关于电动汽车的主流讨论通常集中在屏幕尺寸、软件速度或电池容量上,但真正的工程革命发生在底盘深处。梅赛德斯-奔驰希望通过大规模生产一种极不寻常的电动机来证明其机械优势。这家德国汽车制造商选择了其历史悠久的柏林马林费尔德工厂来建造这一新的驱动系统。该工厂始建于 1902 年,是该品牌悠久历史中最古老的工厂。管理层没有将其关闭,而是将其转变为优质电动汽车和先进推进技术的高科技中心。
当今道路上最常见的电动汽车依赖于传统的径向磁通电机。在这些设置中,磁力像自行车车轮上的辐条一样向外推动。梅赛德斯通过大力押注轴向磁通技术而偏离了该行业标准。在轴向磁通设计中,电磁力平行于旋转轴流动,而不是向外辐射。这一变化使得内部部件能够采用扁平的圆盘形布局。

如上图所示,两个磁转子从左侧和右侧夹着一个中央定子。这种巧妙的机械布置使工程师能够显着缩小电机的整体尺寸,同时提高其功率输出。
新款发动机在高性能 Mercedes-AMG GT 4 门轿跑车中正式上市。由于轴向磁通结构仍然非常薄,因此安装在前轴上的电动机的宽度略低于 9 厘米。驱动后轮的两个电动机甚至更小,每个电动机的宽度约为 8 厘米。工程师将这些纤薄的动力装置直接装入紧凑的高性能电力驱动装置中。该装置将薄型电机与小型行星齿轮箱捆绑在一起,以节省宝贵的空间。

驾驶员不应将这些电机较小的物理尺寸与缺乏性能混淆。前桥电机转速超过每分钟 15,000 转。当在全电动 Mercedes-AMG GT 4 门轿跑车内协同工作时,独特的动力总成布局可产生强烈的加速效果 - 这款重型高性能车辆从静止状态加速到 100 公里/小时只需 2.1 秒。对于选择选装驾驶员套餐的买家来说,它会不断加速,直到最高时速达到 300 公里/小时。
英国公司 YASA 创造了梅赛德斯工程师用作起点的早期原型。这家德国制造商看到了该技术的足够潜力,于 2021 年完全收购了 YASA。为了在开始大规模组装之前测试设计的耐用性,该公司制造了 CONCEPT AMG GT XX。这台技术演示车在意大利纳尔多赛道完成了续航测试,连续行驶了7天13小时。该车运行里程超过4万公里,创造了25项不同的电动汽车长途速度记录。

从原型转向大规模装配线是汽车行业中众所周知的令人头疼的问题。为了实现这一目标,柏林工厂为该项目投入了 30,000 平方米的占地面积,将机械分布在三个巨大的大厅和七条生产线中。工人必须管理涉及 98 个独立步骤的复杂装配流程。工程团队必须专门为该品牌设计其中 65 个制造步骤,其中 35 个工艺对于全球制造业来说是全新的,最终带来了 30 多项新专利申请。
电机独特的形状给生产团队带来了严重的制造问题。工厂必须使用扁平的矩形铜线来形成内部线圈,而不是普通的圆线。方形形状允许工厂将更多的铜装入微小的框架中,但是在尖角周围高速弯曲粗铜线而不撕裂保护绝缘层是非常困难的。装配工人使用自动激光器在狭窄的外壳内焊接精致的线端。激光必须立即加热,以避免熔化位于焊接点旁边的塑料结构。

另一个复杂的挑战涉及塑料传动系统部件上的激光传输焊接。此过程需要几何精度,以避免损坏周围的零件。为了保证可靠的生产,梅赛德斯-奔驰使用光学人工智能软件实时检查接头。人工智能摄像头系统可识别每个部件的确切位置,在脆弱区域创建虚拟安全区域,并引导激光路径。该过程产生的密封件能够承受高油压并承受重的物理应力。
整个装配线中最引人注目的部分发生在工厂工人称之为“婚礼”的一个步骤中。这是自动臂降低两个重型转子盘之间的中央定子的位置。由于转子包含永磁体,它们会以 9 kN 的巨大力相互拉动。这种磁力产生约 900 公斤的力。机器人装配系统必须将定子完美稳定地固定在磁体之间的精确中心平面上,允许小于 0.1 毫米的微小误差容差。专用计算机程序监控对齐情况,并在该过程的最后 0.5 秒内发送高频校正调整。

高科技装配线紧邻梅赛德斯-奔驰数字工厂园区。自 2022 年以来,该园区已使用该公司的 MO360 数字网络来测试新的制造软件。轴向磁通电机系列的推出正值该品牌的一个重要历史时刻。现在是 2026 年,恰逢卡尔·奔驰 (Carl Benz) 于 1886 年为其原创汽车申请专利以来 140 周年。为了庆祝,这家汽车制造商将驾驶三辆 S 级轿车前往全球 140 个地点进行促销活动,活动将持续到 10 月。
企业高管将在这一年里庆祝历史悠久的汽油汽车,并推动 CLA 和 GLC 等主流电动汽车,但公司真正的未来取决于这些复杂的电动机。全球竞争需要高产量和稳定的质量。通过在 35 个未经尝试的全球组装流程上投入大量资金,这家德国公司押注超薄电机将使其高端电动汽车相对于国际竞争对手具有永久优势。