エネルギー変換制御機器工学

科目基礎情報

学校	一関工業高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	エネルギー変換制御機器工学
科目番号	0036	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	システム創造工学専攻（専門科目）	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	自作教材（Moodleで配布）
担当教員	水穴 裕真

到達目標

①エネルギー変換制御機器の歴史、基本構成や動作原理、応用例や今後の展開について理解し、説明することができる。
②エネルギー変換制御機器の解析設計法について理解し、説明することができる。
③有限要素法や磁気回路法などの解析技術の特徴を理解した上で、それらの解析技術を用いた機器設計を行うことができる。

【教育目標】　C

【キーワード】　パワーエレクトロニクス、パワーマグネティクス、モータ、磁気ギヤ、磁気ギヤードモータ、有限要素法、磁気回路法、電気自動車

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
エネルギー変換制御機器の歴史、基本構成や動作原理、応用例や今後の展開について理解し、説明することができる。	エネルギー変換制御機器の歴史、基本構成や動作原理、応用例や今後の展開について深く理解し、明快に説明することができる。	エネルギー変換制御機器の歴史、基本構成や動作原理、応用例や今後の展開について理解し、説明することができる。	エネルギー変換制御機器の歴史、基本構成や動作原理、応用例や今後の展開について理解不足であり、説明することができない。
エネルギー変換制御機器の解析設計法について理解し、説明することができる。	エネルギー変換制御機器の解析設計法について深く理解し、明快に説明することができる。	エネルギー変換制御機器の解析設計法について理解し、説明することができる。	エネルギー変換制御機器の解析設計法について理解不足であり、説明することができない。
有限要素法や磁気回路法などの解析技術の特徴を理解した上で、それらの解析技術を用いた機器設計を行うことができる。	有限要素法や磁気回路法などの解析技術の特徴を深く理解した上で、それらの解析技術を用いた機器設計を自ら進んで行うことができる。	有限要素法や磁気回路法などの解析技術の特徴を理解した上で、それらの解析技術を用いた機器設計ができる。	有限要素法や磁気回路法などの解析技術の特徴を理解した上で、それらの解析技術を用いた機器設計ができない。

教育方法等

概要:

モータや発電機、トランスやリアクトル、インバータやコンバータなどをはじめとしたエネルギー変換制御機器は、エネルギーの発生・輸送・変換・利用を効率よく行うためには必須なキーデバイスである。本講義では、各種エネルギー変換制御機器の歴史、基本構成や動作原理、応用例や今後の展開について理解するとともに、これらの機器の解析設計法についても学ぶ。

授業の進め方・方法:

授業は座学形式で配布資料に沿って行う。
資料はMoodleに掲載するので適宜参照すること。
設計演習では、汎用の回路シミュレータであるLTspiceを用いた解析を行う。

注意点:

【事前学習】
授業内容を確認し、授業項目に該当する配布資料を一読しておくこと。
【評価方法・評価基準】
中間レポート（50%）および期末レポート（50%）で評価する。詳細については、第1回目の講義で告知する。
エネルギー変換制御機器に関する基礎事項および解析設計法の理解度を評価する。総合成績60点以上を単位取得とする。
自己学習レポートの未提出が4分の1を超えた場合は低点とする。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス、エネルギー変換制御機器の概要	エネルギー変換制御機器の概要について理解できる。
		2週	電力系統機器（パワーエレクトロニクス）	パワーエレクトロニクス技術を利用した電力系統機器について理解できる。
		3週	電力系統機器（パワーマグネティクス）	パワーマグネティクス技術を利用した電力系統機器について理解できる。
		4週	モータドライブ（DCモータ）	DCモータのモータドライブ技術について理解できる。
		5週	モータドライブ（誘導モータ）	誘導モータのモータドライブ技術について理解できる。
		6週	モータドライブ（同期モータ）	同期モータのモータドライブ技術について理解できる。
		7週	モータ技術	モータに関連する技術について理解できる。
		8週	中間レポート作成	中間レポートの作成を通して、これまでの学習内容を振り返ることができる。
	2ndQ
		9週	磁気ギヤ・磁気ギヤードモータ①	磁気ギヤおよび磁気ギヤードモータの基礎事項や設計法、研究開発事例などについて理解できる。
		10週	磁気ギヤ・磁気ギヤードモータ②	磁気ギヤおよび磁気ギヤードモータの基礎事項や設計法、研究開発事例などについて理解できる。
		11週	解析技術	有限要素法や磁気回路法などの解析技術について理解できる。
		12週	電気自動車	電気自動車の基礎事項や要素技術などについて理解できる。
		13週	設計演習①	シミュレーションソフトを用いた機器設計ができる。
		14週	設計演習②	シミュレーションソフトを用いた機器設計ができる。
		15週	期末レポート作成、まとめ	期末レポートの作成を通して、これまでの学習内容を振り返ることができる。
		16週

評価割合

	中間レポート	期末レポート	合計
総合評価割合	50	50	100
基礎的能力	50	50	100
専門的能力	0	0	0
分野横断的能力	0	0	0