風力発電の現状:
エネルギー部門の拡大が推進されている為、風力発電所の建設と拡大が進められています。風力タービンの長寿命や低騒音といった品質を保証する為には、風力タービンを構成する個々の部品（ギアボックスなど）が高品質な基準で製造されていなければなりません。
品質に影響を与える決定的な要因はランスミッションエラーであり、略してTEとも呼ばれています。
目標: 風力タービンギアボックスの最適設計、構造伝搬騒音の低減
各ギアボックスとそれに取り付けられる個々の部品は、アセンブリ全体の使用目的と場所によって異なる製造公差を持ちます。これらの製造公差と、温度と負荷に依存するコンポーネントの弾性、およびアセンブリの影響が組み合わさる為、回転運動とトルクの伝達関数は理想的な伝達関数から逸脱します。この現象は、TE(Transmission Error)とも呼ばれています。トランスミッションの構造が複雑になるほど、つまり、トランスミッションのシャフト、ホイール、ベアリングなどのギアステージが多ければ多いほど、個々のトランスミッションエラーの合計は大きくなります。伝搬エラーの結果は、コンポーネントとコンポーネント表面のマクロ的およびミクロ的な摩耗の増加によって現れます。さらに、それらは構造伝播音および騒音の放出のために人々に音響的に知覚可能です。そのため、伝達誤差の測定が必要です。これにより、個々のギアステージの誤差を定量化できます。
その結果、平歯車と遊星歯車で大きく異なる設計関連の影響や、歯の噛み合い誤差を適切な測定技術を使用して解析できます。強力なソフトウェアを使用すると、次数と周波数スペクトルを2次元および3次元の表現で生成でき、伝達誤差と構造伝播ノイズ放射との相関関係を見つけることができます。測定データを記録するために、高分解能のインクリメンタルセンサーがトランスミッションの入力軸と出力シャフトに適用されます。ただし、偏心や衝撃波は測定誤差の原因となります。したがって、シャフト径が大きい場合は、180°オフセットされた2つの速度センサーを使用して、ソフトウェアでの測定エラーをなくすことができます。シャフトの直径に応じて、一体型の中空シャフトエンコーダや、独立したセンサーヘッドとシャフトにまたがる磁気テープを備えた2つの部分からなるセンサーシステムなど、さまざまなタイプのセンサーが利用可能です。さらに、理想的には、トランスミッション内の中間シャフトに追加の速度センサーが取り付けられています。速度検出と並行して、加速度センサーを使用して、伝送のさまざまなポイントで固体伝播ノイズが測定されます。
計測結果を解析
伝達誤差は、通常、測定が行われた後に、後処理として時間と次数の範囲で評価されます。伝達誤差の評価結果は、スペクトル領域だけでなく、時間領域でも二次元的または三次元的に表示することができます。この場合、結果は時間や次数だけでなく、荷重や速度に対しても3次元的に表現することができます。スペクトル領域では、各歯のメッシュに次数を割り当てることができます。ROTECの評価ソフトウェアでは、歯車の次数やその高調波を可視化することができます。スペクトル領域での回転誤差評価結果の分解能は、試験運転中にシステム内で基準として選択されたシャフトの回転数に依存します。
時間領域で解析
- トランスミッション入力シャフトと出力シャフト間の動的捩れ角度
- 負荷依存のギアボックス剛性
- 速度に依存しない振動の発生と構造伝搬ノイズの放出
スペクトル領域で解析
- 形成する次数または周波数スペクトルによる歯の噛み合い検討
- 負荷や速度のような複数の個別測定値からのスペクトルをリンクする事で3Dシーケンスを表現
- トランスミッションエラーと構造伝播騒音放射の相関関係を調査する為、個々の次数や周波数を選択し、負荷や速度に対する2D断面表示を作成
