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松栄工機の非接触磁気歯車装置が本格実用化へ

[2007/10/29]

【写真1】非接触磁気歯車装置
【写真1】非接触磁気歯車装置
 夢の歯車といわれる非接触磁気歯車装置が,さまざまな産業機械への採用が拡大している。
 非接触磁気歯車装置は,東北の機械メーカー松栄工機(宮城県大崎市)が開発した。歯車の歯の代わりに磁力を利用して,動力を伝達する。一般の歯車と違って物理的な接触部分がないため,歯車がかみ合うことにより発生する多くの問題をクリアすることに成功した。松栄工機は,この非接触磁気歯車装置(写真1)の開発によって,2003年に「みやぎものづくり大賞」の最高賞であるグランプリを受賞。2006年には,その技術力が高く評価され,経済産業省の「元気なモノ作り中小企業300社」の1社にも選定された。

取りそろえられた非接触歯車のラインアップ
【写真2】
直交型伝達装置(マイタ,ベベル)
【写真2】直交型伝達装置(マイタ,ベベル)
 様々な装置や機械に歯車は使用されているが,非接触磁気歯車装置の摩擦や接触が発生しない特性を生かして,多くの製造現場での応用が期待できる。
「過大な力が一気にかかった時にスリップするトルクリミッターの機能に着目して,最初は風力発電の部品として使えるのではと考え,試作品開発をおこないました。その過程で出会ったのが,磁気歯車の研究を長く手がけておられた東北学院大学の鶴本勝夫教授(機械創成学科)でした。先生の研究室で磁気歯車の原型を見せていただき,これだと思いました」(同社R&Dセンター長・操谷欽吾氏)
 当社では鶴本教授から基本技術を学び,試行錯誤を繰り返しながら,何とか実用化にまでこぎつけた。実用化の過程では,それまで培ってきた金型加工の超微細加工技術が役立った。現在では,カップリング方式による磁気カップリングとマイタ(直交型伝達装置・同速型伝達装置)又,変速機能を持つベベル(直交型変速伝達装置),磁気歯車,磁気式遊星歯車と5種類の非接触動力伝達装置を取りそろえている(写真2)。

非接触によって実現した多くの特徴
【写真3】
攪拌機(液体中)への動力伝達
【写真3】攪拌機(液体中)への動力伝達
 非接触磁気歯車装置は,摩擦・接触により発生する振動,騒音が抑えられ,粉塵も発生しない。摩耗や劣化が起こらないことから,メンテナンスのための注油も不要になる。
 「開発当初の大きな課題は,トルクの伝達効率と製造コストでした。材料の選択とマグネットの加工・着磁技術を確立したことでこのハードルを乗り越えることができた」(操谷氏)
 できあがった製品は半永久的といえるほど長寿命なものになった。製造コストについても,通常の歯車の1.2倍から1.8倍程度に抑え込んだ。また,トルクの伝達効率も向上し90パーセント以上を実現しているから,エネルギーのロスも少なく,これにメンテナンスフリーである利点が加われば,「ランニングコストの削減に確実に貢献し,長い目でみれば,コストは回収できる」(操谷氏)と自信を見せる。
 また,非接触伝達装置のもう一つの大きな利点は,ステンレスやガラスなどの隔壁を介しても動力の伝達が可能なこと(写真3)。その特性を利用して,薬品工場や食品工場などの真空装置や撹拌装置への利用も期待されている。また,トルクリミッターの機能があるので,万が一過大なトルクが磁気装置にかかった場合もスリップして力を逃がすので,工場や製造所で作業する人たちの安全を守り,動力装置の破損を防止することにつながる。更に,増速・減速が可能なのもこの装置の大きな特色だ。

特色を生かして様々な分野の需要に対応
 非接触磁気歯車装置の特色を生かして様々な用途開発が進行中だ。
 コピーメーカーでは,低騒音という特性が着目され,カップリング部品としての採用が検討されている。摩擦による粉塵が発生しないことから,クリーンルームの中の搬送機やクリーンローラーの部品としての採用も始まっている。また,振動や騒音が抑えられることから,加工縫製工場などの工業ミシンへの展開への展開も進められている。その他にも,これらの特長を活かして精密機器,自動車部品など,磁気歯車ならではの用途が広がってくるだろう。
 さまざまな広がりが考えられる非接触磁気歯車だが,具体的な用途に応じて性能をカスタマイズする必要がある。言い換えればそうした個別性の高い要望に応えられることが当社の強みになっている。
 まだまだ課題は多いが,今後は,非接触磁気歯車装置の開発,設計,製造をトータルで取り扱うオンリーワン企業として,歩みを進めていきたいとしている。

株式会社 松栄工機ホームページへ → http://www.shoei-eng.co.jp/

記事要点掲載先:日経BP.netTech-On!


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