Trends in the development of modern electric motors: challenges, difficulties and results

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Background: The future of the industry is tied to the adoption of innovative materials and technologies, as well as reducing reliance on rare-earth elements. It is essential to assess current trends to address challenges such as the shortage of rare-earth materials, stringent energy efficiency requirements, and constraints on the weight and size of electric machines in electrified vehicles.

Aim: Analysis of trends in modern engineering technologies and practices that allow reducing production costs and enhancing the energy efficiency of electric motors.

Methods: The research methodology is based on a systematic literature review, qualitative analysis, and meta-analysis of the available data.

Results: Scientific works were analyzed to identify key trends in the development of modern traction electric motors. An expert-analytical assessment of approaches and optimal methods for cost reducing in the production of electric motors for electrified vehicles is proposed.

Conclusion: The prospects of electric motors evolution are related to the implementation of innovative materials and technology. The growing development and adoption of axial flux machines demonstrate significant progress in the industry. However, further research is needed to overcome existing limitations, including the shortage of rare-earth materials and constraints related to motor size and weight.

About the authors

Pavel I. Zherdev

Central Scientific and Research Automobile and Automotive Engines Institute NAMI

Author for correspondence.
Email: pavel.zherdev@nami.ru
ORCID iD: 0009-0004-1002-0256
SPIN-code: 2857-7951

1st grade design engineer of the Electronic Devices Center

Russian Federation, Moscow

Rinat Sh. Biksaleev

Central Scientific and Research Automobile and Automotive Engines Institute NAMI

Email: rinat.biksaleev@nami.ru
ORCID iD: 0009-0004-0199-9394
SPIN-code: 5186-4044

Cand. Sci. (Engineering), lead engineer of the Scientific and Educational Center

Russian Federation, Moscow

Kirill E. Karpukhin

Central Scientific and Research Automobile and Automotive Engines Institute NAMI

Email: kirill.karpukhin@nami.ru
ORCID iD: 0000-0002-6192-7817
SPIN-code: 8926-2694

Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Project Director of the Project Management Center

Russian Federation, Moscow

References

  1. Tuan NKh, Karpukhin KE, Terenchenko AS, Kolbasov AF. World Trends in the Development of Vehicles with Alternative Energy Sources. ARPN Journal of engineering and applied sciences. 2018;13(7):2535–2542. CODEN: JEASHK
  2. Terenchenko AS, Karpukhin KE, Shorin AA, Sklyarinskiy SF. Optimization of losses in traction asynchronous motor as a part of combined power plant. Scientific, technical and industrial journal «Vestnik Mashinostroeniya». 2014:12–14. (In Russ.) EDN: UYZOVP
  3. Leonard TC. Principles of Electric Machines and Power Electronics. 3rd ed. Hoboken: Wiley; 2014. 672 p.
  4. Mom G. The Electric Vehicle: Technology and Expectations in the Automobile Age. Baltimore: Johns Hopkins University Press; 2004. 416 p.
  5. Mom G. The Electric Vehicle: Technology and Expectations in the Automobile Age. New Brunswick: Rutgers University Press; 2000. 320 p.
  6. Sperling D, Gordon D. Two Billion Cars: Driving Toward Sustainability. Oxford: Oxford University Press; 2009. 368 p.
  7. Carlson WB. Tesla: Inventor of the Electrical Age. Princeton: Princeton University Press; 2013. 520 p.
  8. Global EV sales grow by 18% in 2025 vs 2024. [internet] Accessed: 27.02.2025. Available from: https://rhomotion.com/news/global-ev-sales-grow-by-18-in-2025-vs-2024/
  9. Boldea I, Nasar SA. Electric Drives. CRC Press; 2010. 472 p.
  10. Fitzgerald AE, Kingsley C, and Umans SD. Electric machinery. 5th ed. McGraw-Hill. New York; 2003. 620 p.
  11. Krishnan R. Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives. CRC Press; 2017. 584 p.
  12. Hanselman DC. Brushless Permanent Magnet Motor Design. 2nd ed. Magna Physics Publishing; 2006. 408 p.
  13. Hughes A. Electric Motors and Drives: Fundamentals, Types and Applications. 4th ed. Newnes; 2013. 384 p.
  14. Infineon Technologies. BLDC Motor Control Overview. Infineon Technologies, 2020. [internet] Accessed: 23.05.2025. Available from: https://www.infineon.com
  15. Magnax NV. Axial Flux Motor Technology Whitepaper. Magnax, 2022. [internet] Accessed: 23.05.2025. Available from: https://www.magnax.com
  16. YASA Motors Ltd. Technical Specifications and Whitepapers. YASA, 2021. [internet] Accessed: 23.05.2025. Available from: https://www.yasamotors.com
  17. Tuma J, Novak M, Prokop J. Axial Flux vs. Radial Flux Motors for Electric Vehicles. IEEE Transactions on Industry Applications. 2021;57(6):6198–6207. doi: 10.1109/TIA.2021.3105216
  18. Oliver B. An Innovative EV Motor Used by Lamborghini, McLaren, and Ferrari Is Being Mass-Produced by Mercedes. WIRED. [internet] Accessed: 28.02.2025. Available from: https://www.wired.com/story/yasa-motors-mercedes-axial-flux-2024/
  19. Malyshev AV. Modeling the vector control system of the axial flux permanent magnet motor. Scientific and technical journal «Izvestia Transsiba». 2023;53(1):121–130. (In Russ.) EDN: GUCPVR
  20. Edmondson J, Siddiqi S, Takahashi M. Electric Motors for Electric Vehicles 2025–2035: Technologies, Materials, Markets, and Forecasts. IDTechEx Ltd. [internet] Accessed: 28.02.2025. Available from: https://www.idtechex.com/en/research-report/electric-motors-for-electric-vehicles-2025-2035-technologies-materials-markets-and-forecasts/1031
  21. Havel A, Sobek M, Stepanec L, Strossa J. Optimization of Permanent Magnet Parameters in Axial Flux Rotary Converter for HEV Drive. Energies. 2022;15(3):724. doi: 10.3390/en15030724
  22. Celik E, Gor H, Ozturk N, Kurt E. Application of artificial neural network to estimate power generation and efficiency of a new axial flux permanent magnet synchronous generator. Int. J. Hydrog. Energy. 2017;42(28):17692–17699. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.01.168
  23. Polat M, Yildiz A, Akinci R. Performance Analysis and Reduction of Torque Ripple of Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Motor Manufactured for Electric Vehicles. IEEE Transactions on Magnetics. 2021;57(7):1–9. doi: 10.1109/TMAG.2021.3078648
  24. Nakahara A, Deguchi K, Kikuchi S, Enomoto Y. Comparative electrical design of radial-and axial-flux permanent magnet synchronous machines under space limitation. International Conference on Electrical Machines (ICEM) IEEE. 2014:422–428. doi: 10.1109/ICELMACH.2014.6960215
  25. Chumakov KA. Electric motors using the example of Tesla Model S: Advantages and disadvantages. XXVII Agro-industrial Forum of the South of Russia. 2024:131–135. (In Russ.) doi: 10.23947/interagro.2024.131-134
  26. Automotive E-Axle Market Research Covering Growth Analysis and Industry Trends with Forecast 2032. [internet] Accessed: 01.03.2025. Available from: https://contentenginellc.com/2024/02/18/automotive-e-axle-market-research-covering-growth-analysis-and-industry-trends-with-forecast-2032-dana-incorporated-gkn-robert-bosch-gmbh-schaeffler-ag-zf-friedrichshafen-ag/

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Latest data on electric vehicles worldwide sales.

Download (164KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Specific indicators of electric motors with different design.

Download (197KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».