1. ブレード構造設計の核心課題
HVLSファンの運転中、ブレードは連続的かつ安定した高周波の遠心荷重、風荷重、振動応力にさらされます。ブレード構造の強度が不十分な場合、亀裂、疲労損傷、さらには脱落事故が発生しやすくなります。また、構造剛性が不十分な場合、大きな振れが発生し、空気の推力効率が低下し、寿命が短くなる可能性があります。そのため、高強度、高剛性、軽量のブレード構造を設計することが、エンジニアリング設計の中核目標です。
2. 伝統的構造と革新的構造の比較分析
従来の長方形リブ構造（構造A）と、当社が独自に開発した空力的に最適化されたマルチキャビティ構造（構造B）を比較しました。以下は、2つのブレードの断面構造と有限要素シミュレーション結果の比較です。
構造差異分析：
構造A：単純な長方形キャビティ+直線補強リブを採用しており、構造が簡単で加工しやすいですが、ねじり剛性と応力分布が理想的ではなく、局所集中の問題があります。
構造B：流線型の支持梁と局所補強リブを含む非対称マルチキャビティ設計を採用し、応力伝達を効果的に誘導し、全体的な剛性と分布強度が向上します。
有限要素シミュレーション結果を示します（図を参照）。
全体変形の比較：構造Bは変形制御能力に優れており、最大変位は構造Aよりも大幅に低く、曲げ剛性が強いことを示しています。
応力分布：構造Aは根元と腹部に応力が集中し、潜在的な疲労リスクがあります。構造Bは均一な応力分布を持ち、局所的な応力ピークを効果的に低減します。
全体剛性：構造Bの全体的な様相はより安定しており、高速時の構造の揺れを効果的に低減し、長期的な動作信頼性を向上させます。
3. 設計上の利点のまとめ
構造とシミュレーションの比較により、構造 B の革新的な設計には、次のような大きな利点があります。
軽量化: 強度を維持しながら、構造 B は材料の配分を最適化し、全体の重量を約 15 ～ 20% 削減します。
強度の向上: 最大応力が約 18% 減少し、極限支持力が 22% 以上増加します。
曲げ剛性の向上: 単位荷重下での最大変位が 30% 以上減少し、動的安定性が向上します。
空気力学的形状の改善: 流線型の翼型設計に合わせて、空気抵抗が減少するため、風力エネルギーの変換効率が向上します。
耐用年数の延長: 応力集中が大幅に減少し、疲労亀裂の発生と拡大を効果的に遅らせます。
4. 結論: 構造革新がパフォーマンスの飛躍を推進する
当社は、体系的な機械モデリング、空力最適化、シミュレーション検証を通じて、HVLSファンブレードを「重量と強度の制約」というジレンマから解放し、高性能と軽量化の新たなブレークスルーを達成しました。
今後もデータとエンジニアリングを基盤に、ファン技術のボトルネックを継続的に打破し、お客様に高性能、安全、信頼性の高い気流ソリューションを提供してまいります。
