei 16 kW/kg. Ein der Serienproduktion näheres Beispiel fällt bescheidener aus: ein stapelbarer Motor mit 37 kg, 800 Nm Drehmoment und 98 mm axialer Länge, der eine Dichte von über 5 kW/kg bietet.

MotorSpitzenleistungMasseLeistungsdichte
Axialfluss-Prototypmotor (2025)550 kW13,1 kg42 kW/kg
Radialfluss-Referenzmotor (Oberklasse)500 kW31,4 kg16 kW/kg
Auf Serienproduktion ausgerichteter Axialflussmotor-37 kg>5 kW/kg
Axialflussmotor der Luftfahrtklasse (Beispielbereich)--4,58–5,02 kW/kg

Das Bild aus der Tabelle ist klar: Der Axialfluss liegt bei der Spitzenleistungsdichte deutlich vorn; doch dieser Vorteil gilt nicht für jede Drehzahl und jeden Betriebspunkt. Bei niedriger Drehzahl bietet der Axialfluss ein besseres Drehmoment, während der Radialfluss bei hoher Drehzahl mehr Leistung erzeugen kann. Außerdem ist der Axialfluss nicht automatisch in jedem Betriebspunkt effizienter; die Effizienz hängt vom Design, den Materialien, der Geschwindigkeit und der Kühlstrategie ab.

Warum Axialflussmotoren bei Elektroautos ein Thema sind?

Weil konkrete Produkte im Performancesegment bereits auf dem Weg sind. Mercedes-AMG GT 4-Touring Coupe, eine der ersten Serienanwendungen mit Axialflussmotoren, sticht hervor; angekündigt wurde, dass die Variante mit drei Axialflussmotoren 860 kW (1.169 PS) Spitzenleistung erzeugt. Das Unternehmen hat im Juni 2026 in der Fabrik Berlin-Marienfelde die Großserienproduktion dieser Motoren aufgenommen und erklärt, dass die Fertigung außergewöhnliche Präzision, Prozesszuverlässigkeit und Automatisierung erfordert. In der Konzeptphase wurde bekannt gegeben, dass die Motoren des drei Axialflussmotoren tragenden AMG GT XX Concept eine dreifache Leistungsdichte und ein Drittel weniger Masse aufweisen; die AMG.EA-Plattform kombiniert diese Motoren mit direkt gekühlten Batteriezellen.

Der zweite Grund ist die Verpackungsfreiheit, die die Topologie bietet. Axialflussmotoren können als flache Scheiben gestapelt werden; eine kurze axiale Länge von etwa 98 mm ermöglicht einen Motor, der tief im Antriebsstrang eingebettet ist. Dieselbe Geometrie ist auch für Radnabenmotoren attraktiv: Dank ihrer geringen Masse, die die verteilten Massen in der Aufhängung nicht übermäßig erhöht, gilt der Axialfluss als einer der stärksten Kandidaten für die Radnabenarchitektur - wobei es auch konkurrierende Entwickler gibt, die an bürstenlosen, zweirotorigen Radialfluss-Radmotoren arbeiten, und diese Architekturdebatte läuft weiter.

Der dritte Bezugspunkt ist die Luftfahrt. Ein elektrisches Geschwindigkeitsrekordflugzeug flog mit drei Axialflussmotoren; Motorenlieferanten arbeiten mit Zielen von 50 kW/kg für die Flugzeugklasse. Die Hinwendung von Automobil- und Luftfahrtindustrie zu derselben Topologie vergrößert das Interesse der Engineering-Community und die Neugier der Öffentlichkeit.

Auf den Spuren von YASA

YASA - der Name stammt von der Yokeless and Segmented Armature Architektur und gehört heute zu Mercedes-Benz - ist der sichtbarste Name des Axialflusses in der Automobilbranche. Seine Motoren wurden in Koenigsegg Regera, Ferrari SF90 Stradale und 296 GTB, Lamborghini Revuelto und McLaren Artura in hybriden und elektrischen Performance-Fahrzeugen eingesetzt; Jaguar C-X75 fand sich auch im Konzept wieder. Dass all diese Fahrzeuge im Performance-Segment angesiedelt sind, ist kein Zufall: Die Technologie ist noch teuer und schwer zu fertigen, daher hält sie zunächst im oberen Segment Einzug.

Hürden vor der Serienproduktion

Aksiyel akı motorların henüz her garajda olmamasının sebebi mühendislik zekâsı değil, onlarca yıllık üretim zincirine sahip radyal akı rakiplerinin olgunluğudur.

Der elektromagnetische Vorteil ist das eine; ihn auf Hunderttausende Einheiten zu skalieren, ist das andere. Es gibt konkrete Gründe, warum der Axialfluss noch nicht frei gesetzt werden konnte:

  • Mechanische Grenzen: Die breite Rotorscheibe erzeugt hohe Trägheit und erhebliche Zentrifugalkräfte; sie kann die maximale Drehzahl begrenzen. Rotorscheiben müssen mechanischen Belastungen und strengen Luftspalt-Toleranzen standhalten.
  • Fertigungsgenauigkeit: Ebenheit, Konzentrizität, Wuchtung und Toleranzkontrolle sind kritischer als beim Radialfluss. Keilförmige Segmente können zu ungleichmäßiger Flussverteilung führen, und sich zur Mitte hin verjüngende Segmente schränken den Wickelraum ein.
  • Kosten: Teure Verklebungs- und Fügeprozesse haben verhindert, dass viele Konzepte die Serienproduktion erreichen. Automobilhersteller warten für die Serienproduktion auf den Nachweis langfristiger Zuverlässigkeit.
  • Reifegradius: Radialflussmotoren haben eine jahrzehntelange Produktionskette mit zahlreichen Lieferanten; die Produktionsausrüstung für den Axialfluss ist dagegen weniger ausgereift.

Wärmemanagement: Die bindende Einschränkung

Die kompakte axiale Konfiguration verkleinert die Fläche zur Wärmeableitung. Für die Dauerleistung wird das Wärmemanagement in der Fachliteratur als benannte bindende Einschränkung beschrieben; aufgrund der hohen Wärmedichte wird an Flüssigkeitskühllösungen gearbeitet. Eine größere Kühlfläche bei gleichem Volumen bietet einen Vorteil, aber die Geometrie der Wärmequellen unterscheidet sich vom Radialfluss, und die Platzierung der Kühlkanäle in der Scheibenebene stellt eine separate Designherausforderung dar. Praktische Folge: Axialflussmotoren geben ihre Spitzenleistung problemlos über kurze Zeiträume ab, ihre Dauerleistung wird jedoch durch die thermische Grenze bestimmt.

Rastmoment und Akustik

Bei permanentmagneterregten Axialmotoren kann das Rastmoment - die Drehmomentwelligkeit, die durch die Tendenz des Rotors entsteht, sich an den Statorkranzen der Magnete auszurichten - eine Quelle für Vibrationen und akustisches Rauschen bei niedrigen Drehzahlen sein. Reduktionstechniken wie alternierende Magnetpolbreiten sind verfügbar; dies ist eine zusätzliche Ebene der Designoptimierung, die zu den Fertigungstoleranzen hinzukommt.

Aktuelle Entwicklungen und unbewiesene Grenzen

Die Frontlinie der Architektur weitet sich. Im Juni 2026 erreichten chinesische Forscher bei 18.000 U/min 25,73 kW/kg'a ulaşma und eine axiale Bauruimenreduzierung mit etwa 50 % Gewichtsvorteil gegenüber herkömmlichen Motoren berichtet; diese Zahlen beruhen jedoch auf noch nicht unabhängig bestätigten Zweitberichten. Auch Behauptungen wie 0-100-km/h-Beschleunigungszeiten, die in sozialen Medien kursieren, warten auf eine offizielle Bestätigung. Auf der Luftfahrtseite gibt es hingegen solidere Schritte: Im Jahr 2025 kündigte ein Entwickler von Frachtluftfahrzeugen offiziell an, Motoren von einem spezialisierten Axialfluss-Motorenlieferanten beziehen zu werden.

Topologieexperten haben eine wichtige Warnung: Die Frage, ob Axialfluss elektromagnetisch überlegen ist, ist für sich genommen die falsche Frage. Der Motor ist ein Systemelement; wenn er zusammen mit Wechselrichter, Kühlung, Getriebe und Produktionskosten keinen Systemwert schafft, stellt sich der Vorteil nicht automatisch ein. Deshalb erwarten die meisten Analysten, dass der Radialfluss das Mainstream-Arbeitstier bleiben wird, während der Axialfluss in Performance- und Nischensegmenten an Boden gewinnen wird.

Fazit: Der Vorteil ist real, der Weg ist lang

Die Axialfluss-Architektur stützt sich auf der physikalischen Seite auf eine berechtigte Begründung: kurzer Flussweg, großer aktiver Durchmesser und ein Drehmoment, das mit der dritten Potenz des Durchmessers wächst. Prototypenwerte von bis zu 42 kW/kg zeigen, dass dieser Vorteil keine Geschichte ist. Aber dieselbe Physik bringt auch einen breiten Rotor, ein anspruchsvolles Thermomanagement und strenge Fertigungstoleranzen mit sich. Das Ergebnis sieht heute so aus: Radialflussmotoren tragen den Mainstream mit Wirkungsgrad, Kosten und Fertigungsreife; der Axialfluss schreitet überall dort, wo hohes Drehmoment und Leistungsdichte entscheidend sind - bei Performanc automobilen, In-Wheel-Architekturen und der elektrischen Luftfahrt - als starke Alternative voran. Die von Mercedes-Benz im Jahr 2026 gestartete Großserienfertigung wird der erste ernsthafte Test für den Prozess sein, in dem die Topologie die Nische verlässt.

Quellen