ZF Wind Power 社、耐久性に優れたギアボックスを PTC Mathcad で実現

大草原に設置された風力タービンを見れば、吹きつける空気の力が回転運動を生み、それによって発電機が回転する様子が容易に見てとれます。しかし、1 つ問題があります。風車の回転はせいぜい 15 rpm ですが、一般に用いられている 60 サイクルの交流電力を市販の発電機で生成するには、1,000 rpm 以上で回転しなければなりません。

どうすればよいでしょうか。ほとんどの風力タービンの筐体 (“ナセル”) には高性能なギアボックスが収容されています。このギアボックスの仕組みは単純で、大きなギアが小さなギアを動かし、それによって発電機の回転速度を高めます。

とはいえ、現実はそう単純ではありません。ギアボックスには大きなトルク、振動、その他の環境負荷がかかるため、システムのほかの構成部品よりかなり早く故障する傾向があります。したがって、ギアボックスの設計には周到かつ革新的な工夫を施し、信頼性、寿命、全体的な効率性を高める必要があります。

PTC のお客様である ZF Wind Power 社は、こうした重要な機器の設計、製造、販売を行っています。ベルギーのアントワープに本拠を構える同社は、100 年間にわたり、あらゆる産業用途向けにトランスミッションの開発、製造を手掛けてきました。ZF Wind Power 社とそのエンジニアチームは、風力エネルギー生産者が利用できる最もコンパクトでコスト効率の高いソリューションの提供を目指しています。

チームの成功の裏には、PTC Mathcad、PTC Creo、PTC Windchill などの PTC 製品があります。エンジニアおよび科学者は、重要な工学技術計算を解き、解析し、共有するために PTC Mathcad を利用しています。

 

 

このような標準化と計算のプログラミングは、少数の PTC Mathcad パワー ユーザーだけで行っています。チームのほとんどのメンバーはできあがった “ワークシート” を利用するだけでよいので、解決済みの問題に煩わされることなく、各自の設計作業に集中できます。

 

もちろん、どのエンジニアも、基の公式を理解することなく単に数字を当てはめているわけでありません。「この点も、PTC Mathcad がチームで威力を発揮している理由の 1 つである」とベアリンクス氏は言います。

 

PTC Mathcad で最も重要であると同氏が考える 2 つの機能は、実際の数学表記と単位の処理です。

 

実際の数学表記

Microsoft Excel スプレッドシートの Visual Basic スクリプトと異なり、PTC Mathcad では、教科書のような表記で数式が表示されます。そのため、公式に欠陥があるのではと思ったときは、すぐにその問題を評価できます。

 

「ほかの一般的な計算作成用フォームと比べ、PTC Mathcad シートは読みやすさに非常に優れています」とベアリンクス氏。「たとえば、Visual Basic では公式の構造がすぐにはわかりません。30 分かけてコンマや括弧を 1 つ 1 つ数え、確認しなければなりません。非常に面倒な作業です」

 

何より、PTC Mathcad シートなら、チームの誰かが標準の公式に問題があるのを見つけた場合、それをすぐに修正して、ほかのメンバーに配布することができます。

 

単位認識

PTC Mathcad は、単位を理解する独自の機能も備えています。1 つの数式に複数の単位系 (英国単位系と国際単位系など) を混在させても、正しい結果が得られます。ベアリンクス氏によると、単位認識機能は、公式化の正当性チェックにも役立つといいます。「単位のつじつまが合わない場合や、期待と異なる単位が使用されている場合に、何か誤りがあることがわかります」

 

単位認識はほかのどのアプリケーションにも勝るとベアリンクス氏は言います。そして、この機能と数学表記が、彼が PTC Mathcad を選ぶ理由です。「これらが PTC Mathcad の大きく異なる点です。唯一無二です」

 

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事例紹介

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「当社のギア開発では、PTC Mathcad が大いに役立っています」と話すのは、シニア テクノロジ エンジニアのバート・ベアリンクス (Bert Beirinckx) 氏。「何度も使用する複雑な計算が数多くあります。PTC Mathcad は、そうした計算の答えを導く為に役立っています」

 

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