電験3種の機械科目で頻出の直流機の構造の穴埋め問題。本記事では、令和5年度上期 A問題1を解説します。この問題は【機械】平成24年度A問題1と同一内容の再出題です（選択肢の組合せが少し違うだけ）。
繰り返し出るということは、確実に得点すべきサービス問題ということ。「固定子＝界磁・継鉄／回転子＝電機子・整流子」を軸に整理しましょう。
ほぼ同じ問題が 【機械】平成24年度A問題1 でも出題されています。出題パターンが固定なので、セットで解けば確実な得点源になります。
令和5年度上期 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】 令和5年度上期 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)〜(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 | 交番 | 鋳鉄 | 直列巻 |
| (3) | 界磁 | 電機子 | 一定の | 積層鉄心 | 直列巻 |
| (4) | 電機子 | 界磁 | 交番 | 鋳鉄 | 重ね巻 |
| (5) | 電機子 | 界磁 | 一定の | 積層鉄心 | 直列巻 |
出題のポイント：固定子＝界磁・継鉄、回転子＝電機子・整流子
直流機は固定子（界磁・継鉄）と回転子（電機子・整流子）からなります。回転する電機子から見ると界磁の N 極・S 極を交互に通過するため、電機子鉄心には交番磁束が通り、鉄損を減らすために積層鉄心（けい素鋼板の表面を絶縁処理して積み重ねたもの）が使われます。
ポイント解説：巻線のつなぎ方は「重ね巻」と「波巻」
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：空欄を一つずつ埋める
| 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。
「固定＝界磁・継鉄／回転＝電機子・整流子」「交番磁束 → 積層鉄心」「重ね巻 a＝p、波巻 a＝2」。再出題常連の3点セット。
平成24年度と本問で選択肢の組合せが微妙に違います。位置ではなく中身で覚えること。「鋳鉄」「直列巻」「一定の磁束」は誤りの定番ワードです。
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 |
同一問題の【機械】平成24年度A問題1、励磁方式を含む構造の論説【機械】令和4年度下期A問題1もあわせてどうぞ。
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