Mercedes-Benz, 전기 축방향 자속 모터 대규모 생산 시작

전기 모터 개발이 내연기관 개발과 어떻게 다른지 궁금함
중국의 첨단 전자 산업이 선도적인 전기차를 그렇게 빠르게 개발하고 반복 개선할 수 있었던 주된 이유가 여기에 있는 것 같음
더 정확히는 전기 모터를 다루는 데 필요한 기계와 작업 공간이, 내연기관 금속 부품과 구동계의 여러 동력 전달 부품을 다루는 경우와 어떻게 다른지에 대한 생각임. 영상 속 작업장은 많은 사람이 상상하는 것보다 작음
이런 모터가 다음 세대 Formula E 차량에 들어가면 코너링에서 엄청난 개선을 보게 될 듯함. 최신 세대는 이미 능동형 4륜구동을 갖췄고, 이 모터가 더 나은 토크 조절을 가져올 수 있다고 봄

좋은 영상임
보니 축방향 자속은 원조가 1820년대쯤 나왔지만 제조가 쉽지 않았고, 이후 방사방향 자속이 등장해 지금까지 이어진 듯함. 그래서 올해 축방향 자속이 다시 돌아오는 셈임
모터가 가벼워지면 다른 부품도 함께 가벼워져야 한다는 연쇄 경량화 효과 이야기도 매우 흥미로움
특히 회생제동 성능이 워낙 좋아져 가까운 미래에는 브레이크가 필요 없을 수도 있다는 부분이 인상적임. 그렇게 되면 무게와 부품 수가 또 줄어듦

몇 년 전 집 연구실에서 작은 축방향 자속 모터를 몇 개 만들어 봤는데, 효율이 극도로 높음
제대로 구성하면 토크가 엄청나고, 그 토크를 내는 데 에너지도 많이 필요하지 않음. 개인적으로 가장 좋았던 점은 구조상 완전히 브러시리스이고 깨끗하게 유지하기 쉽다는 점이었음

저 글이 어느 지점에서든 전기 축방향 자속 모터가 무엇인지, 왜 필요한지 설명해 줬다면 훨씬 좋았을 것임

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“기존 방사방향 자속 모터와 달리, 축방향 자속 모터의 전자기 자속은 회전축과 평행하게 흐른다. 핵심 부품은 원반형 구조로 배치되며, 두 로터가 좌우에서 스테이터를 끼운다. 이 설계는 특히 컴팩트한 모터 구조, 높은 출력 및 토크 밀도, 구동계 패키징의 새로운 자유도를 가능하게 한다. 신형 Mercedes-AMG GT 4-Door Coupe에서 앞차축 모터의 폭은 9cm가 조금 안 되고, 뒤차축의 두 모터는 각각 약 8cm 폭이다. 세 개의 축방향 자속 모터는 차축별로 이른바 High Performance Electric Drive Units(HP.EDU)에 통합되며, 단일 하우징 안에서 소형 입력 유성기어박스와 결합된다”

선전에서 축방향 자속 모터로 사족보행 로봇을 만드는 중국 스타트업 Astrall Dynamics를 방문했음
로봇이 60kg 짐을 싣고 20층 넘게 계단을 꽤 빠르게 오르는 모습을 보니 정말 멋졌음. 작은 폼팩터에서 나오는 높은 토크가 매우 인상적이었고, 이해한 바로는 특히 규모를 키워 제조할 때 더 복잡해짐

글 속에 조금 묻혀 있지만 설명은 있음

기존 방사방향 자속 모터와 달리, 축방향 자속 모터의 전자기 자속은 회전축과 평행하게 흐른다. 핵심 부품은 원반형 구조로 배치되며, 두 로터가 좌우에서 스테이터를 끼운다. 이 설계는 특히 컴팩트한 모터 구조, 높은 출력 및 토크 밀도, 구동계 패키징의 새로운 자유도를 가능하게 한다. 신형 Mercedes‑AMG GT 4‑Door Coupe에서 앞차축 모터의 폭은 9cm가 조금 안 되고, 뒤차축의 두 모터는 각각 약 8cm 폭이다. 세 개의 축방향 자속 모터는 차축별로 이른바 High Performance Electric Drive Units(HP.EDU)에 통합되며, 단일 하우징 안에서 소형 입력 유성기어박스와 결합된다

“무엇인가”는 답이 길어질 수 있지만, 왜 필요한지는 주어진 부피와 지름에서 토크 밀도를 높일 수 있기 때문임
생성되는 자속이 축과 평행한 얇은 모터이고, 표준 영구자석 동기모터(PMSM)처럼 인버터 쪽에서 같은 구동 알고리즘을 적용해 쓸 수 있음

아주 멋짐. 실제 제품에서 축방향 자속 모터가 더 많이 보이는 건 반가운 일이고, 앞으로 새 표준이 될지 흥미로움
재료 비용이 줄면 대량 생산 비용이 방사방향 자속 모터보다 실제로 낮아질 수도 있음
다만 고성능 프리미엄 차량을 제외하면 최소 10년 정도는 방사방향 자속 모터가 계속 지배적일 것 같음. 방사방향 방식은 이미 충분히 검증됐고, 축방향 방식은 현장에서 신뢰성을 입증하는 데 몇 년은 더 필요함
더 높은 하중과 응력, 더 빡빡한 공차 때문에 특히 대중형 트림에서는 축방향 모터의 전체 신뢰성이 낮아질 수도 있음. Mercedes는 프리미엄 차량에서 신뢰성과 성능을 위해 과하게 설계하고 있을 가능성이 큼
방사방향 방식은 대부분의 용도에서 이미 “충분히 좋음”. 축방향 방식의 효율, 폼팩터, 무게 개선은 좋지만 병목은 아님. 방사방향 모터도 이미 효율이 높고 꽤 가볍고 작음. 무게를 좌우하는 진짜 요인은 배터리임

이 기술이 전기자전거 크기로 줄어들 수 있는지, 더 나아가 사람들이 들고 다니는 초소형 이동수단 형태, 예를 들면 가벼운 스쿠터나 스케이트보드에도 들어갈 수 있는지 보고 싶음

YASA가 발표했을 때와 MB가 인수했을 때가 기억남
전기 모터 설계에서 놀라운 기술과 진전이고, 어떻게든 상용화하려는 모습을 보니 좋음

“모터”가 뭔지는 알고 “전기”가 무슨 뜻인지도 알지만, 전기 축방향 자속 모터가 뭔지는 전혀 모르겠음
Doc Brown이 시간여행에 쓴 물건은 아닐 거라고 꽤 확신하지만, 어쩌면 그럴 수도 있음
일주일에 한 번쯤은 내가 이 사이트에 있기엔 너무 멍청한 것 같다는 생각을 하는데, 오늘이 그날임. DuckDuckGo로 조사하러 감
수정: 실제로는 꽤 단순함. Wikipedia 문서는 여기 있음 https://en.wikipedia.org/wiki/Axial_flux_motor
도식이 좀 더 있으면 좋겠지만, 핵심은 꽤 쉽게 이해할 수 있게 해 줌

1980년대 Toyota 픽업, 그러니까 Back to the Future에 나온 것 같은 차에 엔진 스왑을 하고 싶음
100마력 22R을 150250마력 연료분사 직렬 4기통이나 터보디젤로 바꿔 열효율을 2025%에서 약 40%로 올리고, 연비를 거의 두 배로 만들고 싶음
문제는 대부분의 현대 엔진이 가로배치라는 점임. 어댑터 플레이트를 쓰면 어떤 변속기에도 맞출 수 있지만, 그러면 엔진이 방화벽 쪽으로 너무 밀려 고압 연료펌프 같은 부품에 접근하기 어려워짐. 이 부품은 전륜구동 차량에서 접근하기 쉽도록 변속기 쪽에 달린 경우가 많음. 계획적 진부화처럼 느껴짐
그래서 누군가 엔진과 변속기 사이에 넣을 수 있는 46인치 두께, 100200마력(100kW)급 축방향 자속 모터 삽입 모듈을 내줬으면 좋겠음. 선택적으로 간단한 배터리 관리 시스템(BMS)과 약 5kWh 저장용량을 붙여 15~20마일 전기 주행거리와 회생제동 기반 하이브리드 연비를 제공하면 좋겠음
아는 제품이 있으면 알려주면 좋겠음. 없다면 인터넷 복권에 당첨된 사람들은, 아직 모두가 원한다는 사실을 모르는 신제품에 투자해서 크게 벌 수 있을 것임

2LTE 엔진으로 바꿀 수 있음. 80년대 Hilux에 해당하는 디젤 엔진임
다만 수입해야 할 수도 있고, 미국에서는 정말 드묾
전적으로 동감함. 내 Tacoma에도 더 많은 선택지가 있었으면 좋겠음
멕시코에서 좌핸들 Hilux를 들여오는 생각도 해보는 중임

BMW 330e 구동계 같은 것이 그런 구성을 갖고 있고, 대부분의 독일 후륜구동 하이브리드도 마찬가지임
가장 큰 문제는 인버터와 제어 소프트웨어가 될 것임

여기서 흥미로운 부분은 모터 자체보다 제조일 가능성이 큼
시제품에서 안정적으로 대량 생산할 수 있는 제품으로 넘어가는 일이 보통 어려운 부분임

몇 년 동안 축방향 자속 전기 모터가 차 한 대당 100파운드, 많게는 몇백 파운드를 줄여줄 것이라는 과대 기대를 봐왔음
이번 발표는 그게 실제로 조금씩 일어나기 시작했다는 뜻일까?
전체 무게나 장기 내구성 측면에서는 모터보다 배터리가 더 중요하지만, 그래도 어떤 개선이든 도움이 됨

YASA의 성과가 실현되는 건 반갑지만, 영국은 다음 기술 돌파구를 온전히 살리려면 정말 정신 차려야 함