奔馳量產(chǎn)軸向磁通電機(jī)：超薄電機(jī)技術(shù)重塑電動汽車賽道

關(guān)注、點(diǎn)贊、轉(zhuǎn)發(fā)！更多科技資訊，持續(xù)為你帶來！

梅賽德斯-奔馳正通過大規(guī)模生產(chǎn)一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的軸向磁通電機(jī)，試圖在電動汽車領(lǐng)域確立其機(jī)械技術(shù)優(yōu)勢。這家德國汽車制造商選擇其位于柏林-馬林費(fèi)爾德的歷史工廠作為這一新型驅(qū)動系統(tǒng)的生產(chǎn)基地。該工廠始建于1902年，是梅賽德斯-奔馳品牌歷史最悠久的設(shè)施。管理層并未將其關(guān)閉，而是將其改造為生產(chǎn)高端電動汽車及先進(jìn)動力系統(tǒng)的高科技中心。

目前，大多數(shù)電動汽車普遍采用徑向磁通電機(jī)，其磁力作用方向如同自行車車輪輻條般向外輻射。梅賽德斯-奔馳正在改變這一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，大力押注軸向磁通技術(shù)。在軸向磁通設(shè)計(jì)中，電磁力沿旋轉(zhuǎn)軸方向平行流動，而非向外輻射。這一改變使內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以采用扁平的圓盤狀布局。

在具體結(jié)構(gòu)中，兩個磁性轉(zhuǎn)子從左右兩側(cè)夾住一個中央定子。這種巧妙的機(jī)械布局使工程師能夠顯著減小電機(jī)的整體尺寸，同時(shí)提升其功率輸出。

初步應(yīng)用于高性能車型

這款新電機(jī)將首次正式面市于高性能梅賽德斯-AMG GT四門轎跑車中。由于軸向磁通結(jié)構(gòu)極其纖薄，安裝在前軸上的電機(jī)寬度不足9厘米。驅(qū)動后輪的兩個電機(jī)甚至更小，每個寬度約為8厘米。工程師將這些超薄動力單元直接集成到緊湊的高性能電驅(qū)動單元中。該單元將薄型電機(jī)與小型行星齒輪箱組合，以節(jié)省寶貴的車內(nèi)空間。

盡管物理尺寸小巧，但其性能不容小覷。前軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速可超過每分鐘15,000轉(zhuǎn)。在全電動梅賽德斯-AMG GT四門轎跑車中，這套獨(dú)特的動力總成布局可產(chǎn)生強(qiáng)勁的加速性能——這款重大型性能車從靜止加速至100公里/小時(shí)僅需2.1秒。對于選擇可選“駕駛員套裝”的買家，車輛將繼續(xù)加速，最高時(shí)速可達(dá)300公里/小時(shí)。

技術(shù)起源與耐久性驗(yàn)證

這一技術(shù)的早期原型由英國公司YASA開發(fā)。梅賽德斯-奔馳的工程師將其作為研發(fā)起點(diǎn)。德國制造商看到了該技術(shù)的潛力，于2021年完全收購了YASA。在開始批量組裝前，為測試設(shè)計(jì)的耐久性，公司制造了CONCEPT AMG GT XX技術(shù)驗(yàn)證車。這款技術(shù)驗(yàn)證車在意大利納爾多測試賽道完成了一項(xiàng)耐力測試，連續(xù)行駛7天13小時(shí)。在此期間，車輛行駛里程超過40,000公里，并創(chuàng)下了25項(xiàng)不同的電動汽車長距離速度記錄。

制造挑戰(zhàn)與創(chuàng)新工藝

從原型到批量組裝是汽車行業(yè)公認(rèn)的難題。為此，柏林工廠為該項(xiàng)目建設(shè)了30,000平方米的生產(chǎn)面積，將機(jī)械分布在三個大型車間和七條生產(chǎn)線上。工人必須管理一個包含98個獨(dú)立步驟的復(fù)雜裝配流程。工程團(tuán)隊(duì)為此專門設(shè)計(jì)了65個制造步驟，其中35個工序?qū)θ蛑圃鞓I(yè)而言是全新的，最終帶來了超過30項(xiàng)新專利申請。

電機(jī)的獨(dú)特形狀給生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。工廠必須使用扁平的矩形銅線而非常見的圓形銅線來形成內(nèi)部線圈。方形截面可使工廠在狹小框架內(nèi)填充更多銅材，但高速彎折粗銅線繞過銳角而不撕裂絕緣保護(hù)層極為困難。裝配工人在狹窄的殼體內(nèi)使用自動化激光焊接精細(xì)的線端。激光必須瞬間加熱，以避免熔化緊鄰焊接點(diǎn)的塑料結(jié)構(gòu)。

另一個復(fù)雜挑戰(zhàn)涉及對塑料傳動系統(tǒng)部件進(jìn)行激光透射焊接。該工藝要求極高的幾何精度，以避免損壞周圍部件。為確?？煽可a(chǎn)，梅賽德斯-奔馳使用光學(xué)人工智能軟件實(shí)時(shí)檢查焊縫。AI相機(jī)系統(tǒng)識別每個部件的確切位置，在脆弱區(qū)域上方創(chuàng)建虛擬安全區(qū)，并引導(dǎo)激光路徑。該工藝可生成承受高油壓和巨大物理應(yīng)力的密封件。

整條裝配線中最具戲劇性的步驟被工廠工人稱為“婚禮”。在該步驟中，機(jī)械臂將中央定子下降至兩個沉重轉(zhuǎn)子盤之間。由于轉(zhuǎn)子包含永磁體，它們會以9千牛的強(qiáng)大力量相互吸引。這股磁力相當(dāng)于約900公斤的力。機(jī)器人裝配系統(tǒng)必須將定子完美穩(wěn)定地保持在磁鐵之間的精確中心平面內(nèi)，允許的誤差小于0.1毫米。一臺專用計(jì)算機(jī)程序監(jiān)控對準(zhǔn)過程，并在最后0.5秒內(nèi)發(fā)送高頻校正調(diào)整。

戰(zhàn)略意義與未來展望

這些高科技裝配線與梅賽德斯-奔馳數(shù)字工廠園區(qū)同時(shí)運(yùn)行。自2022年以來，該園區(qū)利用公司的MO360數(shù)字網(wǎng)絡(luò)測試新的制造軟件。軸向磁通電機(jī)生產(chǎn)線的啟動正值品牌歷史上的重要時(shí)刻?，F(xiàn)在已是2026年，這標(biāo)志著卡爾·本茨于1886年為其原始車輛獲得專利整整140周年。為慶祝這一里程碑，這家汽車制造商正駕駛?cè)vS級轎車前往全球140個地點(diǎn)進(jìn)行推廣巡游，活動將持續(xù)至10月。

公司高管將在今年慶祝歷史悠久的汽油車輛，并推廣CLA和GLC等主流電動車型。然而，公司的真正未來寄托在這些復(fù)雜的電動馬達(dá)上。在全球競爭中，需要高產(chǎn)量和穩(wěn)定的質(zhì)量。通過將巨額資本押注于35個未經(jīng)測試的全球裝配工藝，這家德國公司正賭其超薄電機(jī)將為高端電動汽車帶來相對于國際競爭對手的持久優(yōu)勢。