今回は令和4年度下期 機械科目 A問題6を解説します。小形交流モータ（永久磁石同期モータ）の分類とリラクタンストルクを問う穴埋め問題です。
永久磁石同期モータは回転磁界と同じ速度で回転し、埋込磁石形（IPMSM）と表面磁石形（SPMSM）に分類。埋込形はリラクタンストルクも利用できます。
問題文と選択肢
次の文章は，小形交流モータに関する記述である。
モータの固定子がつくる回転磁界中に，永久磁石を付けた回転子を入れると，回転子は回転磁界(ア)で回転する。これが永久磁石同期モータの回転原理である。
永久磁石形同期モータは，回転子の構造により，(イ)磁石形同期モータと(ウ)磁石形同期モータに分類される。(イ)磁石形同期モータは，構造的に小型化・高速化に適しており，さらに(エ)トルクが利用できる特徴がある。(エ)トルクは，固定子と回転子の鉄心（電磁鋼板）との間に働く回転力のことである。この回転力のみを利用したモータは，永久磁石形同期モータに比べて，材料コストが(オ)という特徴がある。空白箇所（ア）〜（オ）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） （オ） (1) より低い速度 表面 埋込 リラクタンス 低い (2) より低い速度 埋込 表面 コギング 低い (3) と同じ速度 埋込 表面 リラクタンス 高い (4) と同じ速度 埋込 表面 リラクタンス 低い (5) と同じ速度 表面 埋込 コギング 高い
出題のポイント：同期速度・磁石位置・リラクタンストルクを対応させる
永久磁石同期モータの回転子は、固定子が作る回転磁界と同じ同期速度で回転します。回転子内部に磁石を埋め込むIPMSMは高速化に適し、磁石トルクに加えてリラクタンストルクも利用できます。磁石を表面に配置するものがSPMSMで、永久磁石を使わない同期リラクタンスモータは材料コストを抑えられます。
ポイント解説：IPMSMは磁石トルクとリラクタンストルクを利用できる
永久磁石同期モータは回転磁界と同じ速度（同期速度）で回転します。回転子の構造で埋込磁石形（IPMSM）と表面磁石形（SPMSM）に分類。埋込形は磁石が脱落しにくく小型化・高速化に適し、位置で透磁率が変わるためリラクタンストルクも利用できます。
磁石を使わずリラクタンストルクのみを利用するモータ（SynRM等）は、高価な永久磁石が不要なので材料コストが低い特徴があります。
問題の解説：5空欄を同期速度・埋込・表面・リラクタンス・低いで確定する
STEP1 （ア）回転速度
永久磁石同期モータは回転磁界と同じ速度（ア）（同期速度）で回転します。
STEP2 （イ）（ウ）分類
回転子構造で埋込（イ）磁石形（IPMSM）と表面（ウ）磁石形（SPMSM）に分類。埋込形が小型化・高速化に適します。
STEP3 （エ）（オ）トルクとコスト
鉄心間に働く回転力がリラクタンス（エ）トルク。磁石を使わないモータは材料コストが低い（オ）。よって組合せは(4)。
答え：(4)
💡 覚え方
PMSMは同期速度で回転。埋込形(IPMSM)＝リラクタンストルクも利用・小型高速向き。磁石なしはコスト低。
⚠️ よくある間違い
(ア)は「より低い速度」ではなく同期＝同じ速度。(エ)はコギングではなくリラクタンストルク。
まとめ
| （ア） | と同じ速度 |
| （イ） | 埋込 |
| （ウ） | 表面 |
| （エ） | リラクタンス |
| （オ） | 低い |
| 答え | (4) |
▼あわせて解きたい関連問題
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