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2021年02月10日

バイクの全波整流加工についてあれこれ


こんにちは、こんばんわ、おやすみなさい
霧ちゃんです。

ちょっと調べてみて考察して思った一言

ジェネレーターの配線繋ぎ変え加工は
百害あって一利なし

(ただし12V車に限る)

チョイノリやガンマなど50ccのバイクの電源って基本ACですよね
よく「レギュレーターを対応品に換えて、ジェネレーターの全波整流化」とかいう加工を見かけますが、あれは完全に間違いです。
だれが言い出したのか知りませんし、既に浸透してしまっている表現なのでどうしようもありませんね。
よく「半波整流のコイルと全波整流のコイル」とかって比較ありますが、ジェネレーターコイルは整流回路じゃねーよ。(レギュレーターも整流回路じゃねーよ)
そもそもレギュレータの入力電圧は交流やがな
交流の定義は一定周期で極性が入れ替わる電圧(要約)であって、その定義に半波とか全波って書いてないからね?
バイクやと測定したら中途半端な電圧波形かもしらんけど(要検証)

最後に考察を書いてます。
先に読んでから説明を見ると少し混乱するかも知れませんが、書き記した理由です

説明しよう!!(山寺宏一さん風に)

全波整流とか半波整流以前に正弦波交流ってなんやねん。
そこから説明が必要かもしれません。



画像のまんまです。
これが「交流」です
実効値とか最大値は今は無視してください(最後にチラッと書きます)
家で言うコンセントがそうです
直流はずっと変わらないプラスはずっとプラス
電池がそれです


交流がわかったところで本題。



よくあるのはこの結線のうち、アースにつながってる部分をぶった切って、そこを真ん中に繋がってた線(画像で言う黄)に繋ぎかえるって加工ですね。
小学生レベルの電気知識を勉強していればわかるはずなんですが、こんな加工で全波整流になるわけありません。
白と黄色で繋がっているコイルに磁界の変化(≒ローターの回転)を与えれば両端から正弦波交流が出力されますよね。



ややこしい部分を消します




超簡単ですがこれがコイルの中身と端子部分と思ってください
真ん中と上の間で12V (便宜上)の最初から交流が取り出せます。
この回路には2系統の交流回路が存在します。
1枚目の結線図で言う黄色ーアースで構成される灯火系12V
それと、白ー黄のレギュレーターからバッテリーへの12V
この二つの交流回路があり、「それぞれから正弦波のAC12Vが取り出せます」
このことを最後まで決して忘れないでください。

レギュレーターはRegulator。
語源としては 調節装置、整調者などの意味があります
電気回路では電圧を一定に保つ回路を指します
ジェネレーターにもレギュレーターにも整流する機能はありません。

それを「全波整流」するか「半端整流」するかを決めるのは整流回路を内臓したレギュレートレクチファイアです。
レクチファイアが整流回路のことを示します。
レギュレートレクチファイアは名の通り整流して電圧を一定に保つものです。


これは変圧回路ですが基本は同じです。
コイル(トランス)の部分をジェネレーターだと思ってください。
レクチファイアが担当するのは右のダイオードorブリッジ回路です
このレクチファイアの構造で整流方式が「全波整流(=ブリッジ回路)」か「半波整流(ダイオード)」のどちらかが決まります。
これだけ綺麗に担当する仕事が分かれてるのに、コイルの結線をいくら変えようが、整流方式はレクチファイアの構造で決められるので「ジェネレーターコイルの全波整流化」なんて存在しないのです。


そして結線を変えると発生する事象として、それまでジェネレータから取り出した交流を直接使ってた電球などが玉切れするやつ。
原因を考えて見ましょうか。
そこでもう一度この画像とさっきの言葉

「それぞれ12Vが取り出せます」
上と真ん中の端子間でAC12Vが出力されます
真ん中と下の端子間でも同じくAC12Vです


ではこの結線から白とアース間に発生してる電圧をもとの回路にぶち込んで見ましょう。

交流12Vが「それぞれ取り出せる」結線にしていたのが、2つを直列に繋げばAC24Vです
そりゃ12Vで設計された電球は玉切れしますよね
はっきりいいます。
結線加工はやるだけ無意味です。時間と材料と労力の無駄です

ちなみに、巻き直しも無意味です。
コイルに使う線の太さと巻き数で電圧が決まりますから、同じ太さでなら巻き数増やすと出てくる電圧が上がるので。

ジェネレーターを作りなおして三相交流化するなら大いに価値があります

そしてもうひとつ弊害が起きます。
熱問題。
今までAC12Vと言ってきましたが、これはあくまで実効値です
実効値とかの説明はめちゃくちゃ長くなるのでグーグル先生に聞いてください
簡単に言うとコンセントの100vが実効値です。最大値は141.4vになります。
最大値は実効値12vの√2倍なので16.97V程にまで上昇します
これを何やかんやして14V程度に抑えるわけです


切り落としてはみ出た分の約3Vはどうなるでしょう(厳密にはブリッジ回路で約1.7V下がるので15.27Vとなりあふれるのは1.2V程度...ですが便宜上です)
熱にして捨ててるんです。
交流を無理やり直流にしたので波のある電圧ですから、当然目標電圧を下回ってる時間もありますよね
さっきの全波・半波整流の波形です

じゃこれが二倍の電圧になったら?
実効値AC24Vですから約33.94Vです
そこから14Vまで落とすとなると20V近くカットしないといけませんね
もうPenD顔負けの爆熱です。(わかる人しかわからない例えやめろ)

そりゃアマゾンのレビューで「ジェネレーターとあわせて全波整流化したら半年でレギュレーター飛んだ」「1ヶ月で端子焦げた」「ヒューズ飛びまくり」
とかってあっちこっちで見かけるわけですよ。



多分回転が低いとLED化したときにライトがちらつくっていう現象だけで端的に交流回路に半波が流れてるって勘違いした人が言い出したんでしょうね

低回転は単に周波数が回転数に依存するからってのと、コイルが磁石の中心になくて磁界の変化が均等じゃないので使用した画像や家庭のコンセントから出てくる電圧波形ほど綺麗な正弦波じゃないのも原因じゃないですかね。
あと、磁界変化がゆっくりだとコイルに発生するエネルギーも低いですから、電圧が上がらないのは当然です(車もアイドリングでバッテリー電圧が下がるのはこのせい)

今度暇があればオシロで波形とってみます。


追記
もしかしたら6V車の12V化が発端かもしれないですね
6V車全部が全部そうじゃ無いかもしれませんが、この理論で言うと繋ぎ変えることで12Vの電源が取り出せるわけですから。
当時は本当に半波整流で、それを全波整流式のレギュレートレクチファイアとコイルの結線変更をセットで全波整流化って謳ってたのが、短くなって「コイルの全波整流化」ってなったのかも?

車のエアクリをむき出しに変えたら「渋滞やアイドリング中の」吸気温度上がるで言う「」の中が抜け落ちて広まった的な……




じゃまた機会があれば。
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Posted at 2021/02/11 00:37:02

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この記事へのコメント

2024年6月24日 5:14
僕は自動車整備士の資格を持っているのでオルタネーターに整流回路が備わっているのを知っています。
しかしYou Tubeで全波整流化を検索したら見た人全員コイルの配線加工をしていたのでなんでかな〜?と思っていたけどこちらの記事見て納得できました。
要は全波整流機能のあるレクティファイア(レギュレーター)を交換するだけで全波整流化出来るんですよね。
そんなに高くないみたいだし部品を交換するだけだから速攻やります。

おすすめのメーカーの全波整流レギュレーターが有ったら教えてください。
コメントへの返答
2024年6月24日 7:27
四輪車と違って、ジェネレーターから点火信号取る事が多かったのであえて交流のまま出力してるのかも知れません
大昔は交流出力だった頃もあったとか……

すいませんが、どこのアフターパーツメーカーの物がどちらの整流式か調べたことがないので何も言えません

ちなみにですが、ほとんどの12vバイクは純正で全波整流式になってると思います
今付いてるものが全波整流か半波整流か調べてからでも十分かと

2024年6月24日 10:14
AA04スーパーカブ50proです。
ヘッドライトをLEDにするとやたら暗いしアイドリング時に点滅するから半波整流と思うし店舗等で半波整流だと聞いてます。
どちらにしてもどこの物が良いかは分からないとのことなので全波整流の物を買います。
コメントへの返答
2024年6月24日 11:17
分からないのであれば「だと思う、店員が言っていた」で作業を進めず、確定するまで調査することを推奨します

車種をお伝え頂いても調査していないのでお答え出来ません

点滅は説明にあるように周波数とledのコントローラが起動する最低電圧の問題も可能性があります
全波整流のレギュレータでもLEDへの供給が交流で、LEDが交流非対応や内部で半波整流であれば効果はありません

「何が原因で点滅しているか」で着手すべき工法は変わります
2024年6月24日 18:16
了解です。
2025年2月27日 4:29
初期型の水冷式ガンマ50(RG50EW)はいわゆる「全波整流」でバッテリー点灯です。
http://zerohan.web.fc2.com/text/db/ew/ew.htm
兄弟モデルの水冷式ハスラーも全波整流の直流で同様にバッテリーで友達が乗っていました。
霧龍さんが乗られているガンマは変更後のものと思います。
RG50EWJ (88年4月~)これ以後、バッテリー点灯はやめ普通の小型原付きと同じになります。


また、80年代のホンダのTLR200(6V)やXL200R(12V)XLR250R(初期)などのオフ車は、ライトコイルはACレギュレターで制御、チャージコイルは全波整流レギュレーター/レクチファイヤーを使用してました。
https://burattoclub.web.fc2.com/haisennzu-tlr200.htm

CRM50/80は単相交流を全波整流レギュレーター/レクチファイヤー使用した直流バッテリーレスでした。
レギュレーター/レクチファイヤーの誤作動防止のため、電解コンデンサーが装着されてました。
無名の中国製の単相レギュレーター/レクチファイヤーが壊れるのではないでしょうか。
2025年4月7日 16:42
こんにちは!
表現が下手で、長文になってしまって申し訳ありません。
ホンダ モンキーの直流化を検討していて、情報収集中です。
2点で悩んでいます。
1点目は、半波整流のまま直流化する際、発電機からの黄色線(前照灯、尾灯、計器灯に繋がっている線)をレギュレートレクチファイヤーから浮かすかどうかで悩んでいます。
この線は、交流の過電圧防止のためにレギュレートレクチファイヤーに接続されているのではないかと推測しているので、直流化で未使用になれば、必要ないのではないかと考えています。
(こちらの図にあるオートチョークは実装されていません。)
一方で、交流による点灯で余った電力を充電に回すためにレギュレートレクチファイヤーに接続しているとの情報も目にしました。
そうだとすると、接続したままにしておいた方が良いと言うか、接続しておかないとダメですね。
ところが、交流の過電圧防止のためだとすると、交流による灯火の負荷がなくなった分、より過電圧になると推測され、レギュレートレクチファイヤーの負荷が増してしまうため、逆に接続を外す必要がありますね。
どちらが正解なのでしょう?

もう1点は、全波整流化を行なうかどうかです。
全波整流の注意点ですが、こちらのブログの内容にも関連する余剰電力の問題がありますね。
自動車に一般的に使われている発電機のレギュレーターは、発電量自体を制御して電圧を保っていますが、バイクの場合は、エンジンの回転数任せに発電して、余った電気は遮断するか、熱として捨てるタイプが多いようですね。
元々は、追加の電装品は想定しておらず、必要量の発電を行なう発電機が選定されたのだと思うのですが、・・・
全波整流化によって、使える電気を増やした場合、それを使い切れば良いのですが、余してしまうと、レギュレーターの負担になってしまいますね。
この点では、灯火のLED化は、レギュレーターの負担を増やす変更と言えますね。
悩みどころです。

ところで全波整流化ですが、一般には、直流化(前照灯、尾灯、計器灯を直流化)とセットで行なわれることが多いため、どの加工が全波整流化のための加工で、どの加工が直流化のための加工なのかが混乱していることが多いようですね。
さらにややこしいのは、全波整流化と直流化を兼ねている加工も存在しているからではないでしょうか?
で、全波整流と半波整流において、発電機のステーターコイルの結線に決定的な違いがあることが多いようですね。
「交流がわかったところで本題。」の図で、コイルの片端がアースに接続されていますね。
これが、半波整流のシステムの一般的な結線だと思います。
この結線方式だと、基準電位であるアース(車体)にコイルの一端が接続されていますね。
一方で、「単相全波整流回路の正常動作」の図の中のブリッジ整流回路の図では、入力の2端子と出力の2端子、計4端子は、全て独立(相互に接続されていない)ですね。
実車では、出力の片側(マイナス側)がボディーアースされていますね。
このため、入力の2端子は、どちらもボディーアースから浮いている(接続されていない)必要がありますね。
ここがポイントではないでしょうか?
一般的な半波整流のシステムでは、発電機のステーターコイルの片端が、発電機の内部においてアースに接続されているため、(基準電位に対して)プラスの電気としては、半波しか取り出すことができません。
残りの半波を(基準電位に対して)マイナスの電気(ゼロVではなく)として取り出すことはできますが、・・・
加工としては、「アースにつながってる部分をぶった切って」が、全波整流化のための加工で、ブリッジ整流回路の4端子を独立させるための加工ですね。
「そこを真ん中に繋がってた線(画像で言う黄)に繋ぎかえるって加工」は、全波整流化と直流化の兼用と言うか、発電機のステーターコイルの中間端子は、前照灯、尾灯、計器灯を交流で点灯させるための配線なので、直流化で不要になる切り離しと、全波整流で必要になるコイルのもう一端の配線への転用ですね。
ステーターコイルの両端がアースから浮いていることは、交流の上下の波の両方をプラスの電気として取り出すため(全波整流)には必須ですね。
必須ですが、充分ではなく、当然、整流回路もブリッジ回路に変更する必要があり、セットで実施して、はじめて全波整流になりますね。
そうすると、全波整流化しつつ、前照灯、尾灯、計器灯を交流点灯のままにしておくことは、ボディーアースの関係で(交流系を浮かさないと)不可能と言うことですね。
先に「セットで行なわれることが多い」と書きましたが、セットで行なわなくてはならないが正解のようですね。
全波整流かつ交流点灯の場合は、中間端子ではなく、別コイルになっているようですね。
逆に、全波整流用に結線されているステーターコイル(中華エンジンに多い?)は、コイルの両端がアースから浮いている(接続されていない)ので、片端をどこかでアースすれば、半波整流のシステムに転用できますね。
(全波整流用の場合、交流点灯用の中間端子はなく直流点灯か、別コイルなのかな?)
コメントへの返答
2025年4月9日 22:39
すいません
何度も読み返したのですが、
・何を解結したいのか
・ご自身が何をしたいのか
が理解できませんでした

交流で駆動しているものを「全波整流/半波整流」と呼称しないでください
整流していない交流電圧で駆動しています

①本文にある通り、ジェネレータの配線を変えただけでは整流方式は変わりません。
単相3線式200Vの電源と図示しているジェネレータの結線は同じで、中性線と電圧線でどう電気を取るかを変えても取り出せるのは電圧が違うだけで同じ交流です

この意味が理解できないなら諦めて今のまま使用してください

②全波整流化を行なうかどうかを決めるのは使用者であるなかむらさんではなくレクチファイアの物理構造です

②-1余剰電力の負荷はレギュレータが受け持つのではありません
ジェネレータコイルを回転させる負荷が軽くなるだけです
2025年4月11日 10:32
御返信ありがとうございます。
勉強&試行中で、主にネットで情報収集していますが、「やってみた」的な記事は多いものの、原理や技術的内容に踏み込んだ記事は少ないですね。
こちらは、原理的な内容に踏み込んで居られるように感じたので、コメントさせて頂きました。

で、再度超長文を書いたのですが、何度か読み返している中で、気になった点があるので、とりあえず、その部分だけコメントさせて頂きます。

> 単相3線式200Vの電源と図示しているジェネレータの結線は同じで、中性線と電圧線でどう電気を取るかを変えても取り出せるのは電圧が違うだけで同じ交流です

単相三線式の結線「A-N-B」と比較されていますが、・・・
ライティングコイル(灯火系)に相当するのは、「N-B」でAC12V系ですが、チャージングコイルに相当するのは、「A-N」(白-黄)ではなく、「A-B」(白-緑)ではないでしょうか?
どうやら、この部分が、見解相違の核深部のようですね。※
ただ、私の認識のチャージングコイルに相当するのが「A-B」(白-緑)と言うのは、ネット情報が元なので、裏をとる必要があります。
この認識について、何の疑いも持たずに受け入れていましたので、確認したいと思います。
現時点での私の悩みである「黄色線の意味(目的)」そのものでもありますので、調べてみたいと思います。

で、サービスマニュアルを確認したところ、12Vシステムについては、「交流がわかったところで本題。」の図に似た配線図が掲載されているのですが、解説(整備情報)は、ありませんでした。
6Vシステムについては、配線図は同様なのですが、電気装置の整備情報には2種類の記載がありました。
ひとつは、全体の配線図と同じで、「交流がわかったところで本題。」の図に似た結線です。
もうひとつは、全体の配線図や「交流がわかったところで本題。」の図とは異なり、中間タップが、アースに接続されています。
相違点は、中間タップ(中間点)が直接アースされている一方で、「交流がわかったところで本題。」の図のコイルの下端が、アースではなく、交流点灯灯火に接続されている点です。
結果として、ライティングコイルとチャージングコイルが独立している構成です。
単相三線式に例えると、正に「A-N」と「N-B」を利用するイメージです。
サービスマニュアルに2種類の記載がある要因は、確認できていません。
年式によって仕様に変化があるのかも知れませんが、全体の配線図には、発電コイルの片端をアースに接続しているタイプしか存在していないようなので謎です。
引き続き調べてみます。

これまでに参照した情報の中では、以下のサイトが充実していると感じています。
http://www.soaring.co.jp/rwstuff/rwstuff.htm

教科書的な知識の羅列に留まらず、検証も含まれているので、理論だけではなく、実際には、にも触れることができます。
まだ、一部分の記事のみを拾い読みしている状態ですが、・・・

単相半波整流に関しては、以下の記事がとても参考になると感じています。

単相半波整流レギュレータ
http://www.soaring.co.jp/rwstuff/080501.htm

検証回路は、実車ではなく、装置単体ですが、・・・

この方のバイクは、励磁電流を制御して発電電力自体を調整するタイプの三相発電機の本格的(?)発電システムのようで、単相半波整流で、常時点灯灯火はAC点灯と言うちゃちいシステムについては、実車検証が行なわれていない点が残念です。

1要素のみのコメントにしましたが、長文になってしまいました。
申し訳ありません。

※ もう1点、全波整流(ブリッジ回路)によって、プラスの波とマイナスの波の両方をプラスの波として取り出すためには、ブリッジ回路の両入力を出力から浮かす必要がある(発電コイルの両端は、アースから浮いていなくてはならない)と言う点に、見解の相違があるように感じています。

引き続き、黄色線の意味(目的)を調べてみます。
2025年4月17日 12:51
黄色線の意味(目的)については、決定的(?)な情報を見つけられていませんが、ライティングコイル、チャージングコイルの構成については、サービスマニュアルに記載がありましたので報告致します。
表の形で記載されているものを箇条書きに変換して記載させて頂きますので、見にくくて申し訳ありません。

ライティングコイル抵抗値
抵抗値:0.1-0.8Ω
点検端子:黄-緑

チャージングコイル抵抗値
抵抗値:0.2-1.0Ω
点検端子:白-緑

「チャージングコイルの中間タップとしてライティングコイルが実装されている単相半波整流のシステム」に関して、他の車種については不明ですが、12Vモンキー(燃料噴射方式については未確認)においては、チャージングコイルは、単相三線方式の結線に例えた場合のA-N(白-黄)ではなく、A-B(白-緑)でした。

抵抗値からすると、中間タップと言っても中央ではなく、ライティングコイルのタップは、チャージングコイル寄りですね。
どちらも12V系で、チャージングコイルの方は、整流ダイオードの順方向電圧(損失)分を補填するため、少しだけ電圧が高くなるように(巻き線が多く)作られているみたいですね。

「白-黄」間から出力を取り出そうとすると、巻き線が少なく(両コイルの差が小さい)、低出力になってしまいそうですね。

黄色線の意味(目的)については、状況証拠的に、交流点灯回路の過電圧をショート制御方式によって抑制するために、レギュレートレクチファイヤーに接続されている可能性が高くなっております。

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