自動車の発電のしくみ

はじめまして皆さん。ネットで学んでいて、質問がでてきました。よろしくお願いします。

「タービンと発電機は切り離せるようには通常なっていません。（自動車のクラッチのようなシステムにはなっていない）」
という記述があります。言葉を補うとすれば、自動車の発電系統はどんな風になっているのかを知りたくなりました。車音痴の私にご解説をお願いします。

No.7 ベストアンサー 回答者： prop_and_jet 回答日時： 2005/09/23 19:51

今日は。

　　No.5です。

ダイナモとかジェネレーターとかオルタネーターとか、少し難しい言葉がいくつも出てきて少し混乱される方もおられるかもしれないと思い、蛇足になるかもしれないとは思いつつも、どなたかのご理解のお助けになればと思い補足させて頂きます。
なお、No.1様～No.6様のご説明のいかなる部分も“否定するものではない”ことをご理解下さい。


ダイナモやジェネレーターは、本来は「発電機」と言う意味です。ダイナモ［dynamo］は特に「小型のもの」ですが、大きい発電機をダイナモと呼ぶこともあるかもしれません。
ジェネレーター［generator］は、一般的（車以外の世界）には交流発電機も含め広い意味での発電機を指します。縁日の屋台で使ってるＡＣ100Ｖ携帯交流発電機もジェネレーターと呼びますし、家新築時に付ける家庭用交流発電機（コジェネシステム）もジェネレーターと呼びます。
オルタネーター［alternator］は交流発電機と言う意味で、直流発電機のことをオルタネーターと呼ぶことは決してありません。


車（automotive）の世界では、ダイナモやジェネレーターといえばほとんど直流発電機のことを指し（http://www.flat4.co.jp/electrical/gene_alt/gen/g …）、
オルタネーターといえば交流発電機を指します（http://www.flat4.co.jp/electrical/gene_alt/alt/a …）。

オルタネーターのことをダイナモやジェネレーターと呼んでもぜんぜん間違いではないでしょうし、その前にＡＣを付ければ交流発電機であることはすぐに分かりますためよいのですが、
短い単語で相手に判りやすく伝わるように「ダイナモやジェネレーター＝以前からの直流発電機」、「オルタネーター＝交流発電機」として分けて呼んでいるかたも多いですので、頭の片隅に知識としてありますと何かの時に役立つかもしれません。
特に、日本を飛び出し世界では、まだまだ直流発電機の車も多いですので、ダイナモやジェネレーターと、オルタネーターとを区別して呼んでいます。
日本では直流発電機の車はほとんどなくなってきますので、完全に無くなる近い将来はダイナモやジェネレーターとオルタネーターとは、車の世界でも区別されなくなるのかもしれません。


（今までの）上の話とは全く別の話になりますが、最近の車はいろいろなタイプの発電機が活躍しています。

例えば、昨日９月２２日発売のCIVIC（http://www.honda.co.jp/tech/auto/engine/honda-ima/）の様に、減速やブレーキ時に電気モーターを回して発電する車［ハイブリット車］。

電気モータータイプ発電機ではなく、ヒュールセル（燃料電池）を使って水素（実際はガソリンなどの場合あり）から直接発電するタイプ［ヒュールセル車］［燃料電池車］。（http://www.honda.co.jp/FCX/index.html）

市販されたかどうかは分かりませんが、ヒュールセルの代わりに、ターバインエンジン（ジェットエンジン）に電気モータータイプ発電機をつなぎ、発電するタイプもありました（VOLVO）。

普通のレシプロエンジン車（一般的なタイプの車）でも、フライホイール自体にスタータモーターとオルタネーターとの役割をする構造を埋め込んで一体化しているタイプもあります。

過去には純正オプションにてリアスポイラーやサンルーフにメインバッテリー充電用ソーラー発電パネルが付くものもあったようです（今でもカー用品店でソーラー発電パネルはありますが。）。新車時からソーラー発電パネル付きの車がいっぱい出てきても良いと思うんですが…。

いろいろとお調べになると面白いかもしれません。

No.6 回答者： nekoppe 回答日時： 2005/09/23 08:44

＞タービンと発電機は切り離せるようには通常なっていません

車の発電機もエンジンとベルトでつながっていて、切り離しはできないので同じです。違いは電気の造り方で、発電所は電気を造る為にタービンを回し、車はエンジンを回したついでに発電機を回している事です。その為、発電の必要が無くてもエンジン回転の２倍位で回ってしまい、電圧調整機が発電機の励磁電流を調整して、発電制御をしています。車の発電機の２大進歩は、交流発電機（ＡＣダイナモ、ＡＣジェネレータとも言う）と、電子式電圧調整機（ＩＣレギュレータ）で、これによりアイドリングでの充電、長期のメインテナンスフリーが実現した事です。

No.5 回答者： prop_and_jet 回答日時： 2005/09/22 22:21

国内で走っている程度の近年の普通の車では、自動車の発電機にはオルタネーターが使われています。

その前のとても古い時代の車ではダイナモ（ジェネレーター）が使われていました。

私は1965年式オースチン1100という車を持っていましたが、それにはジェネレーターが付いていました。ジェネレーターはオルタネーターと比べ、とても重たい物です。

オルタネーター、ジェネレーター、共に、車への取り付け方は、エンジンに寄り添わせる形で取り付け、動力はベルトとプーリーつなげっぱなしです。

違いは、ジェネレーターは直流発電機ですが、アイドリング回転数程度ではほとんど発電できません。また、バッテリーがフル充電された後も負荷が掛かり続け、作られた電機は無駄になってしまいます。

オルタネーターは交流発電機でして、アイドリング回転数程度でも発電することが出来ます。バッテリーがフル充電された後は負荷が掛からなくなり、切り離すことは出来ませんが負荷なく回転するために燃費にとても貢献しています。物自体もジェネレーターと比べ軽いです。ブラシの消耗などの問題もほとんど無くジェネレーターと比べるとメンテナンスフリーといえます。

オルタネーターの車では、例えば、アイドリング中にヘッドライトをつけたりしますとオルタネーターに負荷が掛かりエンジン回転数が下がり、それを補うために自動でエンジン回転数が上がったご経験があると思います。これは電気が必要になったときにオルタネーターに負荷が掛かることが実感できる一例です。
使っていない不必要なカーナビやフォグランプはこまめに消せばそれだけ燃費には良いということです。エンジンと発電機は切り離せませんが、発電が不必要なときは負荷が掛からないようになっております。

No.4 回答者： kan3 回答日時： 2005/09/22 21:05

＞タービンと発電機は切り離せるようには通常～

（普通の車）
発電機はクランクシャフトとベルトで繋がっていて、
エンジン回転中は強制的に常に回転しています。

このままでは問題が生じます、
通常の運転では、エンジン回転数がめまぐるしく変化せざるを得ない。＝＝⇒発電量はどんどん変わる＝＝⇒発電電圧もどんどん変わる＝＝⇒無駄な電力は捨てる＝必要な発電機能力がニーズで変化する。
アイドリングでも発電しようとすると、通常回転ではものすごく発電してしまう＝＝ロスが大きくなる。


そこで、発電機のマグネットを電磁石で磁界の強度を変化させ、発電量を発電機の回転に関わらず変える＝＝⇒発電能力をアクティブに変化させるようにしています。

そんな理由でマグネットに電磁石を使うと言う訳になってます。

車用発電機は風力発電機などと比べると、元々エンジンにパワーがある為、効率が非常に悪いのです。その代わりに厳しい条件でも、故障の少ない作り方になっています。

普通の発電機や発発等は一定の回転数の事だけ考えてれば良いのですね。

No.3 回答者： uzurara 回答日時： 2005/09/22 20:23

＞「タービンと発電機は切り離せるようには通常なっていません。

（自動車のクラッチのようなシステムにはなっていない）」
これは発電所の一文でしょうか？

自動車の発電機（通称：オルタネータ）の軸も、エンジンが回転していれば一緒に回転しています。
＃１さんが言うように、普通のモーターの原理をそのまま使えば、自動車のエンジンが回転してる間　ず～っと発電し続ける事になります。

自動車の場合は、基本的にはモーターと同じなのですが、発電機（オルタネータ）に磁石（永久磁石）の代わりに電気磁石（コイルに電気を流すと磁界が発生し磁石になる）を使用しています。
これにより、電気が必要な時にそのコイルに電気を流し電気磁石にして発電し、電気が必要ないときはコイルに流す電気を停めて発電しないようになっています。

と・・・これが質問の内容に該当しているのか定かでないのが、ちと不安。

No.2 回答者： chie65536 回答日時： 2005/09/22 15:27

こちらが参考になると思います。

http://lalabsd.shiga-med.ac.jp/kmgcc/FAQ4.html

簡単に言うと、
・エンジンの回転を使ってダイナモ（ジェネレーター）で発電する。
・ダイナモからの電気はレギュレーターで制御され、電装系へ送られる。
・レギュレーターはバッテリーからの逆流を防ぎ、余剰分をバッテリーに送る働きもする。
・レギュレーターは、発電が足りない時は、バッテリーから電装系へ電気を送る働きもする。

と言う訳で、夜間ばかり走行してヘッドライトによる電力消費が多くてダイナモの発電では足りない、とか、ダイナモが壊れたりすると、バッテリーの電気が使われる一方で充電されずに減り続け、最後には「バッテリーが上がる」と言う状況になります。

蛇足ですが、スキューバダイビングでダイバーが空気を吸っている所に付いている制御弁も「レギュレーター」と言います。ボンベから空気が送られ過ぎないように制御し、吐いた息がボンベに逆流しないようにしています。流れるのが電気か空気かの違いだけで、同じような事をしているので、どちらも「レギュレーター」と呼ばれています。

参考URL：http://lalabsd.shiga-med.ac.jp/kmgcc/FAQ4.html

No.1 回答者： elbert 回答日時： 2005/09/22 15:17

モーターはご存知ですよね。

ミニ四駆とか扇風機とかのモーターです。
あれは、電気でモーターをまわしています。
逆に、モーターの軸（回転する部分）をまわすと、
電気が生じます。
磁石とコイルで電気が生じるのです。

つまり、車は燃料で車軸を回しています。
その回転をモーターの軸の回転にも利用して、
発電していると思ってください。