自転車発電に挑戦！

自動車用発電機・オルタ―ネーターを使って
『自転車発電機』を作って見ましょう。

発電に使うオルタネーターは軽自動車用
定格１２Ｖ４５Ａです。

勿論もっと大きな自動車用でも構いません。
しかし、人力で発電するとなると精々１００Ｗが良いところ。あまり大きな自動車の発電機を使っても、それほどの効果は得られません。

オルタネーターは、７００ｒｐｍ程度でもバッテリーに充電できると考えられていますが、実際にはそうではありません。
自動車のエンジンルームを開けて見ると、プーリーを使ってオルタネーターの回転を２倍程度まで増速しているのがわかります。
自転車発電は、後輪の大きさとオルタネーターに付くプーリーの大きさの差により、この増速をすることが出来ます。
また回転させるためには、それなりのトルク（力）も必要です。
もしこれが何とかできれば、水力発電や風力発電にも使える発電機ですね。

自動車用発電機・オルタネーターは、一般的な発電機と違って、永久磁石を使用していません。
電磁石により、電気を発生させます。
どういう事かと言うと、オルタネーターで発電するためには、予めオルタネーターに電気を流し、磁気を発生させておく必要があるのです。

自動車のキーを一段階回した状態を、イグニッションオン（セルモーターを回す前）と言いますね。
これでオルタネーター内に電気が流れます。発電準備完了です。

使用したオルタネーターを例にとると、コネクター内に２つの端子がありますが、右側の縦に向いているところがＩＧ（イグニッション）端子、予め電気を流しておくところです。

こちらは違った形をしたコネクタ（別のオルタネーター）ですね。端子が３つのタイプです。

こちらは、右下がＩＧ端子です。

ラベルの右側に、ＳとＩＧとＬの3つの端子位置が記されています。

この位置は、オルタネーターの機種により様々ですから、必ず確認してから接続するようにしてください。

因みに、今回使用したオルタネーター（最初の写真のもの）の、ＩＧ端子を記すラベルはこちら。

あまりにも汚れすぎていて、写真では見分けが付きません。

で、配線するとこんな（下画像）感じです。

発電前の電気（電磁石用）は、このＩＧ端子に供給します。そして発電を開始すると、こんどはＢ端子から出力します。

ＩＧ端子とＢ端子を短絡していますが、これは自分（オルタネーター）で発電した電気を、ＩＧ端子に供給するためです。

この記事の最初から２枚目の写真（電線のした半分だけ）と３枚目の写真にＢの文字を見つけることが出来ます。Ｂ端子は、すぐに見つけることが出来ますよ。

赤い線と一緒に、Ｂ端子に接続されている白い線。これは、ブリッジ整流回路から出力されるプラスの電源です。

整流回路から黒の線も出ていますが、こちらはマイナス。

アース線（マイナス）を、本体のどこかのネジ部に固定しましょう。

整流回路に使う部品は、たったの2個。

1個でダイオード4個分の役割を持つ、ブリッジダイオード（ＡＭ１５１０／定格：７００Ｖ　１．５Ａ）と、電解コンデンサ（１５００μＦ１６Ｖ）です。

手持ちの部品で作りました。

整流回路の部品は、耐圧１６Ｖ以上のコンデンサと１Ａ程度のダイオードなら何でも構いません。

オルタネーターへ入力する電磁石用の電気は、自転車用発電機から取り出しています。

自転車用ダイナモは交流出力ですから、この整流回路が必要です。

その整流回路からの出力が、白（＋）と黒（－）なわけです。

この電源を、実際の自動車の様に直接バッテリーから取り出すなら、その必要はありません。

ただし、電磁石に流れる電流は想像以上に大きな電流です。

発電していないときは必ず回路を遮断しておくようにしないと、すぐにバッテリーが上がってしまいます。

ご注意ください！

さぁ、これでオルタ―ネーターにプラスとマイナスの電磁石用電気が流れます。

発電した電気は、Ｂ端子右側からプラス（赤線）で出力。マイナスは、オルタネーター固定アングルネジからです。もちろんアース部ですからどこから取り出しても構いません。

一つだけ注意することは、最大１０Ａ以上の電流が流れるかも知れない部分（赤線）には、出来るだけ太い線を使いましょう。

因みに、２ｓｑのコードを使用しました。

自転車にセットした写真です。

オルタネーター起動用（電磁石）の電源は、リムドライブダイナモを後輪で回る様に取り付け出力します。自転車用ダイナモは、交流の発電機ですから、整流回路（ブリッジ整流）を通過してオルタネーターに接続します。

普段使わない自転車という事で、オリジナルのスタンドを２×４材で組んでくれました。

通常の自転車発電は地面と平行に（タイヤの下）取り付けますが、このスタンドに直付けしています。右側にあるのは、ＤＣ/ＡＣインバーターです。

１５０Ｗの疑似正弦波インバーターです。

オルタネーターとＤＣ/ＡＣインバーターの接続間には、１個５Ａのダイオードを３個直列につないでいます。

この目的は、オルタネーターで発電した電気の電圧を、ダイオードのＶＦで落とすためだそうです。（参考にしたサイトに、この記述がありました）

今回使用したダイオードのＶＦ値は、１．２５Ｖ（５Ａ時）です。３個ですから３．７５Ｖもの電圧ダウンになってしまいます。こんなに落ちても良いのでしょうか？

適当な数を、暫く検証してみましょう。

さて、試運転です。

最初に自転車のペダルを踏み始めると、『キ〜ン・・・』と言う音が聞こえてきます。

これはＤＣ/ＡＣインバーターから発せられる警告音です。

通常インバーターは、バッテリー電圧が１０．５Ｖ付近まで下がると警告音を鳴らして運転を停止します。

自転車の漕ぎ始めは、０Ｖからのスタートです。自転車後輪の回転が上がり、バッテリー発電電圧まで達すると（インバーター）が動き出すと、この警告音は消え静かになります。

ただ、自転車の回転が遅くなり電圧が下がると、再び警告音がなりインバーター出力が低下してしまいます。

インバーターの電源が入ると同時に、自転車のペダルが重くなります。この時、ペダルの重さに負けないよう頑張って漕ぎ続けましょう。

ここをクリアーできれば、安定して家電品を動かすことが出来ます。

次の映像は、アースデイ那須２０１４にて行われたワークショップです。

自転車発電で作った電気を使い、ミシンを動かしハンカチを縫い上げます。

発電を開始すると安心してしまうのか、何度かインバーターエラーが発生し止まってしまいます。
でも、みんな楽しそうに自転車を漕いでくれました。