LONDON (IT BOLTWISE) – Der indische Startup Vimag Labs stellt mit der „Virtual Magnet Synchronous Motor“ (VMSM) eine drahtlos erregte Antriebstechnologie für EVs in den Mittelpunkt. Die Idee: Statt seltener Erdmagnete arbeitet der Rotor mit kupfernen Wicklungen, die per induktivem Energieübertrag im Rotor aktiviert werden. Software regelt dabei die Rotor-Erregung und den Statorstrom in Echtzeit, um Effizienzverluste besonders im Field-Weakening-Bereich zu dämpfen. Vimag Labs will die Kontrolle von standardnahen Motorcontrollern schrittweise in Richtung eigener Halbleiter verlagern und plant erste On-Road-Validierungen innerhalb der nächsten Monate.
In modernen Elektrofahrzeugen sind Permanent-Magnet-Synchronmotoren (PMSMs) vor allem wegen ihrer hohen Effizienz, Drehmomentdichte und Leistungsdichte verbreitet. Genau diese Stärken bringen aber einen Hersteller in Abhängigkeit von seltenen Erden – und sie erzwingen gleichzeitig technologische Kompromisse, weil Magnete physikalische Grenzen haben. Wenn die Rotor-Magnete thermisch über eine kritische Temperatur hinaus geraten oder im Hochdrehzahlbetrieb in die Feldschwächungsregion geraten, sinkt die Effizienz und der Betrieb wird komplex. Vimag Labs versucht, diesen Engpass an zwei Stellen gleichzeitig zu adressieren: mit einer Rotor-Erregung ohne Permanentmagnete und mit einem Regelkonzept, das die Motorphysik dynamisch an unterschiedliche Fahrsituationen anpasst.
Der Kern der von dem Startup entwickelten Virtual Magnet Synchronous Motor (VMSM) besteht aus einem „virtuellen Magneten“, der nicht als dauerhaftes Magnetfeld im Rotor steckt, sondern als elektromagnetische Erregung entsteht. Technisch ersetzt der Rotor die Permanentmagnete durch kupferne Wicklungen, die über induktiven Energieübertrag drahtlos mit Strom versorgt werden. Im Ergebnis bleibt der Stator weitgehend konventionell – die neue Komplexität wandert in die Elektronik und in die Regelalgorithmen. Damit entfällt im Unterschied zu extern erregten Synchronmaschinen mit Bürsten oder Schleifringen die mechanische Kontaktierung im Antriebsstrang, die sonst Verschleiß, elektrische Geräusche und Wartungsaufwand verursachen kann. Gleichzeitig rückt das System näher an eine Architektur heran, bei der der Rotor vor allem „Aktor“ ist, während die Software die eigentliche magnetische Arbeitsweise definiert.
Aus Sicht der Antriebsauslegung ist die Reduktion von Magnetrisiken nur der erste Teil der Gleichung. Vimag Labs argumentiert, dass Permanentmagnete mehrere Belastungsfaktoren gleichzeitig mitbringen: Thermische Limitierungen, Effizienzverluste bei Feldschwächung und Designzwänge bei Kühlung und Packaging. Im Hochgeschwindigkeitsbetrieb steigt zudem die Gegen-Elektromotorische Kraft (Back-EMF) so weit, dass Regler in die Feldschwächungsregion ausweichen müssen. Dort arbeitet der Controller bewusst gegen das Magnetfeld des Rotors, um höhere Drehzahlen überhaupt zu ermöglichen; die Folge sind allerdings ein zusätzlicher Leistungsbedarf und geringere Effizienz. Die VMSM-Ansatzvariante setzt genau an dieser Stelle an: Die Erregung des „virtuellen Magneten“ kann softwareseitig über den Rotorstrom kontrolliert werden, statt von einem fest eingebauten Magnetfeld abhängig zu sein. Laut Vimag Labs lassen sich so Effizienzvorteile vor allem oberhalb der Feldschwächungsregion realisieren; bei niedrigeren Drehzahlen greift das Startup zusätzlich auf spezielle Steuerverfahren zurück, die unter anderem die Stromverteilung und magnetische Sättigung adressieren sollen.
Besonders interessant ist dabei, wie stark die Regelung als eigenständiges Teilsystem in den Vordergrund rückt. Die Software bestimmt kontinuierlich, wie viel Rotor-Erregung und Statorstrom für einen Betriebszustand benötigt werden. Vimag Labs beschreibt Berechnungen, die in Echtzeit mit Update-Raten von über 20 kHz laufen; dabei kombiniert das System logikbasierte Algorithmen mit Regressionsmodellen und maschinellem Lernen, um eine effiziente Kombination aus Rotormagnetfeld und Statordrehmoment zu treffen. In der Praxis bedeutet das: Der Controller entscheidet dynamisch, ob bei einer Laständerung mehr Drehmoment über den Stator aufzubauen ist oder ob das elektromagnetische Feld im Rotor stärker justiert werden sollte. Die Validierung erfolgt bislang über standardisierte Automotive-Drive-Cycles, darunter der Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle (WLTC). Nach Angaben des Startups liegt die Drive-Cycle-Effizienz bei der VMSM im Vergleich zu PMSMs „vergleichbar“ und in einzelnen Fällen leicht darüber; gleichzeitig nutzt das Unternehmen dies, um ein kleineres Motordesign für die gleiche Leistung zu ermöglichen.
Ein weiterer Punkt ist die Systementwicklung: Vimag Labs beschreibt, dass das Team nicht einfach existierende Motorentwürfe nachgebaut hat, sondern eigene Design- und Validierungswerkzeuge erstellen musste. Hintergrund ist, dass es laut Darstellung kein kommerzielles Softwarepaket gab, das die besondere Architektur direkt abbildet. Der erste funktionsfähige Prototyp entstand demnach um 2021 oder 2022; er sei noch nicht produktionsreif gewesen, habe aber die grundlegende Physik überzeugend demonstriert. Für den Übergang in ein Fahrzeugumfeld behält das Startup außerdem die üblichen Herstellungswege für Motoren bei und integriert die drahtlos erregte Funktion primär in die Regel- und Leistungselektronik. Damit bleibt die Umstellung für Fertigungsstätten eher eine Frage von Elektronik und Kalibrierung statt eine komplette Neuausrichtung von Prozessketten.
In der Umsetzung zeigt sich dann, warum die VMSM-Strategie zwangsläufig mit Halbleitern zusammenwächst. Vimag Labs setzt zunächst auf standardnahe Automotive-Motor-Control-Mikrocontroller, optimiert aber die Software so, dass Speicherbedarf und Rechenzeit begrenzt bleiben. In manchen Fällen greift das Startup statt rein deterministischer Rechnungen auf KI-Ansätze zurück, um die Berechnungen effizienter zu machen. Parallel plant das Unternehmen, die Regelungsfunktionen in spezialisierte Chips zu überführen, weil klassische Motorcontroller viele Hardwarefunktionen enthalten, die für die VMSM nicht zwingend gebraucht werden – was Kosten und Board-Fläche erhöhen kann. Die technische Roadmap reicht laut Darstellung von der Bewertung von Custom-SoCs über RTL-Implementierung und FPGA-Validierung bis hin zu proprietären Silizium-Varianten. Gleichzeitig nennt das Startup als Entwicklungsstand eine Technologie-Reife (TRL) von etwa 8 nach hunderten Stunden an Prüfstand- und Fahrzeugtests; die Kundenseite soll in den nächsten Monaten mit On-Road-Validierungen beginnen.
Damit steht die VMSM-Technologie an einer strategisch spannenden Stelle im EV-Markt: Sie versucht, die Lieferkettenabhängigkeit von Permanentmagneten zu reduzieren, ohne die Formfaktoren für OEMs komplett zu sprengen. Vimag Labs arbeitet primär mit Original Equipment Manufacturers (OEMs) und kooperiert zusätzlich mit ausgewählten Tier-1-Lieferanten. Als erste Produktionsmärkte nennt das Startup Indien, während in Europa Programme laufen und in den USA Gespräche fortschreiten sollen. Inhaltlich bleibt die Differenzierung nicht auf der Motormechanik stehen, sondern soll zunehmend in Elektronik und Halbleiter verlagert werden; genau dort entstehen häufig die langfristigen Kostenvorteile und die schwierigere Nachahmbarkeit. Für Entscheider bedeutet das: Wer in den nächsten Jahren Motorsteuerung aufrüstet, könnte künftig weniger über „den besten Motor“ diskutieren, sondern stärker darüber, wie flexibel und effizient sich Steuer- und Erregungskonzepte in die Chip- und Softwarearchitektur integrieren lassen.
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