《電力》〈電気材料〉[H20:問14]電気機器の鉄心として使用される磁心材料に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，発電機，電動機，変圧器などの電気機器の鉄心として使用される磁心材料に関する記述である。

永久磁石材料と比較すると磁心材料の方が磁気ヒステリシス特性（\( \ B-H \ \)特性）の保磁力の大きさは\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)，磁界の強さの変化により生じる磁束密度の変化は\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)ので，透磁率は一般に\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)。

また，同一の交番磁界のもとでは，同じ飽和磁束密度を有する磁心材料同士では，保磁力が小さいほど， ヒステリシス損は\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)及び(エ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのはうちから一つ選べ。

\[
\begin{array}{ccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） \\
\hline
(1) & 　大きく　 & 　大きい　 & 　大きい　 & 　大きい　 \\
\hline
(2) & 　小さく　 & 　大きい　 & 　大きい　 & 　小さい　 \\
\hline
(3) & 　小さく　 & 　大きい　 & 　小さい　 & 　大きい　 \\
\hline
(4) & 　大きく　 & 　小さい　 & 　小さい　 & 　小さい　 \\
\hline
(5) & 　小さく　 & 　小さい　 & 　大きい　 & 　小さい　 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

磁心材料に関する問題です。
文字で覚えてしまうと迷ってしまい対応できない問題となりますので，図1に示すような磁心材料と永久磁石材料のヒステリシス特性の違いを理解して，正答を導き出せるようになると良いかと思います。

1.磁心材料に求められる特性
電気機器に使用される磁心材料には，以下の特性が求められます。全ての特性を満たす材料はありませんので，実際には比較的特性の良い材料を選定します。図1を覚えておくと正答を導き出せる問題が多いかと思います。

　①　鉄損が小さい

　②　電気抵抗率が大きい

　③　透磁率\( \ \mu \left( B=\mu H \right) \ \)が大きい

　④　保持力が小さい

　⑤　加工性に優れる

　⑥　小型にでき，軽量である

　⑦　高強度である

　⑧　安価である

【解答】

解答：(2)
(ア)
ワンポイント解説「1.磁心材料に求められる特性」の通り，磁心材料の方が磁気ヒステリシス特性（\( \ B-H \ \)特性）の保磁力の大きさは小さいです。

(イ)
ワンポイント解説「1.磁心材料に求められる特性」図1の通り，磁心材料の方が磁界の強さ\( \ H \ \mathrm {[A / m]} \ \)の変化により生じる磁束密度\( \ B \ \mathrm {[T]} \ \)の変化は大きいです。

(ウ)
ワンポイント解説「1.磁心材料に求められる特性」の通り，磁心材料の方が透磁率は大きいです。

(エ)
ワンポイント解説「1.磁心材料に求められる特性」図1の通り，一般に同じ飽和磁束密度を有する磁心材料同士では，保磁力が小さいほど， ヒステリシス損（ヒステリシスループで囲われる面積）は小さいです。