オルタネーターは、電磁誘導の原理を利用して、エンジンが発電機シャフトを回転させるために生み出す機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、出力します。
ファラデーの電磁誘導の法則によれば、閉ループで囲まれた領域を通過する磁束（磁力線の数）が変化すると（導体と磁場の間に相対運動が生じると）、ループ内に誘導起電力が発生します。ループが閉じた導体ループであれば、誘導電流が発生します。
オルタネータは上記の原理に基づいて設計・製造されていますが、オルタネータの磁場は電磁場です。2つのカーボンブラシに一定方向の電流を流すと（例えば、カーボンブラシAから電流が流れ込み、カーボンブラシbから電流が流れ出る場合）、コイル付近に磁場が発生します。磁場の方向は右手の法則によって決まります。磁場の強度を高めるため、コイルの中央に軟鉄が挿入されています。軟鉄に電流を流すと磁石が形成されます。磁石の周囲の磁力線はN極から出てS極から磁石に戻り、ループを形成します。軟鉄にはシャフトが固定されています。エンジンがこのシャフトを回転させると、回転磁場が発生し、ワイヤーと磁場との間に相対運動が生じます。
オルタネーターの特性
交流発電機の特性（直流発電機との比較）：
小型軽量で、銅の使用量を削減できるのが特長です。
2. シンプルな構造、信頼性の高い動作、便利なメンテナンス、そして長い耐用年数。
3. エンジンは低速充電性能が良好である（外部励磁により起電力が発生する）。
4. 電波干渉が少ないなどの利点。
5. 使用されているレギュレータの構造はシンプルです（電圧レギュレータのみで、それ自体が電流制限と電流遮断の機能を備えています）。
オルタネーターの分類
（１）異なる全体構造による
① 一般的なオルタネーター
②一体型オルタネーター
③ ポンプ付き交流発電機
④ ブラシレスオルタネーター
⑤永久磁石式オルタネーター
（２）整流器の構造の違いに応じて
① 6管式発電機
② 8管式発電機
③ 9管式発電機
④ 11管式発生器
（３）磁界巻線の接地方式の違いに応じて
① 内蔵鉄製タイプ
② 外鉄タイプ
オルタネーターの構造
1. ローター：発電機の磁場部分（回転磁場を生成する部分）であり、主に2つの爪型極、磁場巻線、シャフト、スリップリングなどで構成されています。
2本の爪型磁極が回転子軸に圧入される。爪型磁極の空洞には磁気ヨークが設けられ、磁界巻線が巻かれている。磁界巻線の2本のリード線は、それぞれ軸から絶縁された2つの銅製スリップリングに溶接されている。2つのブラシがスリップリングに接触し、直流電源を磁界巻線に供給する。磁界巻線に励磁電流を流すと、磁界が発生する。磁化された爪型磁極のうち、1つはN極、もう1つはS極であり、これにより4～8対の磁極が形成される（国内のJFシリーズ交流発電機は6対の磁極を有する）。
ローター爪の極を鳥のくちばしのような形状に設計する目的は、磁場を正弦波状に分布させることで、電機子巻線によって発生する誘導起電力の波形をより良好な正弦波状にすることにある。
2. ステータ：発電機の電機子部分（ステータは電機子とも呼ばれ、三相交流電流を生成する）であり、ステータコアと対称的な三相電機子巻線から構成され、両端のカバーの間に固定されている。ステータコアは、内側の円周に溝が刻まれた、互いに絶縁されたリング状のケイ素鋼板を積み重ねて作られている。三相電機子巻線は、ほとんどの場合スター結線で接続されているが、デルタ結線で接続されている発電機も少数存在する。
3. エンドカバーと冷却ファン
エンドカバーは、フロントエンドカバー（駆動側エンドカバー）とリアエンドカバー（整流器側エンドカバー）に分かれています。
その機能は、ベアリングやその他の部品を取り付け、ローターシャフトを支え、内部部品を密閉することです。
アルミニウム合金のダイカスト成形または砂型鋳造によって製造されます。アルミニウム合金は非磁性材料であるため、磁気漏れを低減でき、軽量で放熱性に優れているという利点があります。
オルタネーターの動作特性
交流発電機の動作特性：これは、整流後の発電機から出力される直流電圧、電流、回転速度の関係を指し、出力特性、無負荷特性、外部特性などが含まれます。中でも、出力特性は非常に重要です。
I. 出力特性
交流発電機の出力特性は、負荷特性または出力電流特性とも呼ばれます。これは、発電機の出力電圧が一定（12Vシステムでは14V、24Vシステムでは28V）のときの、発電機の出力電流と回転速度の関係、すなわち、出力電圧Uが一定のときの曲線I=f(n)を指します。実験によって測定可能な交流発電機の出力特性を図に示します。
II．無負荷特性
発電機が無負荷状態にあるときの、発電機の端子電圧と回転速度の関係を無負荷特性と呼びます。つまり、I=0 のときの U=f(n) という関数関係のことです。
III．外部特性
回転速度が一定の場合、発電機の端子電圧と出力電流の関係は外部特性と呼ばれ、nが定数の場合、U=f(I)の関数関係となります。
出力特性曲線 I = f(n) は、以下のことを示しています。
1. 回転速度 <” n1 では、発電機の端子電圧は定格電圧よりも低く、外部に電力を供給できません。回転速度が n1 のとき、電圧は定格値に達します。回転速度が n1 より大きい場合、発電機は定格電圧で外部に電力を供給します。
n1は無負荷回転数（I=0、U=定格電圧の場合）であり、無負荷回転数n1の値は、発電機とエンジンの回転数比を選択する際の主要な基準となります。一般的に、n1はエンジンのアイドル回転数と同等か、わずかに高い値に設定する必要があります。
回転速度がn1より大きい場合、発電機の出力電流は回転速度の上昇に伴って増加し、回転速度の低下に伴って増加します。回転速度がn2の場合、発電機は定格電力（定格電圧と定格電流の積）または定格電流を出力します。
n2：全負荷回転数（または定格回転数）。一般的に、選択するn2はエンジンの最大回転数よりも低く、エンジンの通常使用回転数と同等か、わずかに高い値にする必要があります。
発電機の回転速度が一定の値に達すると、出力電流は回転速度の上昇や負荷抵抗の減少に伴って増加しなくなります。つまり、発電機は電流を自動的に制限する自己保護機能を備えています。このときの電流値を定格出力電流または制限電流値（定格電流の約1.5倍）と呼びます。
無負荷回転数と全負荷回転数は、発電機の主要な性能指標であり、どちらも製品マニュアルに規定されています。これらの2つのデータを使用中に測定し、規定値と比較することで、発電機の性能が良好かどうかを判断できます。
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投稿日時：2025年12月26日