私は設計していません自動車用オルタネーターなので、エンジニアリングの決定に何が入るのか正確には言えません。ただし、ここにいくつかの合理的な推測があります。

オルタネーターの効率は、車ではそれほど重要ではありません。車を動かすためにエンジンが出さなければならないパワーは、オルタネーターが必要とするものを小さくします。全体的なモーター出力のこのごく一部が1/3少ない場合、大きな違いはありません。したがって、効率をトレードオフして、他のより重要なパラメーターを取得できます。これらの一部には、過酷な環境での高い信頼性が含まれている可能性があります。広い温度範囲で、土や道路の塩などの泥を含む水をかけながら進み続けます。量が非常に多いため、コストを抑えることも大きな目標です。

まず、車のオルタネーターと比較して、同じ電力で90％の効率の発電機のコスト。数倍になると思います。次に、車のボンネットの下などの過酷な環境で高効率の発電機を操作して、どのくらいの時間を確認してください。車のオルタネーターは、これを10〜15年間日常的に生き延びます。数倍のコストがかかるハイエンドの効率的な発電機は、悪条件では1か月も続かないでしょう。

それはすべてです。本当に重要で、適切なエンジニアリングのトレードオフを行う

コメント

• 別の要因は、さまざまな速度で一定の出力電圧を維持するために何をしなければならないかに関係している可能性があります。専用のエンジンと発電機のアセンブリは、発電に最適な速度でエンジンを実行するように設計できます。自動車のオルタネーターは、車を希望の速度で走行させるエンジン速度で動作する必要があります。
• おかげで、内燃エンジン自体は通常25％効率的であることがわかりました。私の質問は本当に設計レベルであり、業界がこのように進む理由ではありません。ほこり、振動、温度が原因で、ベアリングの寸法が大きすぎると考えられます。とにかく、それはこの時点まで効率を取りません。また、他のように空冷式ですが、とにかく’フード内の温度がわかりません。これにより、巻線パラメータが変更されるため、より重要な要因になる可能性があります。私は’この業界にもいませんが、磁気といくつかの機械的知識があれば推測できます。
• @supercat電圧は、励起電圧を変更することによって調整されます。グラフを見ると、効率は速度によって大きく異なり、8000rpm付近では40％未満です（モーターをこのRPMに置く人はいないと思います）。
• 訂正、ベルト駆動なので、モーターシャフトのRPMとは異なる比率にすることができます。
• @Diego：車のエンジンは’ 25％近く効率的ではありません。

電圧：14vでは、効率を上げるのは非常に困難です。

• ダイオード損失：車のオルタネーターは約14vで動作し、ダイオードパスごとに0.6vで1.2vの損失があります。これだけでほぼ10％の損失です。

• 巻線：巻線サイズの電流が大きいため、巻線の抵抗損失に対して多くの電力が失われます（この損失は、特定の電流での巻線ゲージで計算できます）

• 接続：この電流と電圧で効率の数パーセントを失うのは非常に簡単です：a0。65Aでの1オーム接続は両端で6.5vになり、電力のほぼ50％が失われます！

• コア損失：高速ではコア損失がおそらくますます重要になります（グラフを説明してください）

同じオルタネーターをより高い電圧で動作させるだけで、はるかに効率が向上すると思います。

コメント

• EE.SEへようこそ！残念ながら、あなたの答えは’あまり現実的ではないようです。真ん中の2つのポイントに対処するために、巻線は電流用に設計されており、正しくボルトで固定すると、接続は0.1オームよりもはるかに低い抵抗になります。
• そうだと思います’は、コストと効率の間の（I2R損失の）トレードオフです。しかし、あなたが言う電圧（電位）は直接の問題ではなく、’ I2R損失の場合の電流です。そして、大きな発電機はさらに大きな電流で動作し、はるかに効率的です。とにかく、今日のオルタネーターは、自動車市場がより多くの電気機器を使用するため、より効率的になる傾向があります。
• ポイントを忘れました。そのグラフは、特定のRPMで最大電力になります。 ‘が効率が非常に低く、抵抗損失が高い理由だと思います。電流が低い場合、抵抗損失はRI2であるため、効率は向上します。

自動車用オルタネーターは、「50年前のパッシブ過負荷保護設計を使用しているため、非効率的です。最大界磁電流で発電機に無制限の負荷をかけることができ、電圧が12ボルトを下回らない限り損傷しません」少なくともすぐにではなく、過熱することによって。巻線には大量の浮遊インダクタンスがあります。アイドル状態では、16ボルトのACを出力している可能性がありますが、内部（無負荷で測定した場合）では28ボルトを出力します。生成された16ACボルトで100アンペアの負荷がかかる高RPMでは、負荷なしで測定した場合、内部でオルタネーターが100ボルトを超える出力を出す可能性があります。 RPMが増加すると、浮遊インダクタンスは出力電流を減らすのにより効果的になります。

エンジンがアイドル状態のときにオルタネーターから24ボルトを取り出すことができる場合、150ボルトを簡単に取り出すことができます。高速でエンジン。明らかに、150ボルトを生成しているが、誘導性リアクタンスのために14ボルトしか得られない場合は、非常に非効率的です。

固定子も非常に損失があります。オルタネーターに全界電圧を印加すると、無負荷で手で回そうとすると抵抗を感じることさえあります。それはすべて、磁場がステイターに失われることによるものです。電流がステーターに導入され、熱を発生します。オルタネーターが数千RPMで回転することによって生成される大量の空気の流れが、この熱を制御し続けます。一部の人々は、その余分な馬力を無駄にしないためにフルスロットルで作動するオルタネーター無効化スイッチをインストールします。

その後、整流器はより高い負荷で約2ボルトを落とします。16ボルトが14ボルトに下がると12.5％の損失になります。他のすべてに加えて。

より高い電圧を出力させることにより、高RPMで回転しているオルタネーターからはるかに多くの電力を得ることができる場合。これを行うと、はるかに効率的になります。整流器ダイオードはTVSダイオードですが、「出力を40ボルト未満に保ち、必要に応じてプロセスで破壊します」。TVSダイオードがない場合、オルタネーターが高RPMで全負荷で動作し、負荷が突然切断されると、出力が100Voを超える可能性がありますレギュレーターが再調整する前にlts。したがって、整流器を通常の3相整流器に交換し、サージを処理する方法を提供する必要があります。次に、界磁電流を手動で制御します。オルタネーターが内部で150ボルトを生成する状態で、出力を14ボルトから28ボルトにすると、ほぼ2倍になります。出力電力と効率。

パッシブ過負荷保護の代わりに、より効率的なステータを作成し、出力に電流を流してレギュレータをオフに戻し、過負荷から保護することができます。

低効率の大部分は、個々のコイルがバッテリーを充電するまでバッテリーを充電しないという事実に起因すると思いますそれらの電圧はバッテリー電圧を超え、+ 2ダイオード降下します。コイルのピーク電圧が16Vで、バッテリー電圧が12.6Vの場合、コイルのAC波形が約14.6V（12.6V + 1V + 1V）を超えるまで、コイルから電流は流れません。したがって、各巻線は、その電圧が14.6を超えるまで電流をまったく生成しません。確かに3つのフェーズがあり、バッテリーのリップル電流が大幅に減少しますが、個々のコイルが各サイクルの大部分で電流をまったく生成しないという事実は変わりません。コイルのこのような低い使用率は、全体的な効率に悪影響を与える必要があります。

つまり、オルタネーターが定電流源であり、定電圧源ではない場合を除きます…

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• オルタネーターは効率を上げるようには設計されていません。通常、150 + bhp以上のエンジンにボルトで固定されているため、10または15のどちらを使用するかは誰でも気になります。…ああ、定電流でもありません…
• しかし、車が可能な限りの重量を減らしているとき、節約されたすべてのHPは、走行距離に測定可能な違いをもたらすと思います。これは、電子機器のアプリケーションに適した領域のように見えます。
• そのため、一部のオルタネーター充電制御システムは、出力を車やバッテリーのニーズに正確に一致させるだけでなく、サイクルも実行します。空調負荷も同様ですが、車の価格と品質に大きく依存します。私の車の充電システムは、負荷とバッテリーのニーズに非常に正確に一致します。実際、最大15.2vで充電します。いくつかのポイント-あなたが「はい」と尋ねる前に、私は正確なメーターを持っています…
• @solarmikeはい、いくつかのECUはオルタネーターを制御し、励起電流を制御することによって信じています。しかし、10 HPは非常に強力であり、一部の吸気システムは安価ではなく、これよりも少ない電力を追加するように設計されています。また、今日、電子機器の数が増えるにつれ、電流の需要が高まり、効率も向上しています。
• LTSPICEシミュレーションを実行したところ、FETをブーストコンバーターとして使用することで効率を大幅に向上できることがわかりました。 、コイルのインダクタンスをコンバーター’のインダクターとして使用します。スイッチャーを約22Khzで実行し、同期整流を使用しました。

車のオルタネーターはDC発電機は、より効果的であり、すべてのrpm範囲で必要なすべての電力を供給するのに十分な電力を生成するためです。問題は、あなたが名前からわかるように、あなたの車のすべてがDCを必要としている間に彼らがACを生成することです。したがって、エントリ時に効率が低下します。電流も安定させる必要があります-次のルーズ。すべての損失にもかかわらず、それらは、車のヘッドライトにバレーリーで電力を供給することができるDC発電機よりも優れています。そして、何かがうまくいくとき、なぜそれを修正するのですか？

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• DCデネレーターを宣伝していませんが、DCジェネレーターはヘッドライトをほとんどオンにできないと言っているのは間違っています。適切なサイズ設定により、十分な電力を生成するDC発電機を作成できます。むしろ、電圧調整には高価で非効率的なDCからDCへの変換が必要であり、転流はオルタネーターのスリップリングよりもブラシの摩耗が多いため、DCジェネレーターは間違っていました。付与されたDCからDCへの変換効率とコストが低下した可能性があります。しかし、まだまだ多くのウェアと、ボンネットの下の高温で動作する必要のある透過型磁石の費用があります。
• キースが上記で述べたように、’は真実ではありません。 DCジェネレーターが電球を適切に点灯できないこと。古い車は、オルタネーターシステムが使用される前はDC発電機を備えていました。祖父の古い車の中で、DC発電機を使っていたのを覚えています。後でオルタネーターが一般的になった理由の1つは、シリコン整流器のコストが下がったとき、オルタネーターの重量が軽い（一部のディーゼル車では古いDC発電機が非常に重い-_-）、オルタネーターとブラシの出力がはるかに高いことでした。スリップリングはDC発電機の整流子と比較して滑らかであるため、オルタネーターの摩耗は少なくなります。