Основные разговоры об электромобилях обычно сосредоточены на размере экранов, скорости программного обеспечения или емкости аккумулятора, но настоящая инженерная революция происходит глубоко внутри шасси. Mercedes-Benz хочет доказать свое механическое превосходство, начав крупномасштабное производство весьма необычного электродвигателя. Для создания новой системы привода немецкий автопроизводитель выбрал свой исторический завод в Берлине-Мариенфельде. Основанная еще в 1902 году, эта фабрика является старейшей фабрикой за долгую историю бренда. Вместо того, чтобы закрыть его, руководство превратило его в высокотехнологичный центр электромобилей премиум-класса и передовых двигательных технологий.
Сегодня наиболее распространенные электромобили на дорогах используют обычные двигатели с радиальным магнитным потоком. В этих установках магнитные силы выталкиваются наружу, как спицы велосипедного колеса. Mercedes отходит от этого отраслевого стандарта, делая большую ставку на технологию осевого потока. В конструкции с осевым потоком электромагнитная сила течет параллельно вращающейся оси, а не излучается наружу. Это изменение позволяет внутренним частям располагаться в плоской форме диска.
Как видно на изображении выше, два магнитных ротора расположены между одним центральным статором слева и справа. Эта продуманная механическая конструкция позволяет инженерам значительно уменьшить общий размер двигателя и одновременно увеличить его выходную мощность.
Новый двигатель официально дебютирует на рынке в мощном 4-дверном купе Mercedes-AMG GT. Поскольку конструкция осевого потока остается удивительно тонкой, ширина электродвигателя, установленного на передней оси, составляет чуть менее 9 см в минуту. Два электродвигателя, приводящие в движение задние колеса, еще меньше: ширина каждого составляет примерно 8 см. Инженеры встроили эти тонкие силовые установки непосредственно в компактный высокопроизводительный электропривод. В этом устройстве тонкие двигатели объединены с небольшим планетарным редуктором, что позволяет сэкономить ценное пространство.
Водителям не следует путать небольшие физические размеры этих моторов с недостаточной производительностью. Двигатель передней оси вращается со скоростью, превышающей 15 000 оборотов в минуту. При совместной работе внутри полностью электрического 4-дверного купе Mercedes-AMG GT уникальная компоновка силовой установки обеспечивает интенсивное ускорение: мощный автомобиль разгоняется с места до 100 км/мин за 2,1 секунды. Покупатели, выбравшие дополнительный пакет Driver's Package, смогут продолжать ускоряться до достижения максимальной скорости 300 км/ч.
Британская компания YASA создала первые прототипы, которые инженеры Mercedes использовали в качестве отправной точки. Немецкий производитель увидел в этой технологии достаточный потенциал, чтобы полностью приобрести YASA в 2021 году. Чтобы проверить долговечность конструкции перед началом массовой сборки, компания построила CONCEPT AMG GT XX. Этот демонстратор технологий прошел испытание на выносливость на трассе Нардо в Италии, где он непрерывно ездил в течение 7 дней и 13 часов. За время пробега автомобиль преодолел более 40 000 км и установил 25 различных рекордов скорости для электромобилей на дальние расстояния.
Переход от прототипа к конвейеру массовой сборки — печально известная головная боль в автомобильной промышленности. Для этого берлинский завод выделил под проект 30 000 квадратных метров площади, разместив оборудование в трех огромных цехах и семи производственных линиях. Рабочим приходится управлять сложным процессом сборки, включающим 98 отдельных этапов. Инженерной команде пришлось разработать 65 из этих производственных этапов специально для бренда, а 35 процессов являются совершенно новыми для мировой обрабатывающей промышленности, что в конечном итоге привело к более чем 30 новым патентным заявкам.
Уникальная форма двигателя создает серьезные производственные проблемы для производственной группы. Для формирования внутренних катушек заводу приходится использовать плоскую прямоугольную медную проволоку вместо обычной круглой проволоки. Квадратная форма позволяет заводу упаковать больше меди в крошечную рамку, но сгибать толстый медный провод на высоких скоростях вокруг острых углов, не порвав защитный изоляционный слой, невероятно сложно. Сборщики используют автоматизированные лазеры для сварки тонких концов проводов внутри тесного корпуса. Лазер должен мгновенно подавать тепло, чтобы избежать плавления пластиковых конструкций, находящихся в непосредственной близости от точек сварки.
Еще одна сложная задача — лазерная трансмиссионная сварка пластиковых деталей трансмиссии. Этот процесс требует геометрической точности, чтобы не повредить окружающие детали. Чтобы гарантировать надежность производства, Mercedes-Benz использует программное обеспечение оптического искусственного интеллекта для проверки соединений в режиме реального времени. Система камер с искусственным интеллектом определяет точное положение каждой детали, создает виртуальные зоны безопасности над хрупкими участками и направляет лазерный путь. В результате этого процесса создаются уплотнения, которые выдерживают высокое давление масла и выдерживают тяжелые физические нагрузки.
Самая драматичная часть всей сборочной линии происходит на этапе, который заводские рабочие называют «свадьбой». Здесь автоматизированные рычаги опускают центральный статор между двумя тяжелыми дисками ротора. Поскольку роторы содержат постоянные магниты, они притягивают друг к другу огромную силу в 9 кН. Это магнитное притяжение создает силу, равную примерно 900 кг. Роботизированная система сборки должна удерживать статор совершенно устойчиво в точно центральной плоскости между магнитами, допуская небольшую погрешность менее 0,1 мм. Специальная компьютерная программа контролирует выравнивание и отправляет высокочастотные корректирующие поправки в течение последних 0,5 секунды процесса.
Высокотехнологичные сборочные линии работают рядом с кампусом цифровой фабрики Mercedes-Benz. С 2022 года этот кампус использует цифровую сеть компании MO360 для тестирования нового производственного программного обеспечения. Запуск линейки двигателей с осевым магнитным потоком приходится на важный исторический момент для бренда. Сейчас 2026 год, исполняется ровно 140 лет с тех пор, как Карл Бенц запатентовал свой оригинальный автомобиль в 1886 году. Чтобы отпраздновать это событие, автопроизводитель отправляет три седана S-класса в 140 мест по всему миру в рамках рекламного тура, который продлится до октября.
Руководители корпораций проведут год, прославляя исторические бензиновые автомобили и продвигая популярные электрические модели, такие как CLA и GLC, но настоящее будущее компании зависит от этих сложных электродвигателей. Глобальная конкуренция требует больших объемов и стабильного качества. Рискуя крупным капиталом на 35 неиспытанных глобальных процессах сборки, немецкая компания делает ставку на то, что ультратонкие двигатели дадут ее электромобилям премиум-класса постоянное преимущество перед международными конкурентами.
