時速１５ｋｍで２．４Ｗってホント？

ハブダイナモの定格電圧及び定格出力は、６Ｖ-２．４Ｗ。

自転車の速度が15ｋｍ/ｈのときで、タイヤの呼び径が標準車輪用では26、小径車輪用では22の場合の値とする。（JISC9502：自転車用灯火装置）

この条件で使用すれば、
本当に定格どうりの６Ｖ‐２．４Ｗが出るのでしょうか？





ハブダイナモの使用目的は、本来の自転車 灯火装置 としての使い方ではなく、発電した電気をバッテリーなどの蓄電池に溜めて使うことです。

今まで、
『ハブダイナモは交流６Ｖ／２．４Ｗの発電機だから、２．４÷６＝０．４　で、定格回転数の時０．４Ａが取り出せる。整流回路を通すことで、バッテリーにも充電できるハズ！
だから、ハブダイナモを定格回転まで上げる事が出来れば、２．４Ｗの発電機が完成する。』
と、安易に考えていました。

本当に定格回転数が得られれば、ハブダイナモは２．４Ｗを出力することができるのでしょうか？
　　
ハブダイナモ水車などを作り、いろいろなデーターをとってきましたが、なかなか思惑どうりの結果が出ず、定格出力を疑問に思ってきました。
そこで、ハブダイナモが本当に定格回転数の時に、定格どおりの出力を出す事ができるのか、詳細を調べてみることにしました。

日本工業規格『JISC9502：自転車用灯火装置』では、ハブダイナモの定格出力について、下記のように記載してあります。

＜ハブダイナモの出力特性＞ ダイナモの端子電圧は、最小～最大値内になければならない。 ①15ｋｍ　　端子電圧と、定格電圧との差は±5%の範囲内でなければならない　　　　 ② ５ｋｍ　　端子電圧は、15ｋｍの時の41%以上でなければならない ③30ｋｍ　　端子電圧は、15ｋｍの時の133%以下でなければならない

●はじめに、時速１５ｋｍ時ハブダイナモの回転数がいくつになるのか計算してみます。

JISC9502にある『タイヤの呼び径が標準車輪用では26、小径車輪用では22の場合の値とする。』とあります。
タイヤの呼び径２６とは、２６インチ相当のタイヤ径のことを言います。
タイヤ径は、２６×２．５４（１インチ）＝６６．０４ｃｍ
６６．０４×３．１４（円周率）≒２０７ｃｍ

で、タイヤの周長は、約２ｍとなります。

続いて時速１５ｋｍを分速に直すと、
１５０００ｍ（時速）÷６０（分）＝２５０ｍ

なので、分速は２５０ｍです。

２５０（分速）÷２（周長）＝１２５　と、なり
ハブダイナモが定格出力を得られる回転数は１２５ＲＰＭ（１分間に回る回転数）であることがわかります。

このことから、ハブダイナモが１２５ＲＰＭで回る時、①にあるように、定格電圧（６Ｖ）ととの差は、±５％。つまり５．７Ｖ～６．３Ｖまでが許容範囲となります。
②の時速５ｋｍの時は①の４１％以上、③の時速３０ｋｍと時は、①の１３３％以下であれば条件を満たす事ができます。

●それでは、測定してみましょう。

ＪＩSC9502自転車用灯火装置の規定によれば、ハブダイナモ試験用負荷にはマンガニン線の15Ωを使用するとありました。

そこで、１０Ｗ１５Ωのセメント抵抗で測定をします。
（ハブダイナモは過去の実験でも４Ｗ程度までしか出力されませんから、耐電力１０Ｗもあれば十分です）

★最初の画像にあるように、ベルトでハブダイナモを回す方法で計測をしました。

回転元はＮＣフライス盤ですから、回転精度には問題はありません。

ベルトによる伝達ロスも多少はありますが、連続回転による平均値で出しています。

この結果から、

①の時速１５ｋｍの時（１２５ｒｐｍ）は、電圧が５．８Ｖ。６Ｖ±５％の許容範囲内に入っています。
②の時速５ｋｍの時（４２ｒｐｍ）は、５．８Ｖ×０．４１≒２．３７８Ｖ以上ですから、グラフから見て２．４Ｖ近辺は、クリアーです。
③の時速３０ｋｍの時（２５０ｒｐｍ）は、５．８Ｖ×１．３３≒７．７１４Ｖ以下なので、７．２Ｖの測定結果もクリアーとなります。

結果、定格出力は５．８Ｖ／２．２４Ｗとなりました。
同じ型式のハブダイナモを２つ測定したところ、結果は全く同じでした。
ＪＩSC9502の条件を満たしているわけですから、２．２４Ｗも仕方の無い事。スポーツ車用とか一般自転車用などで違いはあるものの、定格±６Ｖの範囲であることは間違いないようです。

以上、ハブダイナモの定格出力テストでした。

※定格出力は、交流電流時のテスト結果です。整流回路を通して直流に変換するとどうなるのでしょう？

To Be Continued