同期機51【電験3種 機械】スイッチトリラクタンスモータ（SRM）の穴埋め！令和7年上期 A問題7 完全解説

今回は令和7年度上期 機械科目 A問題7を解説します。スイッチトリラクタンスモータ（SRM）の構造と特徴を問う穴埋め問題です。

SRMは固定子が集中巻、回転子が突極形（永久磁石なし）。リラクタンストルクで回転し、構造が簡単で高速回転に適します。

問題文と選択肢

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和7年度上期 第三種電気主任技術者試験」機械科目 A問題7

　次の文章は，スイッチトリラクタンスモータ（SRM）に関する記述である。

　一般に，SRMの構造は，固定子の巻線が(ア)，回転子の形状が(イ)となっている。固定子の巻線に流す電流をスイッチで切り替えると，(イ)の回転子が，固定子の磁極に引き付けられて回転する。

　このモータは，回転子の構造が簡単で強固であるため，(ウ)に適している。また，ネオジムなどの(エ)を使用せず，鉄心と巻線のみで磁気回路を構成できる特長を有する。空白箇所（ア）〜（エ）に当てはまる組合せとして正しいものを一つ選べ。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）
(1)	集中巻	円筒形	低速回転	軟磁性体
(2)	分布巻	突極形	低速回転	希土類磁石
(3)	集中巻	突極形	高速回転	希土類磁石
(4)	分布巻	円筒形	高速回転	希土類磁石
(5)	集中巻	突極形	低速回転	軟磁性体

出題のポイント：SRMは「磁石も巻線もない回転子」

スイッチトリラクタンスモータ（SRM）の最大の特徴は、回転子に何も付いていないことです。巻線も、導体も、永久磁石もありません——ただの鉄の塊（けい素鋼板を積んだ突極）です。

	固定子	回転子
形	突極（例：6極）	突極（例：4極）
巻線	集中巻	なし
導体	—	なし
永久磁石	—	なし
材料	鉄心＋銅線	鉄心だけ

だから構造が簡単で強固になります。回転する部分に壊れるものがないのですから当然です——これが「高速回転に適している」理由です。

リラクタンストルクとは何か

SRMが回る原理は、他の電動機とはまったく違います。「磁気抵抗（リラクタンス）が小さくなる位置へ動こうとする力」——それだけです。

磁石にクリップを近づけると、クリップが磁石に吸い寄せられます。あれと同じです。鉄は磁束の通り道になりたがるので、磁束が通りやすい位置（磁気抵抗が最小の位置）へ引き寄せられます。

回転子の位置	磁気抵抗	働く力
固定子の磁極とずれている	大きい	そろう向きへ引き寄せられる
固定子の磁極とそろっている	最小	力は働かない（安定点）

そろってしまったら、そこで止まってしまいます。だから、そろう直前で電流を切って、次の磁極に電流を流す——この切り替え（スイッチング）を繰り返すことで回り続けます。「スイッチト」という名前は、この動作から来ています。

切り替えのタイミングを決めるには、回転子の位置を知らなければなりません。位置センサか、電流波形から位置を推定する演算が必須——制御装置なしには一切回らない電動機です。

なぜ「希土類磁石を使わない」ことが特長なのか

(エ)の「ネオジムなどの希土類磁石を使用せず」——これがSRMが注目される最大の理由です。

希土類磁石の問題	内容
資源の偏在	産出国が限られ、供給が不安定になりやすい
価格	高価で、価格変動も大きい
耐熱性	高温で磁力が落ちる（不可逆減磁の危険）
リサイクル	回収・再利用が難しい

永久磁石同期電動機（PMSM）は高効率ですが、この希土類磁石に依存しています。SRMは鉄心と巻線だけで作れるので、資源リスクからも価格変動からも自由です。

選択肢の「軟磁性体」を選んではいけません。軟磁性体とは、まさに鉄心に使う材料そのもの——SRMは軟磁性体（けい素鋼板）を使って作る電動機です。「使わない」のは硬磁性体である永久磁石のほうです。

3種類の電動機を並べて比べる

	誘導電動機	PMSM	SRM
回転子	導体（かご形）	永久磁石	鉄心だけ
二次銅損	ある	ない	ない
希土類磁石	不要	必要	不要
効率	良い	最も良い	良い
位置検出	不要（V/f なら）	必要	必須
高速回転	可	磁石の飛散に注意	得意
弱点	二次銅損	磁石のコストと資源	トルク脈動と騒音

SRMの弱点は、トルクの脈動と騒音です。磁極が引き寄せられる力を断続的に使うので、トルクが滑らかにならず、振動と音が出やすい——低速で静かに回したい用途には向きません。

逆に、高速で回してしまえば脈動は目立たなくなります。「高速回転に適している」のは、構造が強固だからという理由に加えて、この事情もあると考えてよいでしょう。

電気自動車の駆動用として、PMSM の代替候補として研究が続いています。資源制約を受けずに高効率のモータが作れる——そこに価値があるのです。

リラクタンストルクを使う電動機の系譜

「磁気抵抗が小さくなる向きへ引き寄せられる」というリラクタンストルクは、SRM だけのものではありません。いくつもの電動機が、程度の差はあれこの力を使っています。

電動機	磁石によるトルク	リラクタンストルク	特徴
突極形同期機	あり（界磁巻線）	あり	水車発電機など。xd≠xq
SPMSM（表面磁石）	あり	ほぼなし	磁石が表面にあり空隙が均一
IPMSM（埋込磁石）	あり	あり	両方使えるので高効率。EV・エアコンの主流
SynRM	なし	あり	磁石なし・正弦波駆動・分布巻
SRM（本問）	なし	あり	磁石なし・方形波駆動・集中巻

SRM と SynRM は「磁石を使わずリラクタンストルクだけで回る」という点で同じ仲間です。違いは駆動のしかた——SynRM は正弦波電流で滑らかに回し、SRM はスイッチで方形波的に切り替えます。

そのため SynRM のほうがトルク脈動が小さく静かですが、SRM のほうが構造が単純で強固です。「静かさを取るか、頑丈さを取るか」——用途で選び分けることになります。

いま最も普及しているのは IPMSMです。磁石を回転子の内部に埋め込むことで、磁石トルクとリラクタンストルクの両方を使える——効率で他を上回ります。ただし希土類磁石が必要で、そこがSRM や SynRM が代替候補として研究され続けている理由です。

「突極であればリラクタンストルクが生じる」——この一点で、水車発電機からSRM まで一本の線でつながります。本問の(イ)が「突極形」でなければならない理由も、ここにあります。

まとめ

（ア）	集中巻
（イ）	突極形
（ウ）	高速回転
（エ）	希土類磁石
答え	(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・永久磁石同期モータ：【機械】令和4年度下期A問題6
・ステッピングモータ：【機械】令和4年度上期A問題6