Friday, 16 March 2012

電気電子工学科 学部3年生「電気機器学基礎」 (2012/06/20 改訂)


「電気機器学基礎」


電気機器学基礎の講義は、月曜日の 10:30-12:00@245号教室で行います。

昨年度効果的であった講義のやり方を踏襲し、出席調査がわりの簡単なレポート課題を出題します。毎週このブログを良く見てください。


----本学期の講義予定----
回数 日 曜日 テーマ 内容


1) 2012/04/09 月 はじめに
電気-機械エネルギー変換、電気機器の種類と歴史、エレクトロニクスとパワー、電気機械エネルギー変換技術の社会的役割とその重要性、電気機器学の学問としての位置づけ

本日のスライド(後半は4/16にも使用予定)をこちらからご入手ください。講義で示したPW付きです。(約5.4MB, 暗号化pdf)


---第1回目のレポート課題(4/16提出)---
他の動力発生方法と比較して、電気機械による動力発生の優れている点、劣っている点は何かを[1] 考え論じてください。そして、そのことと関係付けて、昨今の電気エネルギーに関する世の中の動きであなたが特に注目していることを挙げてください。

[2] 本講義への期待、要望があれば書いてください。

(A4レポート用紙半ページ程度で短く回答してください。レポートの最初に、学生証番号、氏名と提出日を明記してください。)

  ★講義レポートといえども「読み物として完結」している必要があります。したがって、
(1) 学生証番号/氏名
(2) 表題(講義レポートの場合には問題文の再掲でも良い)
(3) 内容(事実と意見コメントなどは明確に分けて書くのが良い)
(4) (必要に応じ)参考文献リスト、参考資料の出典
などの基本的事項が、たとえ短い報告書であっても形式的に明確に示すようにしてください。

2) 2012/04/16 月
電気機械の種類と分類、電気機械エネルギー変換の物理的基礎

4/23提出の第2回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

3) 2012/04/23 月
思考の上手な手抜き:磁気回路法によるモデリング
(変圧器の復習+電磁誘導における各種起電力)
午後の実験課題との関係: 変圧器と誘導機の等価回路と測定法

5/7提出の第3回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

4) 2012/05/07 月 

直流機: 直流電動機と発電機、同期機の特殊形としての直流機
他励直流機の結線と特性の比較 

5/21提出の第4回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
(5/14提出予定としておりましたが、5/14の講義内容を反映して復習を兼ねて再度お考えいただく方が学習効果が高まると思いますので、提出を5/21に延長します。ちょっと量が多く見えますが、段階的に解けるように枝問を構成していますので、引き続き教科書の5章および5/14の講義のノートを参照しつつ、挑戦してみてください。)

5) 2012/05/14 月 
各種自励直流機の結線と特性の比較+直流機まとめ
(複巻電動機・発電機 速度制御と弱め界磁 直流機の過渡現象の制御モデル)

第5回目の課題レポート: 05/07の記述をご覧ください。

6) 2012/05/21 月 誘導電動機I

三相対称交流と回転磁界 誘導機の単相等価回路 

変圧器と誘導電動機の関係(すでに4/23に説明済)
誘導電動機の原理と等価回路(=T型、π型等価回路)


補足資料を以下から入手し、必要に応じて良く学んでください。

三相巻線と回転磁界の関係の解説
古関が執筆した誘導電動機に関する基礎的な解説文(オーム社のハンドブックの元原稿)


5/28提出の第6回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

7) 2012/05/28 月  誘導電動機II
等価 回路に基づく特性計算 テブナンの定理とすべり--トルク特性
モデル同定のための測定法
誘導機の種類とエネルギーの流れ、円線図を用いた特性の表現
誘導機の始動法


6/04提出の第7回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
(問題文の一部を修正しました。)

8) 2012/06/04 月 誘導機III
誘導機の制御
空間高潮波とゲルゲス現象などの諸注意、単相誘導機(小型誘導機)
三相巻線と進行磁界

板書の誤記修正:
本日前半の板書、効率計算の分子で (1-s)/s と書くべきところを (1-s)と誤記したとの御指摘を、講義終了直後にいただきました。ここにそのことをお知らせし、誤記のお詫びをいたします。確認し、ノートの該当部分を修正していただきますようお願いします。

 6/11提出の第8回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
(公開が遅くなりましてすみませんでした。)

9) 2012/06/11 月 同期機I
三相巻線と同期発電機の原理
6/18 提出の第9回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

10) 2012/06/18 月
同期機II:構造と分類, 同期機の機能, 電機子反作用
6/25提出の第10回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

11) 2012/06/25 月 同期機 III  
特性のモデリング
測定法、 発電機と力系統 トルクの発生原理

7/02提出の第11回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

12) 2012/07/02 月 同期機IV
同期電動機の種類とその特長、同期電動機: V特性と同期調相機
パワーエレクトロニクス入門の補足説明と7/30提出の第12回目(最終回)のレポート課題をこちらからご入手ください。(ファイルは暗号化されていますので、最初の講義で話したPWで開けてください。)


13) 2012/07/09 月  パワーエレクトロニクス入門
パワー半導体デバイス、信号処理とパワーのエレクトロニクスの相違、DC/DC, AC/DC, AC/AC, DC/AC変換, オンオフ機能を持たない素子と転流回路, 高調波問題と解析法,
オンオフ制御能力を持つ素子とPWM, ACモータのインバータによる可変速駆動, サーボモータ
+電気駆動制御と座標変換
制 御 同期機の原理と直流機の関係
エネルギー流れの理解、過渡現象の理解、
制御と電気機器の一般理論?

--) 2012/07/16  休日


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14) 2012/07/30 月 09:00-12:00 期末テスト @246
         自分で書いたA4の紙1枚持ち込み可能

--- 本年度教科書指定---
☆☆☆☆☆仁田旦三・古関隆章:
 新・電気システム工学 電気機器学基礎 数理工学社 ISBN-978-4-901683-76-0 
    演習問題の解答は追ってweb上に公開予定です。


以下の☆の数はあくまでも初心者向けという観点からの古関の個人的見解に基づくものです。

---推薦参考書----
<入門書として初学者に読みやすいもの>

☆☆☆☆:西方正司 基本を学ぶ電気機器 (オーム社 ISBN-978-4-274-21138-6)
(初学者に大変わかりやすく記述されている!)


☆☆☆☆「エレクトリックマシーン & パワーエレクトロニクス」
エレクトリックマシーン&パワーエレクトロニクス編集委員会 編/森北出版(定価 2800円)
(専門性の高いレベルまでコンパクトにまとめられている。)

電気学会 多田隈他:「電気機器学基礎論」

☆☆☆藤田:「電気機器」 森北出版
(amazonでは5つ星がついています!)

<一般的なもの>
☆☆☆:(株)日立製作所総合教育センタ技術研修所編
「小形モータの技術」 オーム社
メーカのエンジニア養成を目的に書かれていますのでわかりやすく実用的です。電気自動車や有限要素法による特性計算の話題までカバーしますので、基礎的な知識を広く身につける意味でお薦めです!

電気学会 「電気機械工学」「電動機制御工学」

☆仁田他: 「大学課程 電気機器(1)」 オーム社
(これは昨年まで準教科書として用いていた書籍です。現在、名誉教授の仁田丹三先生が、数理工学社から出版予定の教科書を執筆準備されています。)


<専門性の高いもの>
本ブログでも詳しく紹介した電磁気と制御の応用を統一的に解説した優れた参考書
(必ずしも電気機器学の伝統的な構成にそって記述されているものではありません。)
☆☆☆:坂本哲三 著 「電気機器の電気力学と制御」 森北出版



英語で基礎的なことが良く書かれている本(これは古関が大学院生の時に輪講のために購入したものですが、現在では入手が困難になっているようです。)
☆☆☆☆:
Fitzgerald/Kingsley/Umans: "Electric Machinery" International Student Edition, MacGrawHill

総合科目人間環境一般「足からロケットまで---走る/飛ぶ/探る科学入門 (2012/06/24 改訂)


総合科目人間環境一般「足からロケットまで
---走る/飛ぶ/探る科学入門」

平成24年04月12日 
取りまとめ:工学部電気電子工学科 准教授  古関隆章 
(URL http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp, 
e-mail: takafumikoseki AT ieee.org) 
Skype: takafumikoseki 
場所: 駒場キャンパス 104教室 金曜日5限(16:30-18:00)
科目コード 11593

標記講義を、駒場キャンパスにて開講します。ものを動かすことに興味のある人は、目指す専門分野を問わず広くご参加くださりますよう願っております。大学の 講義では細かく見ればわからないところがたくさん出てきますが、それはむしろ当たり前のことです。わからないことがあったことを、いちいち気にする必要は ありません。大切と思われることを、必要に応じて自分で調べ、あるいは教員に積極的に質問し、わからぬことをわからぬままに放置せぬ努力を忘れねば大丈夫 です。
人や物を効率良く運ぶことが、文明社会の成立に欠かせず、移動手段を提供する技術が、我々の生活の基本を支え、そして生活を楽し く豊かにするために大切です。実際、日常的な生活の中で、自動車や鉄道などの身近な交通は不可欠なものとなっていることを実感しているでしょう。人々は太古の昔から、速くて、快適で、便利な移動手段を求めてきました。近年は、これに加えて、安全性への意識も高まっており、環境への負担の少ない交通、高齢社 会への移行に伴い「交通弱者でも移動の自由が奪われない」バリアフリーに対応した交通など、移動手段の「質」に対する要求もさらに高いものとなっていま す。このような様々な要求に応える「運ぶ」営みのために、電気や情報の技術が貢献できることは多く、交通における電気・電子・情報技術の役割はますます大 きくなっています。本講義では、このような視点から、電気エネルギーおよび情報通信や計算機技術を積極的に用いて人や物を「うまく」運ぶ方法論を
--電気自動車、ハイブリッド自動車
--リニアモータ・磁気浮上超高速鉄道
--電気鉄道など軌道系の交通システム
--宇宙環境におけるロボットの移動技術
--エネルギー問題から見た交通と、グローバル環境への影響
を例に、オムニバス形式で2-3時間程度ずつ解説をし、高校や教養学部で習う物理や数学の延長上にどのようにこれらの技術が構築されているかをできるだけわかりやすく具体的に解説するとともに、最新の研究動向を紹介します。
(この研究に興味を持つ受講者には希望により研究室の見学なども可能です。熱心な文系の学生も歓迎するが、基本的には高校の理系科目選択者程度の物理、数学の知識を前提とした講義内容とします。)

古関隆章(こせきたかふみ 准教授 工学部)以外の講師陣:
大崎博之(おおさきひろゆき 教授 工学部)
堀洋一(ほりよういち 教授 工学部)
藤本博志(ふじもとひろし 准教授 工学部)
居村 岳広 (助教 工学部)
+JAXA 宇宙科学研究所 および東日本旅客鉄道株式会社からのゲスト講師 計4名

---H24年度の講義スケジュール---
(各講義タイトルは概ね確定版ですが、今後も微修正の可能性はあります。4/12)

(01) 4/13 (古関): 講義全般の紹介と成績評価についての事務的連絡 
堀: リチウムイオン電池一辺倒でいいのか?電気自動車の「もう一つの未来」
古関配布の資料をこちらからご入手ください。
堀教授配布の資料をこちらからご入手ください。

(02) 4/20 居村: ワイヤレス電力伝送の概説
居村先生配布の資料をこちらからご入手ください。 (2012/05/29に追加しました!) 

(03) 4/27 藤本: 電気自動車の運動制御

(04) 5/11 坂井: 宇宙研の紹介,  宇宙に挑む制御の技術

(05) 5/16(Wed) 古関: エネルギー変換と電気駆動
   5/16の講義で示した(および6/22の講義で示す予定の)スライドをこちらからご入手ください。(約 8MB 講義でお示ししたPWつきです。)

(##) 五月祭準備日 (午後休講)
本郷キャンパスの研究室の見学を推奨
13:00-17:00 に本郷キャンパス 工学部2号館にて電気系の学科の研究室公開が行われますので積極的にご参加ください。また、土日午後も五月祭に伴う公開活動がありますので訪れてみてください。

(06) 5/25 久保田: 宇宙の謎を探る,月惑星探査ロボット

(07) 6/01 橋本: 映画「HAYABUSA はやぶさ」に見る電気電子技術
                            ---宇宙探査機は電気で動く-----
 6/01の橋本先生の講義のスライドをこちらからご入手ください。(講義でお示ししたPWつきです。)

(08) 6/08 大崎: 超電導技術と輸送の科学

(09) 6/15 林屋(古関):  電気鉄道の環境性とそれを支える電力供給技術 I
 6/15の林屋先生の講義のスライドをこちらからご入手ください。(講義でお示ししたPWつきです。)

(10) 6/22 古関: 電気車両駆動技術史;電気鉄道と電気自動車の類似点と相違 
                        電気鉄道のエネルギー供給技術の基礎とその意味(林屋先生講義の補足)
==> 期末レポートに関するアナウンス: 本ぺーじの下記の詳細な記述をご覧ください。

進路振り分けに関係するアナウンス(6/22の講義で配布を失念したものです。)
 ==> こちらをご覧ください。

6/22の講義で説明したスライドの控えをこちらからご入手ください。 (暗号化ファイルです。)

(11) 6/29 林屋(古関): 電気鉄道の環境性とそれを支える電力供給技術 II  
+大災害からの復興と鉄道技術

<講義の終了:講義レポート提出についての最終確認>

(12) 7/06  休 講
(「古関: 二関節筋を用いた脚の運動制御」 を予定しておりましたが、都合により休講に変更させてください。ご迷惑をおかけいたしますことをお詫び申し上げます。)

講義資料で電子ファイル配布があるものは、このページからDL可能なようにします。ファイルにはPWをつけアクセス制限をかけることがあります。

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重要:
本講義の成績評価の主たる部分は以下のレポートの評価結果に基づき行います。
レポートを、以下の要領でe-mailで提出してください。成績評価は、レポート採点結果と講義への出席回数を総合し、厳正に行います。

[1] 締め切り
2年生の履修者(高専編入生を含む):
1年生の履修者:  両者とも    2012/08/02 (Thu) 20:00 JST

[2] 提出先 pdfのe-mailの添付ファイルとして takafumikoseki@infoseek.jp  あてに 

(古関から受け取り確認のメールを返しますので、その確認の連絡が2-3日以内に来ない場合には古関まで(別アドレス: takafumikoseki@ieee.org)確認のご連絡をお願いします。 

なお、上記の@はここでは全角になっているので、あて先は半角の@を用いて、手入力してください。)


[3]提出に関する技術的注意と参考情報

着実かつ迅速な採点作業のための重要な技術的お願い:
e-mailの Subject: 欄を以下の形式で書いてください。
Ashirocket_Report_to_採点希望教員名: 学生証番号 提出者氏名
(例) Ashirocket_Report_to_KOSEKI: 240557d学生太郎 

同様に、レポート本文の添付ファイル名を

学生証番号_提出者氏名.pdf
(例) 240557d_GakuseiTaro.pdf
としてください。


ワープロなどは任意ですが、 フリーのlibreofficeなどを用いれば、数式を用いた文書もpdf化も含めすべて簡単に処理できます。(ちなみにこのページや教材の作成は、 OSすらWindows環境ではなく、Ubuntu上のソフトですべてを行っています。)
google docs、zohoなどを用いても図入りの文書作成とpdf化は可能です。(ただし、数式作成機能はありません。)
また、任意の文書ソフトからの pdf化もフリーのツールで可能です。
大きいファイル(数百 kB以上?)をメールに添付することは避けてください。そのような場合には らくするBOX http://box.raksul.com/ Dropbox などをご利用ください。



[4] レポート課題
表紙に記載する項目
課題名:  (課題1. )  ○○○○
学生証番号: ○○○○    提出者氏名: ○○○○ とコメントを返すためのメールアドレス
関係講義テーマと採点希望教員: ○○○○ (末尾の参考資料から選択)
教員からのフィードバックを送るべきe-mailアドレス(夏休み期間でもアクセス可能なメールのアドレス)


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課題1: 講義課題に関係するキーワードを選び、自分の興味のあるテーマを1つ設定し、それに関して、単なる調査ではなく必ず自分の意見を入れて、 A4 レポート用紙で、6ページ以内で論じてください。



キーワードの例
超電導技術と輸送の科学


エネルギー変換と電気駆動
電気車両駆動技術史
電気鉄道と電気自動車の類似点と相違
電気鉄道の環境性
電気鉄道における電力供給技術


宇宙と電気技術者
月惑星探査
電気で動く宇宙探査機
宇宙に挑む制御の技術
探査ロボット
二関節筋を用いた人の脚の運動とロボットの制御


電気自動車の未来
電気自動車とバッテリー技術
ワイヤレス電力伝送技術
電気自動車の運動制御




(調査・参考した資料については、末尾に参考文献リストを記載し明示してください。参考文献の上手な挙げ方も評価対象になりえます。)


課題2: 本講義の良かったところ悪かったところを忌憚なく御指摘ください。特に、来年度以降の講義の改善に役立つような、積極的批判、ご意見を期待しております。


(講義時間帯、講義の進め方、教室、話題の選択、成績評価の方法など、気づいたことは何でも遠慮なく指摘してください。教員に対して厳しいことを書いたから、成績評価が悪くなることはまったくありません。遠慮なく有用な意見を述べてください。) 
==>; ただし、匿名性を持たせるため、このブログページへのコメントの形でご記入いただいても結構です!