ダイナモとオルタネーター　その４　（雑学）

で、そのダイナモですが、自励式と言って構造上磁束を制御することが出来なかったので、発電量は、自転車のリムダイナモ（※1）と同じく、回転数にのみ依存していました。
一方、オルタネーターは他励式と言って、磁束を制御することで発電量を調整できます（※2）


ミツバ製のリムダイナモとライト　一生懸命漕がないと暗かった（画像はヤフオクより引用）


そこで、ダイナモは、カットアウトリレーによってダイナモの回転数（発電電圧）が低いときは、車側の直流回路とは切り離され、バッテリーが電源になっていました。
というのも、前に書いたようにダイナモは構造上はモーターと同じであるため、発電電圧よりもバッテリー電圧の方が高ければ、逆流してモーターとして働いてしまうからです。

なお、ダイナモの回転数が上がれば過電圧（過充電）になりますが、それを防止するため電圧調整用のブラシがあり、予めそのブラシ位置を調整することで、磁束をコントロールするようになっていたようですが、現物を見た事もないし、構造がどうなっているかはよくわかりません。

また、ブラシ位置も固定式のため、低速よりにセッティングすれば、当然高速では過電圧気味となるため、調整も結構シビアだったみたいです。
なお、これらは3ブラシ式と呼ばれるもので、これとは別に2ブラシ式のものはリレーで制御していたようです。


以上のように、ダイナモとオルタネーターには様々な違いがありますが、最大の違いを挙げるならば、（個人的には）「回転界磁形であるオルタネーターの方が構造上、高速回転が可能である」ことだと思います。

ダイナモのアーマチュアコイル（重い電機子）は遠心力も大きく、高速回転させることは難しいですが、オルタネーターのローターコイル（軽い界磁）は遠心力が小さい分、高速回転させることが可能です。

なので、エンジンの回転数よりも高い回転数に設定できるため、アイドリング時でも一定の発電量を確保でき（40年前の90Aタイプでも最大25～30Aまで可能）、電源として機能するほか、通常の負荷の範囲内であれば、バッテリーへも十分充電可能となっています。


（※1）
リムダイナモの正式名称は、ローラー発電機だそうです（ハブダイナモはハブ発電機）
自転車のダイナモは、その名称から直流発電機だと思っている方が多いですが、実は整流子を持たないため、交流発電機です。

JISのC9502（自転車用灯火装置）によれば、「時速15㎞の時に定格電圧6V、定格出力2.4W、出力電流0.4A」と定められていますが、「5㎞の時に端子電圧41％以上、30㎞の時に133％以下のこと」とも細かく定められています。
ちなみに、永久磁石なので磁束を制御できません。

（※2）
オルタネーターは、レギュレーターによって励磁電流（界磁電流、フィールド電流）のON/OFFを行うことにより、磁束を制御しています。
ちなみに、他励式とは、電機子とは別の独立した電源回路を用いて界磁へ給電する方法です。

なお、ダイナモの名称の由来は、その昔、自励式発電機からつくられた電流を「ダイナミック電気」と呼んだため、とする説がありますが、それが真実であるなら、自転車のダイナモが交流のまま出力する事からも明らかなように、「ダイナモは磁束を制御できない自励式あるいは永久磁石を使った発電機で、オルタネーターは磁束を制御できる他励式発電機」が正しく、「ダイナモは直流発電機で、オルタネーターは交流発電機」だという解釈は、間違っていることになります。
そもそも（その１）の注釈に書いたように、すべての発電機は交流なので・・・（直流発電機は、整流して出力しているだけ）