磁気波動減速機内蔵メガトルクアクチュエータを搭載した人間型ロボットの開発

• 研究課題/領域番号: 23360125
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 平田 勝弘 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00403139)
• 研究分担者: 河瀬 順洋 岐阜大学, 工学部, 教授 (20144735)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2012年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2011年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: 磁気ギアードアクチュエータ / 磁気ギア / ロボット / 有限要素法 / 電磁場解析 / 多自由度モータ / アクチュエータ / モータ / 減速機 / 磁力

研究概要

本研究では，これまで研究してきた高性能な磁気波動型ギアをもとに，高トルク・高効率を実現できる新しい磁気ギアの原理モデルを考案した。更に，解析シミュレーションを用いて磁気構造の最適化を実施し，最高性能の磁気波動型ギアを開発した。また，磁気ギアとアクチュエータを一体化した，世界初のメガトルクアクチュエータを開発し，試作評価によってその有効性を示した。また，メガトルクアクチュエータ設計のためにFEMを用いた大規模並列計算シミュレータを開発し，実機による実験結果との比較により解析精度検証を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Torque-Speed Characteristics Analysis of a Magnetic-Geared Motor Using Finite Element Method Coupled With Vector Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi and Katsuhiro Hirata
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 巻: VOL.49,NO.5 ページ: 2401-2404
• [雑誌論文] スリップ現象を有する磁気ギアードモータの N-T 特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新口昇, 平田勝弘, 森元瑛樹
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.133,No.12 ページ: 1179-1185
  • NAID: 130003382838
• [雑誌論文] 新しい磁気ギアードモータ (2013)
  • 著者名/発表者名: 新口昇，平田勝弘
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.21, No.2 ページ: 110-115
  • NAID: 10031192060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonance Characteristics of an Electric Power Steering Motor (2013)
  • 著者名/発表者名: Noboru NIGUCHI, Katsuhiro HIRATA, and Teruaki KONDO
  • 雑誌名: Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics 巻: Vol.21, No.3 ページ: 401-406
  • NAID: 10031192108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposal of an Electromagnetic Actuator for Prosthetic Knee Joints (2013)
  • 著者名/発表者名: Noboru NIGUCHI, Katsuhiro HIRATA, and Ryota NAKAMURA
  • 雑誌名: Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics 巻: Vol.21, No.3
  • NAID: 10031192109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromagnetic Vibration Analysis and Measurement of a Magnetic Gear (2013)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata, Ariff Zaini
  • 雑誌名: IEEJ Journal of Industry Applications 巻: 2 号: 6 ページ: 261-268
  • DOI: 10.1541/ieejjia.2.261
  • NAID: 130003388490
  • ISSN: 2187-1094, 2187-1108
  • 査読あり
• [雑誌論文] スリップ現象を有する磁気ギアードモータのN-T特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新口昇，平田勝弘，森元瑛樹
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 133 号: 12 ページ: 1179-1185
  • DOI: 10.1541/ieejias.133.1179
  • NAID: 130003382838
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design, Optimization, and Realization of Salient-Pole Electromagnetic Gear for Variable-Transmission Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Mustafa Husain, Katsuhiro Hirata, Noboru Niguchi
  • 雑誌名: IEEJ Journal of Industry Applications 巻: 2 号: 1 ページ: 87-97
  • DOI: 10.1541/ieejjia.2.87
  • NAID: 130003379498
  • ISSN: 2187-1094, 2187-1108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cogging Torque Analysis of Magnetic Gear (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, and Katsuhiro Hirata
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: VOL.59,No.5 ページ: 2189-2197
• [雑誌論文] Continuously Variable Speed Vernier Magnetic Gear (2012)
  • 著者名/発表者名: Ariff Zaini, Noboru Niguchi and Katsuhiro Hirata
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: VOL.48,No.11 ページ: 3104-3107
• [雑誌論文] ツイン低速ロータを有するアキシャル型磁気減速機 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長井信吾, 平田勝弘, 新口昇
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.20,No.1 ページ: 78-83
  • NAID: 110009437760
• [雑誌論文] 磁気ギアードモータのコギングトルク特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新口昇，平田勝弘
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 132 号: 6 ページ: 673-681
  • DOI: 10.1541/ieejias.132.673
  • NAID: 10030607041
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuously Variable Speed Magnetic Gear (2012)
  • 著者名/発表者名: Ariff ZAINI, Noboru NIGUCHI and Katsuhiro HIRATA
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.20, No.2 ページ: 337-341
  • NAID: 110009490196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cogging Torque Reduction Method of a Magnetic-Geared Motor (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru NIGUCHI and Katsuhiro HIRATA
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.20, No.2 ページ: 465-470
  • NAID: 110009490217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cogging torque characteristics of magnetic-geared motor (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi and Katsuhiro Hirata
  • 雑誌名: International Journal of COMPEL 巻: Vol.31, No.5 号: 5 ページ: 1470-1481
  • DOI: 10.1108/03321641211248219
  • NAID: 210000173133
  • 査読あり
• [雑誌論文] 三次元有限要素法による磁気波動減速機の電磁振動解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新口昇
  • 雑誌名: AEM学会誌 巻: Vol.20, No.1 ページ: 3-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] ツイン低速ロータを有するアキシャル型磁気減速機 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長井信吾
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.20, No.1 ページ: 78-83
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高トルク磁気伝達減速機の提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田勝弘
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.19, No.2 ページ: 318-323
  • NAID: 110008673747
  • 査読あり
• [雑誌論文] 磁気減速機の渦電流損失特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 新口昇
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.19, No.3 ページ: 578-584
  • 査読あり
• [学会発表] High Performance Hybrid-Type Magnetic Planetary Gear (2013)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata and Masahiko Sakai
  • 学会等名: Proceedings of IEEE ICMA2013 (International Conference on Mechatronics and Automation)
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
• [学会発表] A NOVEL HYBRID-TYPE MAGNETIC PARADOX PLANETARY GEAR (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiki Morimoto, Katsuhiro Hirata, Noboru Niguchi
  • 学会等名: Proceedings of ISEF2013(XVI International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering)
  • 発表場所: Ohrid, Macedonia
• [学会発表] Embedded PM Magnetic-Geared Generator (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa OSHIUMI, Noboru NIGUCHI, Katsuhiro HIRATA
  • 学会等名: ISEM2013 (16th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics)
  • 発表場所: Universite Laval, Quebec, Canada
• [学会発表] High Performance Hybrid-Type Magnetic Planetary Gear (2013)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata and Masahiko Sakai
  • 学会等名: IEEE ICMA2013 (International Conference on Mechatronics and Automation)
  • 発表場所: Kagawa International Conference Hall
• [学会発表] MAGNETIC-GEARED MOTORS WITH HIGH TRANSMISSION TORQUE DENSITY (2013)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: ISEF2013(XVI International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering)
  • 発表場所: Metropol Lake Resort, Ohrid, Macedonia
• [学会発表] A NOVEL HYBRID-TYPE MAGNETIC PARADOX PLANETARY GEAR (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiki Morimoto, Katsuhiro Hirata, Noboru Niguchi
  • 学会等名: ISEF2013(XVI International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering)
  • 発表場所: Metropol Lake Resort, Ohrid, Macedonia
• [学会発表] ハーフPM型磁気ギアードモータの性能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森元瑛樹，平田勝弘，新口昇
  • 学会等名: 第25回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
  • 発表場所: 箱根ホテル小涌園
• [学会発表] 磁気ギアード誘導モータの提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新口昇，平田勝弘，森元瑛樹
  • 学会等名: 電気学会回転機・リニアドライブ・家電・民生合同研究会
  • 発表場所: 大阪工業大学
• [学会発表] ハイブリッド型磁気不思議遊星歯車の実機検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森元瑛樹，平田勝弘，新口昇
  • 学会等名: 電気学会回転機・リニアドライブ・家電・民生合同研究会
  • 発表場所: 大阪工業大学
• [学会発表] 磁気ギアードモータのステータの永久磁石によるコギングトルク (2013)
  • 著者名/発表者名: 新口昇，平田勝弘，森元瑛樹
  • 学会等名: 電気学会リニアドライブ研究会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 磁気ギアードモータにおけるステータの永久磁石の極性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新口昇，平田勝弘，森元瑛樹
  • 学会等名: 第22回MAGDAコンファレンスin宮崎
  • 発表場所: 宮崎観光ホテル
• [学会発表] 軸方向差動高調波磁気減速機 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大野勇輝，新口昇，平田勝弘
  • 学会等名: 第22回MAGDAコンファレンスin宮崎
  • 発表場所: 宮崎観光ホテル
• [学会発表] 界磁巻線を有する磁気ギアードモータ (2013)
  • 著者名/発表者名: 森元瑛樹，新口昇，平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会モータドライブ・リニアドライブ合同研究会
  • 発表場所: 三重大学
• [学会発表] Proposal of an Axial-Type Magnetic-Geared Motor (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata, Ariff Zaini, Shingo Nagai
  • 学会等名: Proceedings of the International Conference on Electorical Machines (ICEM2012)
  • 発表場所: France
• [学会発表] Torque-Speed Characteristics Analysis of a Magnetic-Geared Motor Using Finite Element Method Coupled with Vector Control (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, and Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: Proceedings of 15 th Biennial IEEE CEFC (Conference on Electromagnetic Field Computation)
  • 発表場所: Oita, Japan
• [学会発表] Continuously Variable Speed Venier Magntic Gear (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Zaini, N. Niguchi, K. Hirata
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference
  • 発表場所: Vancouver Convention Center
• [学会発表] Proposal of an Electromagnetic Actuator for Prosthetic Knee Joints (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru NIGUCHI, Katsuhiro HIRATA and Ryota NAKAMURA
  • 学会等名: The 2012 Asia-Pacific Symposium on Applied Electromagnetics & Mechanics
  • 発表場所: Majestic Hotel Saigon
• [学会発表] Resonance Characteristics of an Electric Power Steering Motor (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru NIGUCHI, Katsuhiro HIRATA and Teruaki KONDO
  • 学会等名: The 2012 Asia-Pacific Symposium on Applied Electromagnetics & Mechanics
  • 発表場所: Majestic Hotel Saigon
• [学会発表] Proposal of an Axial-Type Magnetic-Geared Motor (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata, Ariff Zaini, Shingo Nagai
  • 学会等名: The International Conference on Electorical Machines (ICEM2012)
  • 発表場所: The Palais des Congres et des Expositions de Marseille
• [学会発表] Torque Ripple Analysis of a Magnetic-Geared Motor (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: The International Conference on Electorical Machines (ICEM2012)
  • 発表場所: The Palais des Congres et des Expositions de Marseille
• [学会発表] Slip Characteristics Verfication of a Magnetic-Geared Generator Using Finite Element Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata, and Tsubasa Oshiumi
  • 学会等名: 15th Biennial IEEE CEFC (Conference on Electromagnetic Field Computation)
  • 発表場所: Oita University
• [学会発表] Dynamic Analysis of a Vernier Magnetic Gear with a Continuously Variable Gear Ratio (2012)
  • 著者名/発表者名: Ariff Zaini, Noboru Niguchi, Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: 15th Biennial IEEE CEFC (Conference on Electromagnetic Field Computation)
  • 発表場所: Oita University
• [学会発表] Torque-Speed Characteristics Analysis of a Magnetic-Geared Motor Using Finite Element Method Coupled with Vector Control (2012)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, and Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: 15th Biennial IEEE CEFC (Conference on Electromagnetic Field Computation)
  • 発表場所: Oita University
• [学会発表] アキシャル型磁気ギアードモータ (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 大阪府吹田市
• [学会発表] 磁気ギアードモータのトルクリップル特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス・リニアドライブ合同研究会
  • 発表場所: 石川県金沢市
• [学会発表] Electromagnetic Vibration Analysis of a Magnetic Gear Employing the 3-D Finite Element Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niguchi, and Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: Proceedings of IEEE COMPUMAG 2011
  • 発表場所: Sydney, Australia
• [学会発表] Cogging Torque Characteristics of Magnetic-Geared Motor (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: ISEF 2011 the 15th International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering
  • 発表場所: Funchal, Madeira, Portugal
• [学会発表] Electromagnetic Vibration Analysis of a Magnetic Gear Employing the 3-D Finite Element Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: IEEE COMPUMAG 2011
  • 発表場所: Sydney, Australia
• [学会発表] 高速ロータにのみ永久磁石を備えた磁気ギアードモータのコギングトルク特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会回転機リニアドライブ家電・民生合同研究会
  • 発表場所: 東京都
• [学会発表] 高速ロータにのみ永久磁石を備えた磁気ギアードモータのコギングトルク低減手法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会リニアドライブ研究会
  • 発表場所: 東京都国立市
• [学会発表] 磁気ギアードモータのトルクリップル解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会モータドライブ・リニアドライブ合同研究会
  • 発表場所: 静岡県浜松市
• [産業財産権] 電動機 (2013)
  • 発明者名: 平田勝弘, 新口昇, 宮川敦士, 堺谷洋, 小柴敦誉, 千葉貞一郎, 吉田剛
  • 権利者名: 大阪大学,コマツ
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-10-30
• [産業財産権] 電動機 (2013)
  • 発明者名: 平田勝弘, 新口昇, 宮川敦士, 堺谷洋, 千葉貞一郎, 小柴敦誉
  • 権利者名: 特許
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-10-30
• [産業財産権] 磁気波動歯車装置 (2013)
  • 発明者名: 平田勝弘, 新口昇, アリフザイニ, 鴛海翼, 森元瑛樹
  • 権利者名: 大阪大学,IHI
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-22
• [産業財産権] 電動機 (2013)
  • 発明者名: 小柴敦誉，千葉貞一郎，吉田剛，平田勝弘，新口昇，宮川敦士，堺谷洋
  • 権利者名: 小柴敦誉，千葉貞一郎，吉田剛，平田勝弘，新口昇，宮川敦士，堺谷洋
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-10-30
• [産業財産権] 電動機 (2013)
  • 発明者名: 平田勝弘，新口昇，宮川敦士，堺谷洋，千葉貞一郎，小柴敦誉
  • 権利者名: 平田勝弘，新口昇，宮川敦士，堺谷洋，千葉貞一郎，小柴敦誉
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-10-30
• [産業財産権] 磁気波動歯車装置 (2013)
  • 発明者名: 平田勝弘，新口昇，アリフザイニ，鴛海翼，森元瑛樹
  • 権利者名: 平田勝弘，新口昇，アリフザイニ，鴛海翼，森元瑛樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-22
• [産業財産権] 磁気変速装置 (2011)
  • 発明者名: 平田勝弘, 宮崎進
  • 権利者名: HONDA技術研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2011-05-17
• [産業財産権] 磁気変速装置 (2011)
  • 発明者名: 平田勝弘，宮崎進
  • 権利者名: 平田勝弘，宮崎進
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2011-05-17