Mercedes-Benz, 전기 축방향 자속 모터 대규모 생산 시작

• 축방향 자속 모터가 Berlin-Marienfelde 공장에서 대규모 양산에 들어가며, 새 Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé의 양산차용 고성능 전기 구동계로 처음 적용됨
• 생산은 약 30,000㎡ 규모의 3개 홀과 7개 라인에서 이뤄지며, 전체 98개 공정 중 65개가 Mercedes-Benz에서 처음 쓰이고 35개는 전 세계적으로 새로운 공정임
• 제조 기술 개발로 30건 이상 특허 출원이 이뤄졌고, 레이저 기술·지능형 제어·AI 기반 품질 검사·자동화 공정이 결합됨
• 직사각형 구리선 코일, 레이저 구리 접합, 폴리머 레이저 용접, 최종 조립의 정밀 제어가 높은 출력 밀도와 대량 생산을 가능하게 함
• Berlin-Marienfelde는 1902년 설립된 Mercedes-Benz의 가장 오래된 생산 거점이며, 이번 생산으로 고성능 전기 모터 제조 역량 거점으로 자리 잡음

Mercedes-Benz 축방향 자속 모터 양산 개시

• Mercedes-Benz가 Berlin-Marienfelde 공장에서 새 전기 축방향 자속 모터의 대규모 양산을 시작함
• 이 공장은 1902년 설립된 Mercedes-Benz의 가장 오래된 생산 거점이며, 수십 년간 글로벌 파워트레인 생산 네트워크의 일부였음
• 2022년부터 Berlin-Marienfelde에는 Mercedes-Benz Digital Factory Campus도 자리함
• Mercedes-Benz는 이 거점을 고성능 전기 모터 제조 역량 센터로 구축함
• 새 모터는 새 Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé의 양산차에서 세계 최초로 적용됨

생산 규모와 공정

• 축방향 자속 모터 양산은 한때 복잡성 때문에 거의 실현하기 어렵다고 여겨졌으나, Berlin-Marienfelde에서 대규모 생산으로 전환됨
• 전체 제조는 98개 공정 단계로 구성되며, 이 중 65개는 Mercedes-Benz에서 처음 사용됨
• 35개 공정은 전 세계적으로 새로운 공정이며, 개발된 기술은 30건 이상의 특허 출원으로 이어짐
• 생산은 약 30,000㎡ 면적의 3개 홀과 7개 생산 라인에서 진행됨
• 제조는 고도 자동화 공정, 레이저 기술, 지능형 제어, AI 기반 품질 검사, 숙련 인력의 노하우를 결합함

비전에서 대량 생산으로

• 축방향 자속 모터 양산은 정밀도, 공정 안정성, 자동화에 높은 요구 조건을 가짐
• 모터의 콤팩트한 구조와 높은 출력 밀도 때문에 대량 생산용으로 새 제조 절차가 별도로 개발됨
• 고출력 밀도를 위해 고정자에는 직사각형 구리선이 사용되며, 같은 공간에 원형선보다 더 많은 구리를 넣을 수 있음
• 구리선은 빠른 속도로 좁은 반경에 맞춰 굽혀져야 하며, 주름·절연 손상·단면 감소가 생기면 안 됨
• Mercedes-Benz는 파트너들과 함께 높은 정밀도와 산업 생산 속도를 결합한 특수 공정을 개발함

고정자 코일 접합과 레이저 용접

• 고정자 안의 코일 패키지 배선도 기술적으로 까다로운 공정임
• 각 코일 끝단은 매우 제한된 공간에서 적절한 배선용 구리선과 연결돼야 함
• 인접한 플라스틱 구조물이 열로 손상되지 않아야 하므로 정밀한 구리선 레이저 접합이 사용됨
• 이 방식은 용접 지점에 투입되는 에너지를 최소화하면서 매우 짧은 공정 시간을 가능하게 함

레이저 기반 고정밀 폴리머 용접

• 구동계 플라스틱 부품의 동시 레이저 투과 용접은 높은 기하학적 정밀도와 최소 침습적 에너지 투입을 요구함
• 주변 영역 손상을 피하기 위해 레이저 에너지 투입이 정밀하게 제어됨
• AI 기반 광학 실시간 품질 검사가 접합 상태를 즉시 기록하고 공정 안정성을 지원함
• 부품 접합 전처리에서는 AI 기반 이미지 처리가 부품의 정확한 위치를 인식함
• 민감한 영역에는 가상 보호 구역이 설정되며, 레이저는 지정된 표면만 처리함
• 이렇게 결합된 부품은 오일 압력에 견디고 높은 기계적 하중도 버팀

고정밀 최종 조립

• 최종 조립은 내부적으로 “결혼”이라 불리며, 고정자가 자석을 가진 두 로터 디스크 사이에 배치되고 고정됨
• 부품에는 최대 9kN의 자기력이 작용하며, 이는 약 900kg에 해당함
• 동시에 고정자는 자기 중심면에서 0.1mm 미만의 공차를 유지해야 함
• 혁신적 제어 알고리듬은 공정 마지막 0.5초 동안 고주파 제어 펄스로 위치를 보정함
• 최종 조립의 핵심은 힘 자체보다 지능형 제어, 민감한 센서, 정확한 공정 운영에 있음

축방향 자속 모터의 구조와 성능

• 영국 전기 모터 전문 기업 YASA가 축방향 자속 모터의 기본 원리를 바탕으로 혁신적 프로토타입을 개발했고, 현재 모터는 이를 기반으로 함
• Mercedes-Benz는 2021년 YASA를 완전 자회사로 인수한 뒤 제품과 생산 공정을 계속 발전시킴
• 개발은 자동차 대량 생산, 고성능, 지속적 부하 내구성 요구 조건에 맞추는 방향으로 진행됨
• 앞차축의 축방향 자속 모터는 분당 15,000회전을 넘는 회전 속도에 도달함
• 기존 반경방향 자속 모터와 달리 축방향 자속 모터의 전자기 자속은 회전축과 평행하게 흐름
• 주요 부품은 디스크 형태로 배치되며, 두 로터가 고정자를 좌우에서 샌드위치처럼 감쌈
• 이 구조는 매우 콤팩트한 모터 설계, 높은 출력·토크 밀도, 구동계 패키징 자유도를 가능하게 함
• 새 Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé에서 앞차축 모터 폭은 약 9cm이며, 뒤차축의 두 모터는 각각 약 8cm 폭임
• 3개의 축방향 자속 모터는 각 차축의 High Performance Electric Drive Units(HP.EDU)에 통합되며, 소형 단일 입력 유성기어 변속기와 같은 하우징에 결합됨

Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé와 Digital Factory Campus

• 새 Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé는 순수 전기 성능 모델이며, 0에서 100km/h까지 최대 2.1초 만에 가속함
• Driver’s Package 적용 시 최고속도는 300km/h에 도달함
• CONCEPT AMG GT XX 기술 차량은 전년도 Nardò에서 7일 13시간 동안 40,000km 이상을 주행하고 25개 장거리 기록을 세움
• Mercedes-AMG GT 63 4-Door Coupé의 복합 에너지 소비량은 21.0~17.9kWh/100km이며, 복합 CO₂ 배출량은 0g/km임
• Mercedes-AMG GT 55 4-Door Coupé의 복합 에너지 소비량은 21.0~17.8kWh/100km이며, 복합 CO₂ 배출량은 0g/km임
• Digital Factory Campus는 2022년부터 글로벌 Mercedes-Benz 생산 네트워크의 생산 디지털화에서 중심 역할을 맡음
• 이 캠퍼스는 MO360 생산 생태계를 기반으로 하는 디지털 애플리케이션의 개발과 시험을 위한 실제 생산 환경으로 쓰임
• Berlin-Marienfelde는 전기 고성능 구동계, 디지털 생산, 지능형 자동화를 결합하며 새 기술을 확장 가능하고 품질 보증된 대량 생산 공정으로 옮기는 역할을 맡음