誘導機46【電験3種 機械】巻線形誘導電動機の構造と材料とは？平成19年 A問題3 完全解説

電験3種（第三種電気主任技術者試験）の機械科目において、「巻線形誘導電動機の構造」は材料知識まで問う細部型の構造問題です。本記事では、平成19年度 A問題3を、はじめての方でも確実に解けるように丁寧に解説します。

難所は絶縁電線の（ウ）（エ）ですが、確実な（ア）回転磁界と（オ）始動特性だけで2択まで絞れます。残りは「耐熱グレード」の序列——ポリエステル線（丸線）とガラス巻線（平角銅線）で決まりです。

平成19年度 機械科目 A問題3：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。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成19年度 第三種電気主任技術者試験」機械科目 A問題3

電験3種 機械科目 【誘導機】 平成19年度 A問題3（要約）

三相巻線形誘導電動機は（ア）を作る固定子と巻線形回転子で構成。固定子は（イ）を打ち抜いて積層鉄心を構成。回転子の絶縁電線には、小出力用ではホルマール線や（ウ）などの丸線が、大出力用では（エ）の平角銅線が用いられる。三相巻線はスリップリング＋ブラシで外部端子に接続され、可変抵抗器を接続することにより（オ）を改善したり速度制御したりすることができる。

(1) 回転磁界・高張力鋼板・ビニル線・ガラス巻線・効率　(2) 回転磁界・けい素鋼板・ポリエステル線・ガラス巻線・始動特性　(3) 電磁力・けい素鋼板・ビニル線・エナメル線・効率　(4) 電磁力・高張力鋼板・ポリエステル線・エナメル線・効率　(5) 回転磁界・けい素鋼板・ポリエステル線・エナメル線・始動特性

出題のポイント：確実な2か所で3肢を消してから材料へ

(ウ)(エ)の絶縁電線は、正直なところ細かい知識です。しかし本問は、確実に分かる(ア)と(オ)だけで2択まで絞れる構成になっています。知らない部分に先に手を出さないのが実戦的な解き方です。

段階	根拠	残る選択肢
(ア)＝回転磁界	固定子が「作る」のは磁界。電磁力は結果として生じる力	(3)(4)が消えて(1)(2)(5)
(オ)＝始動特性	外部抵抗は発熱源なので効率は改善しない	(1)が消えて(2)(5)
(エ)＝ガラス巻線	「大出力・平角銅線」なら最上級の耐熱が要る	(2)に確定

最後の一点は「エナメル線かガラス巻線か」だけです。仮に分からなくても2択——確実な知識から順に使えば、細部を知らなくても十分に戦えます。

空欄を確定する

(ア)：作るのは「磁界」であって「力」ではない

問題文は「(ア)を作る固定子」と書いています。固定子巻線に電流を流して直接作られるのは磁界——電磁力は、その磁界が回転子電流に及ぼす結果です。(ア)＝回転磁界。原因と結果を取り違えさせる仕掛けだと読めます。

(イ)：けい素鋼板＝電磁鋼板

鉄心は薄いけい素鋼板を打ち抜いて積層します。(イ)＝けい素鋼板。「高張力鋼板」は自動車の車体などに使う構造材で、磁気回路には使いません。

☝️ ひっかけの作り方：「けい素鋼板」と「電磁鋼板」は同じものです。本問（平成19年度）では「けい素鋼板」、令和4年度上期の再出題では「電磁鋼板」と表記が変わっています。年度によって呼び方が違うので、両方を同一視できるようにしておいてください。

(ウ)(エ)：丸線はエナメル系、平角銅線はガラス巻線

小出力用の丸線にはホルマール線・ポリエステル線などの耐熱エナメル系。(ウ)＝ポリエステル線。「ビニル線」は屋内配線用で耐熱性が足りず、回転機の巻線には使えません。

大出力用の平角銅線にはガラス繊維を巻き付けた絶縁（ガラス巻線）。(エ)＝ガラス巻線。

なぜ(エ)に「エナメル線」が入らないのか——エナメル線は丸線の総称だからです。問題文が「(エ)の平角銅線」と書いているのですから、平角の絶縁方法を答えなければなりません。丸線の呼び名を入れても文が成立しないのです。

(オ)：外部抵抗の目的は始動特性

可変抵抗器を二次側に入れると、比例推移で始動トルクが増え始動電流が減ります。(オ)＝始動特性。抵抗は熱を出す部品ですから、効率はむしろ悪化します。

なぜ巻線形の回転子巻線には高い絶縁が要るのか

材料の話が問われる背景を知っておくと、記憶が定着します。巻線形の回転子巻線には、かご形にはない厳しさがあるのです。

	かご形の回転子	巻線形の回転子
導体	裸の導体棒（絶縁不要のことも多い）	絶縁電線を巻いた三相巻線
停止時の電圧	1本あたりごくわずか	スリップリング間に数百 V が現れる
始動時の電流	大きい	大きい（外部抵抗で抑えるが）
遠心力	端絡環で固められている	巻線が飛び出さないよう固定が要る

停止しているとき、二次誘導起電力は最大（s＝1）です。巻線形ではそれがスリップリングにそのまま現れるので、数百 V に達することもあります。始動抵抗器の耐電圧も、この値で決まります。

つまり巻線形の回転子巻線は「高電圧・大電流・高温・遠心力」の4つに同時に耐えなければなりません。だからこそ絶縁材料の選定が問われる——材料問題が誘導機の分野に登場する理由がここにあります。

★同一問題：令和4年度上期 A問題3として再出題されている

この問題は令和4年度上期 A問題3としてほぼそのまま再出題されています。ところが正解の番号が違います。

	平成19年度 A問題3（本問）	令和4年度上期 A問題3
(ア)	回転磁界	回転磁界（同じ）
(イ)	けい素鋼板	電磁鋼板（表記が変わっただけ）
(ウ)(エ)	ポリエステル線・ガラス巻線	ポリエステル線・ガラス巻線（同じ）
(オ)	始動特性	始動特性（同じ）
正解の番号	(2)	(5)

15年ぶりの再出題で、選択肢が並べ替えられて正解が (2) から (5) へ移動しています。用語も「けい素鋼板」から「電磁鋼板」へ現代的な表記に改められました——中身は同じものです。

材料問題は計算がないぶん、知っているか知らないかで決まります。逆に言えば、一度覚えれば確実な得点源——15年の間隔を置いて再登場した実績があるのですから、押さえておく価値は十分にあります。