今回は平成30年度 電力科目 A問題14、変圧器に使用される鉄心材料の誤り選択問題です。純鉄・けい素鋼板・ヒステリシス損・積層鉄心・アモルファスと、鉄心材料が総登場します。
決め手は積層鉄心の渦電流損低減の条件。積層鉄心は積層方向（厚さ方向）と磁束方向が直角（垂直）のときに顕著な渦電流損低減効果が得られます。「同一方向となるとき」は誤りです（磁束は積層面に平行に流れる）。
出題のポイント
平成30年度 電力科目 A問題14：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 電力科目 【電気材料】 平成30年度 A問題14
変圧器に使用される鉄心材料に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1) 鉄は、炭素の含有量を低減させることにより飽和磁束密度及び透磁率が増加し、保磁力が減少する傾向があるが、純鉄や低炭素鋼は電気抵抗が小さいため、一般に交流用途の鉄心材料には適さない。
(2) 鉄は、けい素含有量の増加に伴って飽和磁束密度及び保磁力が減少し、透磁率及び電気抵抗が増加する傾向がある。そのため、けい素鋼板は交流用途の鉄心材料に広く使用されているが、けい素含有量の増加に伴って加工性や機械的強度が低下するという性質もある。
(3) 鉄心材料のヒステリシス損は、ヒステリシス曲線が囲む面積と交番磁界の周波数に比例する。
(4) 厚さの薄い鉄心材料を積層した積層鉄心は、積層した鉄心材料間で電流が流れないように鉄心材料の表面に絶縁被膜が施されており、鉄心材料の積層方向（厚さ方向）と磁束方向とが同一方向となるときに顕著な渦電流損の低減効果が得られる。
(5) 鉄心材料に用いられるアモルファス磁性材料は、原子配列に規則性がない非結晶構造を有し、結晶構造を有するけい素鋼材と比較して鉄損が少ない。薄帯形状であることから巻鉄心形の鉄心に適しており、柱上変圧器などに使用されている。
ポイント解説：積層鉄心は積層方向と磁束方向が直角で渦電流損低減
(4)が誤り：積層鉄心は薄い鉄板を絶縁被膜で重ねて渦電流の経路を細かく分断する。渦電流損の低減効果が得られるのは、積層方向（厚さ方向）と磁束方向とが直角（垂直）となるとき——磁束は積層面に平行に流れ、渦電流の断面が小さくなる。「同一方向となるとき」は誤り（磁束が厚さ方向だと分断効果が得られない）。
純鉄・けい素鋼（(1)(2)は正しい）：(1)純鉄・低炭素鋼は電気抵抗が小さく渦電流損が大きいため交流用途に適さない。(2)けい素を加えると電気抵抗が増加し渦電流損が減るので交流用途のけい素鋼板に広く使われるが、加工性・機械的強度は低下——正しい。
損失とアモルファス（(3)(5)は正しい）：(3)ヒステリシス損はループ面積×周波数に比例。(5)アモルファス磁性材料は非結晶構造で鉄損が少なく、薄帯形状で巻鉄心に適し柱上変圧器に使用——正しい。よって誤りは(4)。
問題の解説
STEP1 純鉄・けい素鋼
純鉄は渦電流損大で交流不適(1)・けい素鋼は電気抵抗大(2)は正しい。
STEP2 損失・アモルファス
ヒステリシス損=ループ面積×周波数(3)・アモルファス低鉄損(5)は正しい。
STEP3 (4)を判定
積層鉄心は積層方向と磁束方向が直角で渦電流損低減→「同一方向」は誤り。
答え：(4)
💡 覚え方
積層鉄心の渦電流損低減は積層方向（厚さ方向）と磁束方向が直角のとき（磁束は積層面に平行）。純鉄＝電気抵抗小で交流不適／けい素鋼＝電気抵抗大で交流用途／アモルファス＝非結晶で低鉄損。ヒステリシス損＝ループ面積×周波数。
⚠️ よくある間違い
積層方向と磁束方向を「同一方向」としない——直角のとき渦電流損が減る。純鉄は電気抵抗が小さく交流に不適（けい素添加で改善）。アモルファスは非結晶で鉄損少。
まとめ
| 誤り | (4) 積層方向と磁束方向が直角で低減 |
| 純鉄 | 電気抵抗小で交流不適(1) |
| けい素鋼 | 電気抵抗大で交流用途(2) |
| ヒステリシス損 | ループ面積×周波数(3) |
| アモルファス | 非結晶で低鉄損(5) |
| 答え | (4) |
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