전기 자동차에 대한 주류 대화는 일반적으로 화면 크기, 소프트웨어 속도 또는 배터리 용량에 초점을 맞추지만 진정한 엔지니어링 혁명은 섀시 내부 깊은 곳에서 일어납니다. 메르세데스-벤츠는 매우 특이한 전기 모터의 대규모 생산을 시작하여 기계적 지배력을 입증하고자 합니다. 독일 자동차 제조업체는 이 새로운 구동 시스템을 구축하기 위해 역사적인 베를린-마리엔펠데 시설을 선택했습니다. 1902년에 설립된 이 공장은 브랜드의 오랜 역사에서 가장 오래된 공장입니다. 경영진은 이곳을 폐쇄하는 대신 프리미엄 전기 자동차와 첨단 추진 기술을 위한 첨단 기술 센터로 탈바꿈시켰습니다.
오늘날 도로에서 가장 흔히 사용되는 EV는 기존 방사형 플럭스 모터를 사용합니다. 이러한 설정에서 자력은 자전거 바퀴의 바퀴살처럼 바깥쪽으로 밀어냅니다. Mercedesis는 축 자속 기술에 크게 의존하여 업계 표준에서 멀어졌습니다. 축 방향 자속 설계에서 전자기력은 바깥쪽으로 방사되기보다는 회전 축과 평행하게 흐릅니다. 이러한 변경을 통해 내부 부품이 평평한 디스크 모양 레이아웃으로 배치될 수 있습니다.
위 이미지에서 볼 수 있듯이 두 개의 자기 회전자가 왼쪽과 오른쪽에서 단일 중앙 고정자를 끼우고 있습니다. 이러한 영리한 기계적 배열을 통해 엔지니어는 모터의 전체 크기를 크게 줄이면서 동시에 출력을 높일 수 있습니다.
새로운 모터는 고성능 Mercedes-AMG GT 4도어 쿠페를 통해 공식 시장에 데뷔합니다. 축 방향 자속 아키텍처는 매우 얇기 때문에 앞 차축에 장착된 전기 모터의 폭은 9cm 미만에 불과합니다. 뒷바퀴를 구동하는 두 개의 전기 모터는 각각 폭이 약 8cm로 더 작습니다. 엔지니어들은 이 슬림한 동력 장치를 소형 고성능 전기 구동 장치에 직접 집어넣습니다. 이 장치는 귀중한 공간을 절약하기 위해 얇은 모터와 작은 유성 기어박스를 함께 묶습니다.
운전자는 이러한 모터의 작은 물리적 크기를 성능 부족과 혼동해서는 안 됩니다. 프론트 액슬 모터는 분당 15,000회전을 초과하는 빠른 속도로 회전합니다. All-Electric Mercedes-AMG GT 4도어 쿠페 내부에서 함께 작동할 때 독특한 파워트레인 레이아웃은 강력한 가속을 생성합니다. 이 고성능 차량은 정지 상태에서 100km/hin 2.1초까지 발사됩니다. 옵션인 드라이버 패키지를 선택하는 구매자의 경우 최고 속도 300km/h에 도달할 때까지 계속 가속됩니다.
영국 회사인 YASA는 Mercedes 엔지니어들이 출발점으로 사용한 초기 프로토타입을 만들었습니다. 독일 제조업체는 2021년에 YASA를 완전히 구매할 만큼 기술 잠재력을 충분히 보았습니다. 대량 조립을 시작하기 전에 디자인의 내구성을 테스트하기 위해 회사는 CONCEPT AMG GT XX를 제작했습니다. 이 기술 시연차는 이탈리아 나르도 트랙에서 7일 13시간 동안 연속 주행하여 내구성 테스트를 완료했습니다. 이 자동차는 주행 중 40,000km 이상을 주행했으며 25개의 EV 장거리 속도 기록을 세웠습니다.
프로토타입에서 대량 조립 라인으로 이동하는 것은 자동차 산업에서 악명 높은 골칫거리입니다. 이를 달성하기 위해 베를린 공장은 프로젝트에 30,000제곱미터의 건평을 할당하고 3개의 거대한 홀과 7개의 생산 라인에 기계를 분산시켰습니다. 작업자는 98개의 개별 단계로 구성된 복잡한 조립 프로세스를 관리해야 합니다. 엔지니어링 팀은 브랜드를 위해 특별히 이러한 제조 단계 중 65개를 설계해야 했고, 프로세스 중 35개는 글로벌 제조 산업에 완전히 새로운 것이므로 결국 30개 이상의 새로운 특허 출원이 탄생했습니다.
모터의 독특한 모양은 생산팀에 심각한 제조 문제를 야기합니다. 공장에서는 내부 코일을 형성하기 위해 일반적인 원형 와이어 대신 평평한 직사각형 구리 와이어를 사용해야 합니다. 사각형 모양 덕분에 공장에서는 작은 프레임에 더 많은 구리를 넣을 수 있지만 보호 절연층을 찢지 않고 날카로운 모서리 주변에서 두꺼운 구리선을 고속으로 구부리는 것은 엄청나게 어렵습니다. 조립 작업자는 자동화된 레이저를 사용하여 비좁은 하우징 내부의 섬세한 와이어 끝부분을 용접합니다. 레이저는 용접 지점 바로 옆에 있는 플라스틱 구조가 녹는 것을 방지하기 위해 즉시 열을 가해야 합니다.
또 다른 복잡한 과제는 플라스틱 구동계 부품의 레이저 투과 용접과 관련이 있습니다. 이 프로세스에서는 주변 부품의 손상을 방지하기 위해 기하학적 정밀도가 요구됩니다. 안정적인 생산을 보장하기 위해 Mercedes-Benz는 광학 AI 소프트웨어를 사용하여 접합부를 실시간으로 확인합니다. AI 카메라 시스템은 각 부품의 정확한 위치를 파악해 취약한 부위에 가상의 안전지대를 생성하고 레이저 경로를 안내한다. 이 공정을 통해 높은 오일 압력을 유지하고 심한 물리적 스트레스를 견디는 씰이 생성됩니다.
전체 조립 라인에서 가장 극적인 부분은 공장 근로자들이 '결혼식'이라고 부르는 단계에서 발생합니다. 이곳은 자동화된 암이 두 개의 무거운 로터 디스크 사이의 중앙 고정자를 낮추는 곳입니다. 로터에는 영구 자석이 포함되어 있기 때문에 9kN의 엄청난 힘으로 서로를 향해 끌어당깁니다. 이 자기 당김은 대략 900kg에 해당하는 힘을 생성합니다. 로봇 조립 시스템은 자석 사이의 정확한 중앙 평면에서 고정자를 완벽하게 안정적으로 유지해야 하므로 0.1mm 미만의 작은 오류 허용 오차가 허용됩니다. 전용 컴퓨터 프로그램은 정렬을 모니터링하고 프로세스의 마지막 0.5초 동안 고주파 수정 조정 내용을 보냅니다.
첨단 조립 라인은 메르세데스-벤츠 디지털 팩토리 캠퍼스 바로 옆에서 운영됩니다. 2022년부터 이 캠퍼스에서는 회사의 MO360 디지털 네트워크를 사용하여 새로운 제조 소프트웨어를 테스트해 왔습니다. 축방향 자속 모터 라인의 출시는 브랜드에 있어 중요한 역사적 순간에 이루어졌습니다. 2026년은 칼 벤츠가 1886년 자신의 오리지널 자동차에 대한 특허를 낸 지 정확히 140주년이 되는 해입니다. 이를 기념하기 위해 자동차 제조업체는 10월까지 지속되는 프로모션 투어에서 S-클래스 세단 3대를 전 세계 140개 지역으로 운행할 예정입니다.
기업 경영진은 역사적인 가솔린 차량을 기념하고 CLA 및 GLC와 같은 주류 전기 옵션을 추진하는 데 한 해를 보낼 것이지만 회사의 진정한 미래는 이러한 복잡한 전기 모터에 달려 있습니다. 전 세계적으로 경쟁하려면 대량 생산과 일관된 품질이 필요합니다. 독일 회사는 시도되지 않은 35개의 글로벌 조립 공정에 대규모 자본을 투자함으로써 초박형 모터가 프리미엄 전기 자동차에 국제 경쟁사보다 영구적인 이점을 제공할 것이라고 확신하고 있습니다.
