直流機27【電験3種 機械】直流機の構造（穴埋め）とは？平成24年度 A問題1 完全解説

電験3種の機械科目で頻出の直流機の構造に関する穴埋め問題。本記事では、平成24年度 A問題1で出題された、固定子・回転子・電機子鉄心・巻線方式を問う問題を解説します。

カギは「固定子＝界磁・継鉄、回転子＝電機子・整流子」の対応と、「交番磁束 → 積層鉄心」「重ね巻と波巻」の3点セットです。

平成24年度 機械科目 A問題1：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 機械科目 【直流機】 平成24年度 A問題1

　次の文章は、直流機の構造に関する記述である。

　直流機の構造は、固定子と回転子とからなる。固定子は、(ア)、継鉄などによって、また、回転子は、(イ)、整流子などによって構成されている。

　電機子鉄心は、(ウ)磁束が通るため、(エ) が用いられている。また、電機子巻線を収めるための多数のスロットが設けられている。

　六角形（亀甲形）の形状の電機子巻線は、そのコイル辺を電機子鉄心のスロットに挿入する。各コイル相互のつなぎ方には、(オ) と波巻とがある。直流機では、同じスロットにコイル辺を上下に重ねて2個ずつ入れた二層巻としている。

　上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)	(エ)	(オ)
(1)	界磁	電機子	交番	積層鉄心	重ね巻
(2)	界磁	電機子	一定	積層鉄心	直列巻
(3)	界磁	電機子	一定	鋳鉄	直列巻
(4)	電機子	界磁	交番	鋳鉄	重ね巻
(5)	電機子	界磁	一定	積層鉄心	直列巻

出題のポイント：固定子・回転子・交番磁束を構造で理解

直流機の固定子は主磁極、界磁巻線、継鉄などで構成され、回転子は電機子鉄心、電機子巻線、整流子、軸などで構成されます。ブラシは固定側にあり、回転する整流子と接触します。電機子鉄心は回転しながらN極とS極の下を交互に通過するため交番磁束を受け、渦電流損などの鉄損を抑える積層鉄心が使われます。

ポイント解説：重ね巻a＝pと波巻a＝2

電機子巻線の各コイル相互のつなぎ方には重ね巻（並列回路数 \( a=p \)：極数と同じ、低電圧・大電流向き）と波巻（\( a=2 \)、高電圧・小電流向き）があります。「直列巻」という巻き方は存在しません。

問題の解説：界磁・電機子・交番・積層鉄心・重ね巻

空欄	答え	理由
(ア)	界磁	固定子＝界磁＋継鉄
(イ)	電機子	回転子＝電機子＋整流子
(ウ)	交番	回転子から見ると N・S を交互に通過する
(エ)	積層鉄心	渦電流損・ヒステリシス損（鉄損）を低減
(オ)	重ね巻	つなぎ方は重ね巻と波巻の2種類

したがって、正解は (1) です。

まとめ：直流機の構造

部位	部品	役割
固定子	界磁・継鉄	磁束をつくる・磁路
回転子	電機子・整流子	起電力／トルクの発生・電流の整流
電機子鉄心	積層鉄心	交番磁束による鉄損を低減
巻線方式	重ね巻（a＝p）／波巻（a＝2）	並列回路数が異なる

同一問題が【機械】令和5年度上期A問題1で再出題されています。構造の論説は【機械】令和4年度下期A問題1をどうぞ。