Mercedes-Benz переписывает правила с аксиально-поточным мотором
Обсуждение электромобилей обычно сосредоточено на размере экрана, скорости программного обеспечения или емкости батареи, однако настоящая инженерная революция происходит глубоко внутри шасси. Мерседес-Бенц стремится доказать свое механическое превосходство, начав крупносерийное производство необычного электродвигателя. Немецкий автопроизводитель выбрал свою историческую площадку Берлин-Мариенфельд для производства этой новой силовой установки. Основанная еще в 1902 году, эта фабрика является старейшей в долгой истории бренда. Вместо закрытия завода руководство превратило его в высокотехнологичный центр премиальных электромобилей и передовых технологий привода.
Большинство современных электромобилей на дорогах сегодня используют традиционные радиально-поточные моторы. В таких установках магнитные силы действуют наружу подобно спицам велосипедного колеса. Mercedes отходит от стандартной отраслевой практики, делая ставку на технологию аксиального потока. В конструкции аксиального потока электромагнитная сила течет параллельно вращающемуся валу, а не расходится наружу. Это позволяет разместить внутренние компоненты в плоской, дисковой компоновке.
Как видно из приведенного выше изображения, два магнитных ротора заключают центральный статор слева и справа. Такая хитроумная механическая конструкция позволяет инженерам значительно уменьшить общий размер двигателя и одновременно увеличить выходную мощность.
Новый мотор официально дебютирует на рынке внутри высокопроизводительного Mercedes-AMG GT четырехдверного купе. Благодаря тонким размерам аксиальной архитектуры электрический мотор, установленный на передней оси, имеет ширину всего около 9 см. Электрические моторы, приводящие задние колеса, даже меньше, каждая из них примерно 8 см шириной. Инженеры размещают эти тонкие силовые агрегаты непосредственно внутрь компактной Высокоэффективной Электродвигательной Установки. Этот блок объединяет тонкие двигатели вместе с небольшим планетарным редуктором для экономии ценного пространства.
Водители не должны путать небольшой физический размер этих двигателей с недостатком производительности. Передний осевой двигатель вращается с высокой скоростью свыше 15 000 оборотов в минуту. Работая совместно внутри полностью электрического Mercedes-AMG GT четырехдверного купе, уникальная силовая установка обеспечивает интенсивное ускорение — тяжелый спортивный автомобиль разгоняется до 100 км/ч менее чем за 2,1 секунды. Для покупателей, выбравших опциональный пакет водителя, максимальная скорость достигает 300 км/ч.
Британская компания YASA создала ранние прототипы, которые инженеры Mercedes использовали в качестве отправной точки. Немецкий производитель увидел достаточно потенциала в технологии, чтобы полностью приобрести YASA в 2021 году. Чтобы проверить долговечность дизайна перед началом массового производства, компания построила демонстрационный автомобиль CONCEPT AMG GT XX. Эта технология прошла испытание на выносливость на итальянском треке Нардо, где она непрерывно работала в течение 7 дней и 13 часов. Автомобиль преодолел более 40 000 км во время пробега и установил 25 отдельных рекордов дальности для электромобилей.
Переход от прототипа к массовому производству — головная боль в автомобильной промышленности. Чтобы справиться с этим, завод в Берлине выделил 30 000 квадратных метров площади под проект, разместив оборудование в трех огромных залах и семи производственных линиях. Рабочим приходится управлять сложнейшим процессом сборки, включающим 98 отдельных этапов. Инженерный отдел разработал 65 из этих производственных процессов специально для бренда, и 35 из них совершенно новые для глобальной производственной индустрии, что привело к подаче более 30 новых заявок на патенты.
Особая форма мотора создает серьезные производственные проблемы для сборочного цеха. Завод должен использовать плоские прямоугольные медные провода для формирования внутренних катушек вместо обычных круглых проводов. Квадратная форма позволяет упаковать больше меди в маленький корпус, но изгиб толстых медных проводов под высокими скоростями вокруг острых углов без разрыва защитной изоляции представляет огромную сложность. Сборщики используют автоматизированные лазеры для сварки тонких концов проволоки внутри ограниченного корпуса. Лазеру необходимо мгновенно нагревать материал, чтобы избежать плавления пластиковых конструкций рядом с точкой сварки.
Еще одна сложная задача включает лазерную сварку пластиковых компонентов трансмиссии. Этот процесс требует геометрической точности, чтобы не повредить окружающие детали. Чтобы обеспечить надежную производственную линию, Mercedes-Benz использует оптическое программное обеспечение искусственного интеллекта для проверки соединений в режиме реального времени. Программный комплекс камеры AI определяет точное положение каждой части, создает виртуальные зоны безопасности над хрупкими областями и направляет путь лазера. Процесс создает надежные уплотнения, способные выдерживать высокое давление масла и значительные физические нагрузки.
Наиболее драматичным этапом всей линии сборки является этап, который рабочие называют "свадьбой". Здесь автоматизированные руки опускают центральный статор между двумя тяжелыми роторными дисками. Поскольку роторы содержат постоянные магниты, они притягиваются друг к другу с огромной силой в 9 кН. Магнитное притяжение создает силу, эквивалентную приблизительно 900 кг. Роботизированная система сборки должна идеально удерживать статор точно посередине плоскости между магнитами, допускающая погрешность менее 0,1 мм. Специальная компьютерная программа контролирует выравнивание и передает корректирующие высокочастотные настройки в последние 0,5 секунды процесса.
Высокотехнологичные сборочные линии работают бок о бок с кампусом цифровых заводов Mercedes-Benz Digital Factory. С 2022 года этот кампус тестирует новое производственное ПО через цифровую сеть компании MO360. Запуск линейки аксиальных двигателей происходит в важный исторический момент для бренда. Сегодня 2026 год, ровно 140 лет спустя после патентования Карлом Бенцем первого автомобиля в 1886 году. В честь этого события автопроизводитель планирует провести промо-тур, доставив три седана S-класса в 140 мест по всему миру до октября.
Исполнительные директора проведут год, отмечая исторические бензиновые автомобили и продвигая популярные электрические модели, такие как CLA и GLC, но истинное будущее компании связано именно с этими сложными электрическими двигателями. Конкуренция на глобальном уровне требует высоких объемов и стабильного качества. Рискнув крупными инвестициями в 35 ранее не использованных глобальных производственных процессов, немецкий концерн ставит на ультратонкие двигатели, надеясь получить постоянное преимущество в своих премиальных электрических автомобилях перед международными конкурентами.