Mercedes-Benz mulai memproduksi massal motor fluks aksial listrik
(media.mercedes-benz.com)- Motor fluks aksial mulai diproduksi massal di pabrik Berlin-Marienfelde, dan pertama kali diterapkan sebagai sistem penggerak listrik berperforma tinggi untuk kendaraan produksi seri Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé yang baru
- Produksi dilakukan di 3 hall dan 7 lini dengan total area sekitar 30.000㎡, dengan 65 dari total 98 proses digunakan pertama kali di Mercedes-Benz dan 35 proses benar-benar baru secara global
- Pengembangan teknologi manufaktur menghasilkan lebih dari 30 pengajuan paten, dengan kombinasi teknologi laser, kontrol cerdas, inspeksi kualitas berbasis AI, dan proses otomatis
- Kumparan kawat tembaga persegi panjang, penyambungan tembaga dengan laser, pengelasan laser polimer, dan kontrol presisi pada perakitan akhir memungkinkan kepadatan daya tinggi serta produksi massal
- Berlin-Marienfelde adalah basis produksi tertua Mercedes-Benz yang didirikan pada 1902, dan melalui produksi ini ditetapkan sebagai pusat kapabilitas manufaktur motor listrik performa tinggi
Mercedes-Benz memulai produksi massal motor fluks aksial
- Mercedes-Benz memulai produksi massal skala besar untuk motor fluks aksial listrik baru di pabrik Berlin-Marienfelde
- Pabrik ini adalah basis produksi tertua Mercedes-Benz yang didirikan pada 1902, dan selama beberapa dekade menjadi bagian dari jaringan produksi powertrain global
- Sejak 2022, Berlin-Marienfelde juga menjadi lokasi Mercedes-Benz Digital Factory Campus
- Mercedes-Benz membangun lokasi ini sebagai pusat kapabilitas manufaktur motor listrik performa tinggi
- Motor baru ini pertama kali diterapkan di dunia pada kendaraan produksi seri Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé yang baru
Skala produksi dan proses
- Produksi massal motor fluks aksial sebelumnya pernah dianggap hampir mustahil diwujudkan karena kompleksitasnya, namun kini beralih ke produksi skala besar di Berlin-Marienfelde
- Seluruh manufaktur terdiri dari 98 tahap proses, dan 65 di antaranya digunakan pertama kali di Mercedes-Benz
- Sebanyak 35 proses merupakan proses baru di tingkat global, dan teknologi yang dikembangkan berujung pada lebih dari 30 pengajuan paten
- Produksi berlangsung di 3 hall dan 7 lini produksi dengan luas sekitar 30.000㎡
- Manufaktur menggabungkan proses otomatisasi tingkat tinggi, teknologi laser, kontrol cerdas, inspeksi kualitas berbasis AI, dan keahlian tenaga kerja terampil
Dari visi ke produksi massal
- Produksi massal motor fluks aksial memiliki tuntutan tinggi pada presisi, stabilitas proses, dan otomatisasi
- Karena struktur motor yang ringkas dan kepadatan dayanya yang tinggi, prosedur manufaktur baru khusus untuk produksi massal dikembangkan secara terpisah
- Untuk mencapai kepadatan daya tinggi, stator menggunakan kawat tembaga persegi panjang, yang memungkinkan lebih banyak tembaga dimasukkan ke ruang yang sama dibandingkan kawat bundar
- Kawat tembaga harus ditekuk dengan cepat mengikuti radius sempit tanpa menimbulkan kerutan, kerusakan isolasi, atau pengurangan penampang
- Mercedes-Benz bersama para mitranya mengembangkan proses khusus yang menggabungkan presisi tinggi dengan kecepatan produksi industri
Penyambungan kumparan stator dan pengelasan laser
- Proses pengkabelan paket kumparan di dalam stator juga merupakan proses yang menantang secara teknis
- Setiap ujung kumparan harus dihubungkan dengan kawat tembaga untuk pengkabelan yang sesuai dalam ruang yang sangat terbatas
- Karena struktur plastik di sekitarnya tidak boleh rusak oleh panas, digunakan penyambungan laser kawat tembaga yang presisi
- Metode ini memungkinkan waktu proses yang sangat singkat sambil meminimalkan energi yang dimasukkan ke titik pengelasan
Pengelasan polimer presisi tinggi berbasis laser
- Pengelasan transmisi laser simultan pada komponen plastik sistem penggerak menuntut presisi geometris tinggi dan masukan energi yang minim invasif
- Masukan energi laser dikontrol secara presisi untuk menghindari kerusakan pada area sekitar
- Inspeksi kualitas optik real-time berbasis AI langsung merekam kondisi sambungan dan mendukung stabilitas proses
- Pada tahap pra-pemrosesan penyambungan komponen, pemrosesan gambar berbasis AI mengenali posisi komponen secara akurat
- Zona perlindungan virtual ditetapkan pada area sensitif, dan laser hanya memproses permukaan yang telah ditentukan
- Komponen yang digabungkan dengan cara ini mampu menahan tekanan oli dan beban mekanis yang tinggi
Perakitan akhir berpresisi tinggi
- Perakitan akhir secara internal disebut “marriage”, saat stator ditempatkan dan dikunci di antara dua cakram rotor yang memiliki magnet
- Gaya magnet hingga 9kN bekerja pada komponen, setara sekitar 900kg
- Pada saat yang sama, stator harus mempertahankan toleransi kurang dari 0,1 mm terhadap bidang pusat magnet
- Algoritme kontrol inovatif mengoreksi posisi dengan pulsa kontrol frekuensi tinggi selama 0,5 detik terakhir proses
- Inti dari perakitan akhir bukan pada besarnya gaya itu sendiri, melainkan pada kontrol cerdas, sensor yang sensitif, dan operasi proses yang akurat
Struktur dan performa motor fluks aksial
- Perusahaan spesialis motor listrik asal Inggris, YASA, mengembangkan prototipe inovatif berdasarkan prinsip dasar motor fluks aksial, dan motor saat ini dibangun di atas dasar tersebut
- Mercedes-Benz mengakuisisi YASA sebagai anak perusahaan penuh pada 2021, lalu terus mengembangkan produk dan proses produksinya
- Pengembangan diarahkan agar sesuai dengan kebutuhan produksi massal otomotif, performa tinggi, dan ketahanan beban berkelanjutan
- Motor fluks aksial di gandar depan mencapai putaran lebih dari 15.000 rpm
- Berbeda dari motor fluks radial konvensional, fluks elektromagnetik pada motor fluks aksial mengalir sejajar dengan sumbu putar
- Komponen utamanya disusun dalam bentuk cakram, dengan dua rotor menjepit stator dari kedua sisi seperti sandwich
- Struktur ini memungkinkan desain motor yang sangat ringkas, kepadatan daya dan torsi tinggi, serta fleksibilitas packaging sistem penggerak
- Pada Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé yang baru, lebar motor gandar depan sekitar 9 cm, sedangkan dua motor di gandar belakang masing-masing lebarnya sekitar 8 cm
- Tiga motor fluks aksial diintegrasikan ke dalam High Performance Electric Drive Units (HP.EDU) pada masing-masing gandar, dan digabungkan dalam housing yang sama dengan transmisi planetary input tunggal yang ringkas
Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé dan Digital Factory Campus
- Mercedes-AMG GT 4-Door Coupé baru adalah model performa listrik murni, yang mampu berakselerasi dari 0 ke 100 km/h dalam waktu hingga 2,1 detik
- Dengan Driver’s Package, kecepatan tertinggi mencapai 300 km/h
- Kendaraan teknologi CONCEPT AMG GT XX mencatatkan lebih dari 40.000 km selama 7 hari 13 jam di Nardò pada tahun sebelumnya dan menorehkan 25 rekor jarak jauh
- Konsumsi energi gabungan Mercedes-AMG GT 63 4-Door Coupé adalah 21.0~17.9kWh/100km, dan emisi CO₂ gabungan adalah 0g/km
- Konsumsi energi gabungan Mercedes-AMG GT 55 4-Door Coupé adalah 21.0~17.8kWh/100km, dan emisi CO₂ gabungan adalah 0g/km
- Digital Factory Campus sejak 2022 memegang peran sentral dalam digitalisasi produksi di jaringan produksi global Mercedes-Benz
- Kampus ini digunakan sebagai lingkungan produksi nyata untuk pengembangan dan pengujian aplikasi digital berbasis ekosistem produksi MO360
- Berlin-Marienfelde berperan menggabungkan sistem penggerak listrik performa tinggi, produksi digital, dan otomatisasi cerdas, sekaligus memindahkan teknologi baru ke proses produksi massal yang dapat diskalakan dan terjamin kualitasnya
1 komentar
Komentar Hacker News
Mercedes mengakuisisi Yasa (Inggris) beberapa tahun lalu, dan sekarang mulai mempercepat produksi massal
Ada video bagus yang menjelaskan motor fluks aksial dan juga memperlihatkan kunjungan ke pabrik
https://youtu.be/B2Hl4c1iZK0?si=VfDYARyuaPVj1nKm
Ukurannya benar-benar, benar-benar kecil
Saya taruh di sini
https://azimi.me/axial-flux-motor-explainer/
Sepertinya ini salah satu alasan utama mengapa industri elektronik maju di Tiongkok bisa mengembangkan kendaraan listrik terdepan dan melakukan iterasi perbaikannya begitu cepat
Lebih tepatnya, saya memikirkan bagaimana mesin dan ruang kerja yang dibutuhkan untuk menangani motor listrik berbeda dibandingkan saat menangani komponen logam mesin pembakaran dalam dan berbagai komponen penyalur tenaga pada drivetrain. Ruang kerja dalam video itu lebih kecil daripada yang dibayangkan banyak orang
Jika motor seperti ini dipakai pada generasi berikutnya mobil Formula E, sepertinya kita akan melihat peningkatan besar saat menikung. Generasi terbaru sudah punya penggerak empat roda aktif, dan menurut saya motor ini bisa menghadirkan kontrol torsi yang lebih baik
Dari sana terlihat bahwa fluks aksial aslinya sudah muncul sekitar tahun 1820-an, tetapi sulit diproduksi, lalu setelah itu fluks radial muncul dan bertahan sampai sekarang. Jadi tahun ini seperti kembalinya fluks aksial
Pembahasan tentang efek berantai pengurangan bobot, di mana jika motor jadi lebih ringan maka komponen lain juga harus ikut lebih ringan, juga sangat menarik
Yang paling berkesan terutama bagian bahwa performa pengereman regeneratif sudah begitu bagus sehingga dalam waktu dekat rem mungkin tidak lagi diperlukan. Kalau begitu, bobot dan jumlah komponen pun akan kembali berkurang
Jika dirancang dengan benar, torsinya luar biasa besar, dan energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan torsi itu juga tidak terlalu banyak. Secara pribadi, hal yang paling saya sukai adalah bahwa secara struktur motor ini sepenuhnya brushless dan mudah dijaga tetap bersih
Tulisan itu akan jauh lebih baik kalau pada titik mana pun ia menjelaskan apa itu motor listrik fluks aksial dan mengapa itu diperlukan
“Tidak seperti motor fluks radial konvensional, fluks elektromagnetik pada motor fluks aksial mengalir sejajar dengan poros putar. Komponen intinya disusun dalam struktur berbentuk cakram, dengan dua rotor menjepit stator dari sisi kiri dan kanan. Desain ini memungkinkan struktur motor yang sangat kompak, kepadatan output dan torsi yang tinggi, serta kebebasan baru dalam pengemasan drivetrain. Pada Mercedes-AMG GT 4-Door Coupe baru, lebar motor gandar depan sedikit kurang dari 9 cm, dan dua motor di gandar belakang masing-masing lebarnya sekitar 8 cm. Tiga motor fluks aksial tersebut diintegrasikan per gandar ke dalam apa yang disebut High Performance Electric Drive Units (HP.EDU), dan dipadukan dengan gearbox planet input ringkas dalam satu housing”
Selain itu, ada juga video tentang teknologi YASA yang dibahas di sini: https://youtu.be/m507ryWhc6c
Sangat keren melihat robot itu naik tangga lebih dari 20 lantai dengan cukup cepat sambil membawa muatan 60 kg. Torsi tinggi dari form factor kecilnya sangat mengesankan, dan dari yang saya pahami, justru menjadi lebih rumit saat diskalakan untuk manufaktur
Ini adalah motor tipis dengan fluks yang dihasilkan sejajar dengan poros, dan seperti motor sinkron magnet permanen (PMSM) standar, motor ini bisa menggunakan algoritme penggerak yang sama dari sisi inverter
Sangat keren. Menyenangkan melihat motor fluks aksial mulai lebih banyak muncul di produk nyata, dan menarik untuk melihat apakah ini akan menjadi standar baru ke depan
Jika biaya material turun, biaya produksi massalnya pada akhirnya bisa benar-benar lebih rendah daripada motor fluks radial
Namun, di luar kendaraan premium berperforma tinggi, saya rasa motor fluks radial masih akan tetap dominan setidaknya sekitar 10 tahun lagi. Pendekatan fluks radial sudah cukup terbukti, sementara pendekatan fluks aksial masih butuh beberapa tahun lagi untuk membuktikan keandalannya di lapangan
Karena beban dan tegangan yang lebih tinggi serta toleransi yang lebih ketat, keandalan keseluruhan motor fluks aksial bisa lebih rendah, terutama pada trim mass market. Ada kemungkinan besar Mercedes melakukan overengineering demi keandalan dan performa pada kendaraan premium
Pendekatan radial pada sebagian besar penggunaan sudah “cukup bagus”. Peningkatan efisiensi, form factor, dan bobot dari pendekatan aksial memang bagus, tetapi itu bukan bottleneck. Motor radial juga sudah efisien, cukup ringan, dan cukup kecil. Faktor yang benar-benar menentukan bobot adalah baterai
Saya ingat saat YASA mengumumkannya dan saat MB mengakuisisinya
Ini teknologi dan kemajuan yang menakjubkan dalam desain motor listrik, dan senang melihat upaya untuk mengomersialkannya bagaimana pun caranya
Saya tahu apa itu “motor” dan juga tahu arti “listrik”, tetapi sama sekali tidak tahu apa itu motor fluks aksial listrik
Saya cukup yakin ini bukan benda yang dipakai Doc Brown untuk perjalanan waktu, tapi siapa tahu juga
Kurang lebih seminggu sekali saya merasa mungkin saya terlalu bodoh untuk berada di situs ini, dan hari ini adalah hari itu. Pergi mencari tahu lewat DuckDuckGo
Suntingan: ternyata sebenarnya cukup sederhana. Artikel Wikipedia-nya ada di sini
https://en.wikipedia.org/wiki/Axial_flux_motor
Akan lebih bagus kalau ada sedikit lebih banyak diagram, tetapi inti penjelasannya jadi cukup mudah dipahami
Saya ingin melakukan swap mesin pada pickup Toyota era 1980-an, maksudnya kendaraan seperti yang muncul di Back to the Future
Saya ingin mengganti 22R 100 hp dengan mesin 4 silinder segaris injeksi bahan bakar 150~250 hp atau turbodiesel, menaikkan efisiensi termal dari 20~25% menjadi sekitar 40%, dan hampir menggandakan efisiensi bahan bakarnya
Masalahnya, kebanyakan mesin modern dipasang melintang. Dengan adapter plate, itu bisa dipasangkan ke transmisi apa pun, tetapi akibatnya mesin terdorong terlalu jauh ke arah firewall sehingga komponen seperti pompa bahan bakar bertekanan tinggi jadi sulit diakses. Komponen seperti ini sering dipasang di sisi transmisi agar mudah diakses pada kendaraan penggerak roda depan. Rasanya seperti planned obsolescence
Jadi saya berharap ada yang membuat modul sisipan motor fluks aksial setebal 4~6 inci, kelas 100~200 hp (100kW), yang bisa ditempatkan di antara mesin dan transmisi. Akan bagus kalau secara opsional ditambah sistem manajemen baterai (BMS) sederhana dan kapasitas penyimpanan sekitar 5kWh untuk memberi jarak tempuh listrik 15~20 mil serta efisiensi bahan bakar hybrid berbasis pengereman regeneratif
Kalau ada yang tahu produk seperti itu, tolong beri tahu. Kalau belum ada, para pemenang lotere internet bisa menghasilkan banyak uang dengan berinvestasi pada produk baru yang belum semua orang sadari mereka inginkan
Hanya saja mungkin harus impor, dan di AS itu benar-benar langka
Sepenuhnya setuju. Saya juga ingin ada lebih banyak pilihan untuk Tacoma saya
Saya juga sedang mempertimbangkan ide membawa masuk Hilux setir kiri dari Meksiko
Masalah terbesar kemungkinan adalah inverter dan perangkat lunak kontrolnya
Bagian yang menarik di sini kemungkinan besar adalah manufakturnya, bukan motornya sendiri
Berpindah dari prototipe ke produk yang bisa diproduksi massal secara andal biasanya memang bagian yang sulit
Selama beberapa tahun saya melihat ekspektasi berlebihan bahwa motor listrik fluks aksial akan mengurangi bobot 100 pon per mobil, bahkan sampai beberapa ratus pon
Apakah pengumuman ini berarti hal itu benar-benar mulai terjadi sedikit demi sedikit?
Dari sisi bobot total atau ketahanan jangka panjang, baterai lebih penting daripada motor, tetapi tetap saja setiap perbaikan membantu
Senang melihat pencapaian YASA terwujud, tetapi Inggris benar-benar harus berbenah kalau ingin sepenuhnya memanfaatkan terobosan teknologi berikutnya
Berkat video ini saya jadi paham apa itu motor fluks aksial dan bagaimana bedanya dengan fluks radial
Pencapaian ilmu material yang memungkinkan output seperti ini, begitu juga rekayasa dan manufakturnya, sungguh luar biasa
https://www.youtube.com/watch?v=dCO633KE7RA