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梅賽德斯-奔馳正通過大規模生產一種結構獨特的軸向磁通電機,試圖在電動汽車領域確立其機械技術優勢。這家德國汽車制造商選擇其位于柏林-馬林費爾德的歷史工廠作為這一新型驅動系統的生產基地。該工廠始建于1902年,是梅賽德斯-奔馳品牌歷史最悠久的設施。管理層并未將其關閉,而是將其改造為生產高端電動汽車及先進動力系統的高科技中心。
目前,大多數電動汽車普遍采用徑向磁通電機,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標準,大力押注軸向磁通技術。在軸向磁通設計中,電磁力沿旋轉軸方向平行流動,而非向外輻射。這一改變使內部結構得以采用扁平的圓盤狀布局。
在具體結構中,兩個磁性轉子從左右兩側夾住一個中央定子。這種巧妙的機械布局使工程師能夠顯著減小電機的整體尺寸,同時提升其功率輸出。
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初步應用于高性能車型
這款新電機將首次正式面市于高性能梅賽德斯-AMG GT四門轎跑車中。由于軸向磁通結構極其纖薄,安裝在前軸上的電機寬度不足9厘米。驅動后輪的兩個電機甚至更小,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動單元中。該單元將薄型電機與小型行星齒輪箱組合,以節省寶貴的車內空間。
盡管物理尺寸小巧,但其性能不容小覷。前軸電機的轉速可超過每分鐘15,000轉。在全電動梅賽德斯-AMG GT四門轎跑車中,這套獨特的動力總成布局可產生強勁的加速性能——這款重大型性能車從靜止加速至100公里/小時僅需2.1秒。對于選擇可選“駕駛員套裝”的買家,車輛將繼續加速,最高時速可達300公里/小時。
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技術起源與耐久性驗證
這一技術的早期原型由英國公司YASA開發。梅賽德斯-奔馳的工程師將其作為研發起點。德國制造商看到了該技術的潛力,于2021年完全收購了YASA。在開始批量組裝前,為測試設計的耐久性,公司制造了CONCEPT AMG GT XX技術驗證車。這款技術驗證車在意大利納爾多測試賽道完成了一項耐力測試,連續行駛7天13小時。在此期間,車輛行駛里程超過40,000公里,并創下了25項不同的電動汽車長距離速度記錄。
制造挑戰與創新工藝
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從原型到批量組裝是汽車行業公認的難題。為此,柏林工廠為該項目建設了30,000平方米的生產面積,將機械分布在三個大型車間和七條生產線上。工人必須管理一個包含98個獨立步驟的復雜裝配流程。工程團隊為此專門設計了65個制造步驟,其中35個工序對全球制造業而言是全新的,最終帶來了超過30項新專利申請。
電機的獨特形狀給生產團隊帶來了嚴峻挑戰。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部線圈。方形截面可使工廠在狹小框架內填充更多銅材,但高速彎折粗銅線繞過銳角而不撕裂絕緣保護層極為困難。裝配工人在狹窄的殼體內使用自動化激光焊接精細的線端。激光必須瞬間加熱,以避免熔化緊鄰焊接點的塑料結構。
另一個復雜挑戰涉及對塑料傳動系統部件進行激光透射焊接。該工藝要求極高的幾何精度,以避免損壞周圍部件。為確保可靠生產,梅賽德斯-奔馳使用光學人工智能軟件實時檢查焊縫。AI相機系統識別每個部件的確切位置,在脆弱區域上方創建虛擬安全區,并引導激光路徑。該工藝可生成承受高油壓和巨大物理應力的密封件。
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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,機械臂將中央定子下降至兩個沉重轉子盤之間。由于轉子包含永磁體,它們會以9千牛的強大力量相互吸引。這股磁力相當于約900公斤的力。機器人裝配系統必須將定子完美穩定地保持在磁鐵之間的精確中心平面內,允許的誤差小于0.1毫米。一臺專用計算機程序監控對準過程,并在最后0.5秒內發送高頻校正調整。
戰略意義與未來展望
這些高科技裝配線與梅賽德斯-奔馳數字工廠園區同時運行。自2022年以來,該園區利用公司的MO360數字網絡測試新的制造軟件。軸向磁通電機生產線的啟動正值品牌歷史上的重要時刻。現在已是2026年,這標志著卡爾·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三輛S級轎車前往全球140個地點進行推廣巡游,活動將持續至10月。
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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雜的電動馬達上。在全球競爭中,需要高產量和穩定的質量。通過將巨額資本押注于35個未經測試的全球裝配工藝,這家德國公司正賭其超薄電機將為高端電動汽車帶來相對于國際競爭對手的持久優勢。
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