株式会社ジェイテクト（本社：愛知県刈谷市、取締役社長：近藤禎人、以下「ジェイテクト」）は、転がり軸受の設計においてモデルベース開発（以下、MBD※１）により、開発効率の向上を進めています。
このたびMBDを劇的にアップデートし、デジタルを活用した軸受設計プロセスの効率化および新型試験設備を活用した評価解析の信頼性向上を実現しました。
※1 MBD（Model Based Development）：開発したいモノのモデルを製作し、そのモデルをベースにシミュレーション技術を活用することで、開発期間の飛躍的な短縮と製品品質を向上させる高効率な開発手法
ジェイテクトは、JTEKT Group 2030 Visionを掲げ、「モノづくりとモノづくり設備でモビリティ社会の未来を創るソリューションプロバイダー」になることを目指しています。ジェイテクトグループは、製品と製造設備に関する要素技術や知見であるコンピタンスを一堂に集約したテクノロジープラットフォームを活用し、これらのコンピタンスを掛け合わせて社内や社会の困りごとの解決策を提案するソリューション共創センターの開設を進めています。
新たなMBDでは、ジェイテクトのコンピタンスを生かした設計基幹システムを導入することで、設計プロセスの大幅な短縮と設計者による検討のばらつきを最小限に抑えることが可能となります。加えて、グループ会社のコンピタンスである磁気軸受を用いた新開発の評価試験機により、従来以上の高速回転下で評価を行うことができ、評価解析の信頼性向上を実現します。
ジェイテクトは本MBDを活用し、早期製品化や製品の高機能化などのソリューションを提案していきます。
設計基幹システムによる設計プロセスの短縮
従来の軸受の設計プロセスは、設計者自身が多岐にわたる技術計算を手作業で繰り返し行う必要があり、データ受け渡しや保存にかかる時間のロス、設計者による検討のばらつきが課題となっていました。そこで設計プロセス全体を抜本的に見直し、初期検討から作図までをシームレスに完了できる設計基幹システムを開発。このシステムの導入で設計検討時間を従来比1/4に短縮し、設計者の経験に関係なく、優れた検討が可能となりました。
磁気軸受を用いた新開発の評価試験機による評価解析の信頼性向上
今後、自動車や産業機械の電動化が加速していく中で、軸受の高速回転化や効率化、信頼性の要求が高まることが想定されます。こうしたニーズにお応えする軸受を設計するために、グループ会社である株式会社ジェイテクトマグネティックベアリングが開発・製造する磁気軸受を用いた評価試験機を開発。超高速回転かつ急加減速回転条件での性能評価を可能としました。
磁気軸受は電磁力により回転軸を完全非接触で支持する軸受で、摩擦ゼロ、潤滑油不要、メンテナンスフリーといった特長を有しています。新たに開発した評価試験機は主軸を駆動するモーターユニットに磁気軸受を用いることで、超高速回転性能としては、電気自動車（BEV）の電動駆動システムであるeAxleの高速回転要求仕様、45,000 min-1（dmn※２値270万）まで評価可能。また、急加速・急減速回転性能としては、市場ニーズを大きく上回る15,000 min-1/sまで評価可能となります。さらにはラジアルとアキシアルの両方向の荷重を与えることができ、オイル潤滑およびグリース潤滑に対応します。
今回開発した試験機を使用することで、従来の高速試験機では評価できなかった超高速域まで軸受の限界性能を把握できるようになり、eAxleの小型化・高出力化要求に対し高速回転下でも破損や焼付きが発生しない軸受の開発が実現可能となります。ジェイテクトはデジタル上でのシミュレーション結果を精査し、リアルの現象とのギャップを解析プロセスに反映することで、信頼性を飛躍的に向上させています。
※2 dmn : 転がり軸受の回転性能を表す値。転動体のピッチ円直径（mm）×回転速度（min-1）
磁気軸受を用いた評価試験機の構造と特長
磁気軸受を用いた評価試験機の評価能力
今後の展望
画期的な設計基幹システムと評価試験機による高効率・高信頼性MBDで軸受の設計期間を短縮し、最小限のリードタイムでお客様の困りごとを解決できるよう継続して取り組んでまいります。さらには、本MBDを推進することで、ゼロエミッションでクリーンなカーボンニュートラル社会の実現にも貢献していきます。
今後もジェイテクトは、お客様をはじめとしたステークホルダーが抱える課題に対し、グループのコンピタンスを生かして最適なソリューションを提供してまいります。
参考
- 2023年1月16日プレスリリース「『JTEKT Ultra Compact Bearing』の開発にMBDを活用」
- 2021年12月28日プレスリリース「モデルベース開発で転がり軸受の設計期間短縮と性能向上を実現」
杰克特股份公司（总部：爱知县刈谷市，董事社长：近藤禎人，以下简称“杰克特”）正在通过模型基础开发（以下简称MBD）来提升滚动轴承设计的开发效率。
此次MBD进行了戏剧性的升级，利用数字化提高了轴承设计流程的效率，并通过新型试验设备提升了评估解析的可靠性。
※1 MBD（模型基础开发）：制作想要开发的物品的模型，利用该模型结合模拟技术，从而大幅缩短开发周期并提升产品质量的高效开发方法。
杰科特正秉承JTEKT Group 2030 Vision，致力成为"通过制造产品和制造设备塑造出未来移动社会的解决方案提供商"。杰科特集团正在利用涵盖产品和制造设备的核心技术和见解的能力，将这些核心能力汇聚到一个名为技术平台的平台上，进一步推进解决公司内部和社会问题的方案共创中心的开设。
在新的MBD中，通过引入杰克特的设计核心系统，可以大幅缩短设计流程，并将设计人员的研究差异最小化。此外，利用集团公司的核心技术，基于磁轴承的新开发评估试验机，可以在比以往更高的转速下进行评估，从而实现评估解析的可靠性提升。
杰克特将利用本MBD，提出早期产品化和产品高功能化等解决方案。
通过设计核心系统来缩短设计流程。
传统的轴承设计过程需要设计师自己手动反复进行多项技术计算，数据传递和保存所耗费的时间造成了损失，设计人员的考虑也存在差异，这些都是问题。因此，我们根本性地审视了整个设计流程，开发了一个能够从初步考虑到绘图无缝完成的设计基础系统。通过引入该系统，设计考虑时间被缩短到传统的1/4，无论设计师的经验如何，都能进行出色的设计。
提高了采用磁性轴承的新开发评估试验机的评价解析的可靠性
展望未来，随着汽车和工业机械电动化的加速，预计对轴承的高速旋转、高效化和可靠性的需求将会提高。为满足这些需求，我们开发了由集团公司株式会社杰克特磁性轴承开发和制造的采用磁性轴承的评估试验机。该试验机能够对超高速旋转和急加减速条件下的性能进行评估。
磁性轴承是通过电磁力完全非接触式支撑旋转轴的轴承，具有零摩擦、无需润滑油和免维护等特点。新开发的评估试验机通过在主轴驱动的电机单元中采用磁性轴承，使其具备超高速旋转性能，可以评估电动汽车（BEV）电驱动系统eAxle的高速旋转要求规格，最高可达45,000 min-1（dmn※2值270万）。此外，在急加速和急减速的旋转性能方面，能够评估远超市场需求的15,000 min-1/s。并且，还可以施加径向和轴向的双向负载，同时支持油润滑和脂润滑。
通过使用这款新开发的试验机，可以了解传统高速试验机无法评估的超高速域的轴承极限性能，满足eAxle的小型化和高功率要求，实现高速旋转下不会发生破损或烧结的轴承的开发。杰克特通过精细化数字上的模拟结果，并将与实际现象之间的gap inc分析过程反映到设计中，从而显著提高了可靠性。
※2 dmn : 表示滚动轴承的旋转性能的值。滚动体的齿圈直径（mm）×转速（min-1）
采用磁轴承的评估测试机的结构和特点
采用磁轴承的评估测试机的评估能力
展望未来
通过突破性的设计关键系统和评估测试机，利用高效率、高可靠性的MBD来缩短轴承的设计周期，以最小的交货时间解决客户的问题。更进一步，推进MBD也将对实现零排放、清洁的碳中和社会作出贡献。
未来，捷复将利用集团的能力，为客户和其他利益相关者面临的挑战提供最佳解决方案。
参考
- 2023年1月16日新闻发布：“利用MBD开发‘JTEKT超紧凑型轴承’”
- 2021年12月28日新闻发布会 "通过模型基础开发实现滚动轴承的设计周期缩短和性能提升"
