より多くの電力で、さらに効率的：風力産業に変革をもたらす円すいころ軸受

再生可能エネルギーに世界が移行している最前線に、ティムケンを位置付けるが、風力エネルギーの戦略的成長マネージャーであるマルレ・フェルナンデスの仕事です。

ティムケンは、革新をもたらすエンジニアリング主導の企業です。風力タービンでの円すいころ軸受（TRB）の必要性が高まっていることをトレンドが示していますが、これは、ティムケンのエンジニアが1世紀以上かけて完成させてきた技術です。

フェルナンデスは、市場の大きなトレンドを評価し、風力タービンのメーカーとオペレーターの顧客が、非常に競争の激しい業界をリードできるよう、ティムケンのエンジニアたちがそれに役立つリソースとテクノロジーを備えていることを確認することに時間を費やしています。

絶え間なく成長し進化する業界

大きなトレンドを見つけるのは難しいことではありません。「風力エネルギーは成長しています。私たちは強気です」とフェルナンデスは言います。「再生可能エネルギーには大きな勢いがあり、風力はその大きな柱です。」他の企業が新しい環境、社会、企業統治（ESG）および企業の社会的責任（CSR）の目標を打ち出すとき、彼らはそれらを達成するために再生可能エネルギーに依存します。

風力タービンの物理的なサイズも大きくなっています。タービンが大きいほど、発電効率が高くなるからです。「誰もがさらに大きなタービンをつくろうとしています」とフェルナンデスは言います。「私たちが1つに取り組んでいる間に、違うのが立ち上げられます。非常に競争が激しい市場です。」

結局のところ、これらの巨大なタービンの信頼性の高さが証明されなければならない、と彼女は言います。「再生可能エネルギーは、他のものと競争するために、手頃な価格で優れた電力コストを生み出さなければならないため、信頼性とコストが重要です。」

主軸軸受としての球面ころ軸受の限界

今日の商用風力エネルギー産業は、1990年代にヨーロッパで軌道に乗り始めました。そのときは、パッケージ化された2列の球面ころ軸受がほとんどのタービンの主軸に使われていました。設計者は、突風や強風の際に大きな方位のずれがあることを予想しており、球面ころ軸受は、ずれにうまく対処することができました。

2000年代半ばになると、タービンは数メガワットの容量に増加し、主軸の球面ころ軸受には高い故障率が見られるようになりました。

「ティムケンのエンジニアはそれを見て、『球面ころ軸受は、ずれには向いているが、軸方向の荷重には対応できない』と言いました」とフェルナンデスは言います。「球面ころ軸受に大きな軸方向の重さがかかると、ベアリング自体が損傷し、違う部品（この場合はギアボックス）に負担がかかり、設計外の荷重が不要に伝達されるのです。」

ティムケンは、主軸の球面ころ軸受を 当社のES302耐摩耗性セラミックコーティングコーティングすることにより、販売後の市場で、顧客のタービン寿命を延ばすお手伝いをしました。 ティムケンのエンジニアたちは、信頼性の高い円すいころ軸受 および円筒ころ軸受をタービンギアボックスに組み込むことでも評判を築きました。

彼らはまた、風力発電用に、複列内輪をもつ内向き（TDI形）ベアリングを設計し、それらは多くの主軸の球面ころ軸受の代替ソリューションとなりました。

「OEMによっては、4〜6メートル級の超大型ベアリングを使用する新しいタービンを設置していますが、これらの設計には懸念があります」とフェルナンデスは言います。まず、スケールがありません。超大型ベアリングを使用には、工業生産能力の問題があります。直径6メートルのリングを必要とするものは、世界中にそれほど多くはありません。」

2TSの未来

タービンのサイズが大きくなるにつれて、OEM設計者は、ティムケンの指揮により、2つのベアリング列間の距離を大きくすることで、ベアリングサイズをさらに小さくできることを発見しました。彼らは、2列ベアリングを一つ取り付ける代わりに、2つの単列ベアリングを設計しました。これにより、システムがより強剛になり、より大きな負荷を処理できるようになったのです。現在は、タービンのサイズが大きくなっても、ベアリングと補助部分のサイズを適度に保ち、費用対効果を高めることができます。

ベアリングメーカーは、2つの単列ベアリングを独立して設計するため、各荷重点を必要に応じて正確に調整することができます。「この2つのベアリングを使う設計により、信頼性の面でも、より多くの領域をカバーすることができます。円すいころ軸受は、軸方向および半径方向の荷重を管理するために、正しい角度で管理および設計できるため、より優れたソリューションです」とフェルナンデスは述べます。

ティムケンは、ベアリングだけでなく、カップリング と 自動潤滑システム。「ギアボックスにおける当社の市場シェアは、業界が当社を信頼している証拠です」と彼女は言います。

円すいころ軸受や、特にタービンの主軸に2つの単体の円すいころ（2TS）を使うことへの関心が高まる中、フェルナンデスは、風力エネルギーの専門知識に対するティムケンの評判が今後10年間で高まることを予想しています。

「私たちは円すいころ軸受を長年率いています」とフェルナンデスは言います。 「また、さまざまな応用法、ギアボックス内のさまざまな位置、さまざまな動力伝達製品などから、当社には独自の視点があります。その背景は、風力エネルギーでの用途を本質的に理解するのに役立ち、当社は再生可能エネルギーの革新をさらに推し進めることができます」と彼女は言います。

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風力タービンの設計者は、駆動列全体の技術的ソリューションを見つけるためにティムケンにきます。カップリングや、その他の送電部品において、当社の能力が、いかに風力エネルギーを技術的かつ経済的に助けているかをご覧ください。

Published: 2022/03/17