38AM51｜第38回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

5

この問題のポイント

この問題では、ブラシ付きDCモータの基本構造と特徴が問われています。

ブラシ付きDCモータでは、一般に回転子に電機子巻線、固定側に界磁を配置し、ブラシと整流子によって回転子巻線に流れる電流の向きを切り替えます。

この問題は「誤っているもの」を選ぶ問題です。
したがって、正答の選択肢は、ブラシ付きDCモータの説明として誤っているものです。

解説

ブラシ付きDCモータは、直流電源で駆動できる代表的なモータです。

基本的な動作は、磁界中の導体に電流を流すと力が発生することを利用しています。
回転子に流れる電流と磁界の相互作用によってトルクが発生します。

重要な構成要素は次のとおりです。

• 回転子：電機子巻線をもつ部分
• 整流子：回転に合わせて電流の向きを切り替える部分
• ブラシ：外部回路と整流子を接触させて電流を流す部分
• 界磁：磁界を作る部分。永久磁石または界磁巻線が使われる

ブラシ付きDCモータでは、整流子とブラシが接触しながら動作します。
このため、構造が比較的わかりやすい一方で、摩耗、火花、電気的ノイズが問題になることがあります。

ひっかけポイント
永久磁石を使う場所に注意します。
ブラシ付きDCモータでは、永久磁石を使う場合でも一般に固定子側の界磁として用います。
回転子に永久磁石を用いるという説明は、ブラシレスDCモータの特徴として扱うのが基本です。

選択肢の確認

1．記述としては正しい。
固定磁界の向きが同じ条件では、モータに流す電流の向きを反転すると、発生する電磁力の向きが反転します。そのため、回転方向も反転します。

2．記述としては正しい。
DCモータのトルクは、電機子電流にほぼ比例します。したがって、モータに流す電流を大きくすると、発生トルクは増加します。

3．記述としては正しい。
ブラシと整流子は接触しながら電流を切り替えます。この接触や火花は、電気的ノイズや摩耗の原因になります。

4．記述としては正しい。
DCモータは、外力で回転させると誘導起電力を発生します。そのため、発電機として機能します。

5．正答。記述としては誤り。
ブラシ付きDCモータでは、回転子には一般に電機子巻線があり、ブラシと整流子を介して電流が供給されます。永久磁石を用いる場合は、主に固定子側の界磁として用いられます。回転子に永久磁石を用いる構造は、ブラシレスDCモータの特徴として整理します。

覚えるポイント

• ブラシ付きDCモータは、ブラシと整流子で回転子巻線の電流を切り替えます。
• 電流を大きくすると、発生トルクは増加します。
• ブラシと整流子の接触は、摩耗や電気的ノイズの原因になります。
• 外力で回転させると、発電機として動作します。
• 回転子に永久磁石を用いるのは、ブラシレスDCモータの特徴として押さえます。