山口大学教務システム - 1061440460-電気設計

開講年度	開講学部等
2025	工学部
開講学期	曜日時限	授業形態	AL（アクティブ・ラーニング）ポイント
前期	火3～4	講義	1.5
時間割番号	科目名[英文名]			使用言語	単位数
1061440460	電気設計[Electric Machine Design]			日本語	2
担当教員（責任）[ローマ字表記]					メディア授業
山田洋明[YAMADA Hiroaki]					ー
担当教員[ローマ字表記]
山田洋明　[YAMADA Hiroaki]
特定科目区分		対象学生		対象年次	4～
ディプロマ・ポリシーに関わる項目			カリキュラムマップ(授業科目とDPとの対応関係はこちらから閲覧できます)

授業の目的と概要

電気機器の中でも変圧器を主に取り上げ，設計手法を習得するとともに，絶縁や磁性材料についての知識を身に付ける。

授業の到達目標

1.設計の概念：設計の定義，制約条件，プロセスについて説明することができる。
2.電気設計の基礎：電気機器における比容量，電気装荷，磁気装荷の関係，電気装荷と磁気装荷の配分の機器性能や構造に及ぼす影響を説明することができる。
3.インダクタの設計：パワーエレクトロニクス回路の仕様に合わせた設計ができる。
4.変圧器の設計：容量，周波数，一次及び二次電圧，結線形式が与えられると，設計例を参考にして設計することができる。パワーエレクトロニクス回路に用いられる高周波変圧器の設計ができる。
5.系統や電源への応用：変圧器などの電気機器を系統や電源への応用を目的として設計できる。
6.製図の基礎：製図規格を理解する。製図に用いる線の種類と用途，投影法の種類と特徴を説明することができる。電気線図で用いられる図記号を理解することができる。

授業計画

【全体】

主に変圧器の設計を題材として電気機器の設計方法を習得する。パワーエレクトロニクス回路に用いられるインダクタ，変圧器，高周波変圧器の設計手法を修得する。
パワーエレクトロニクス回路シミュレータPLECSを用いて、電気機器およびその応用回路の挙動や設計の妥当性を検証する。
第三角法による製図の手法を理解し，自身で製図できるようになる。

	項目	内容	授業時間外学習	備考

第1回	ガイダンス，電気機器の必要性	電気機器の重要性および必要性の理解，絶縁の必要性	授業計画に沿って，準備学習2時間と復習2時間を行う。

第2回

降圧チョッパ

降圧チョッパ回路の復習

・予習として教科書2.2節を読んでおくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第3回

降圧チョッパの応用例

LED投光器に用いられる降圧チョッパ回路の設計

・予習として教科書2.2節を読んでおくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第4回

昇圧チョッパ

昇圧チョッパ回路の基礎と回路に用いるインダクタの設計法

・予習として教科書2.3節を読んでおくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第5回

昇圧チョッパの応用例

太陽電池の最大電力追従制御に用いられる昇圧チョッパ回路の設計と制御法の理解

・予習として教科書2.3節を読んでおくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第6回

変圧器の動作と諸特性

変圧器の動作と特性の理解

・予習として電気機器学で学んだ変圧器について復習しておくこと
（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第7回

変圧器の設計法

変圧器設計（鉄心形状，巻線の決定）

・予習として電気機器学で学んだ変圧器について復習しておくこと
（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第8回

変圧器の試験

シミュレータによる変圧器の無負荷試験

・予習として電気機器学で学んだ変圧器について復習しておくこと
（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第9回

インバータ

単相電圧形インバータとPWM制御

・予習として教科書3章を読んでおくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第10回

ダイオード整流回路

ダイオード整流回路の動作の復習と変圧器の偏磁

・予習として教科書4.1.1節を読んでおくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第11回

電源回路の設計(1)

与えられた仕様を満たす電源の設計

・予習としてこれまでの講義内容を復習しておくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第12回

電源回路の設計(2)

与えられた仕様を満たす電源の設計

・予習としてこれまでの講義内容を復習しておくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第13回

製図

製図の基礎

・予習としてこれまでの講義内容を復習しておくこと（予習時間の目安：2時間）
・復習2時間を行う。

第14回

総合演習

変圧器や電力変換回路を含む電源に関する演習

・これまでの講義内容を復習しておくこと
（復習時間の目安：4時間）

第15回

まとめ

授業の総括

これまでの講義内容を復習しておくこと
（復習時間の目安：4時間）

第16回

期末試験

これまでの講義内容を復習した上で受験すること
（復習時間の目安：4時間）

※AL（アクティブ・ラーニング）欄に関する注
・授業全体で、AL（アクティブ・ラーニング）が占める時間の割合を、それぞれの項目ごとに示しています。
・A〜Dのアルファベットは、以下の学修形態を指しています。
【A：グループワーク】、【B：ディスカッション・ディベート】、【C：フィールドワーク（実験・実習、演習を含む）】、【D：プレゼンテーション】

A: --%　B: --%　C: 15%　D: --%

成績評価法

授業内のレポートおよび期末試験で評価します。
レポート　40%，期末試験　60%

なお，6回以上の欠席で欠格となる。

教科書にかかわる情報

教科書	書名	パワーエレクトロニクス入門　第3版				ISBN	9784254220636
教科書	著者名	小山純他	出版社	朝倉書店				出版年	2018

備考

資料は適宜配布する。
シミュレーションにはノートPCを使用する。ノートPCを使用する際は事前に連絡するので，各自用意のこと。
また，シミュレーションのためのソフトウェアインストール手順については授業時に指示する。

参考書にかかわる情報

参考書	書名	大学課程　電気設計学				ISBN	9784274219702
参考書	著者名	竹内寿太郎	出版社	オーム社				出版年

参考書	書名	スイッチング電源のコイル/トランス設計				ISBN	9784789846394
参考書	著者名	戸川治朗	出版社	CQ出版				出版年	2012

参考書	書名	よくわかる電気機器				ISBN	9784627743311
参考書	著者名	森本雅之	出版社	森北出版				出版年	2012

備考

メッセージ

電気主任技術者資格認定に必要な講義である。パワーエレクトロニクス回路中に用いられるインダクタや変圧器を扱うので，3年次に開講されるパワーエレクトロニクスを受講していることが望ましい。

キーワード

パワーエレクトロニクス，変圧器，チョッパ回路，電気機器，設計

持続可能な開発目標（SDGs）

(エネルギー)すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する。

(インフラ、産業化、イノベーション)強靱（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る。

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