この単純な機械駆動の電源は 200 年近く前から存在しており、今日のシステムにおいて限定的ではあるものの明確な役割を果たしています。
マグニートーとは何ですか、あるいは誰ですか? いいえ、「マグニートー」は、磁場を生成および制御する能力を持ち、雑誌のデビュー号に初めて登場した強力なミュータントであるだけではありません。 X-メン 1963インチ
その代わりに、エンジニアリングマグネトは、動き（通常は回転ですが、直線的な場合もあります）を電力に変換する基本的な電気機械的方法です。 古い技術であるにもかかわらず、これは非常に古い技術であり、比較的日常的なアプリケーションから安全性が重要なハイエンドのアプリケーションに至るまで、現代版で今でも使用されています。 場合によっては、利用可能な機械エネルギーの一部を取得または「吸い上げ」て電気エネルギーに変換するため、マグネトをエネルギーハーベスティングの一形態として使用することを検討することもできます。
注: エネルギーとパワーという用語とパラメーターは別個の存在です。 エネルギーは仕事を行う能力であり、パワーは仕事が行われる速度です。 ただし、この FAQ では、この XNUMX つの用語はほぼ同じ意味であり、ここで区別する必要はありません。
この FAQ では、マグネトの歴史、構造、用途、およびその利点と限界について説明します。
Q: 基本的なことから始めます。マグネトーは何をするものですか?
A: マグネトは永久磁石と巻かれた電気 (銅) コイルで構成されます。 これは「非定常」の非 DC 電流の源であり、粗雑で基本的だが効果的な発電機として機能します。 コイルを通過またはコイルを横切る磁石によって生成される磁束の変化または反転により、一次コイルの両端に電圧差が生じます (ファラデーの法則) (図1）。 この電圧差により、電流がコイルを通って負荷に流れ、機械的動作から電気エネルギーが生成されます。
Q: 基本的な磁気構造は複数ありますか?
A: はい。 シャトルマグネトーには、コイルが回転または移動する間、固定された磁石が付いています。 インダクタマグネトは、磁石を回転または移動させている間、コイルを固定したままにします。 通常、可動または回転するコイル アセンブリにワイヤを接続する必要がなく、設計の信頼性が高いため、インダクタ設計が好まれます。 いずれの場合でも、基礎となる物理原理とファラデーの法則の使用方法は同じです。
Q: マグネトの生の出力はどのようになりますか? その振幅はどれくらいですか?
A: 出力は非常に非正弦的な AC 波形です (図2）。 適性は、設計、サイズ、磁石がコイルを通過する速度の関数であり、局所的には ±15 ～ ±40 V の間です。 一部の大型マグネトは±100 V もの電圧を供給できます。
Q: マグネトーとダイナモの違いは何ですか?
A: 一般に、ダイナモはクリーンな低調波正弦波 AC 電流を生成しますが、これはマグネトの歪んだ「スパイキー」波形出力とは大きく異なります。
Q: マグネトーは電源として何年前から使用されていますか?
A: 非常に古い。 フランスの楽器メーカー、Hippolyte Pixii は、マイケル ファラデーが電磁誘導の原理を発見したわずか 1832 年後の XNUMX 年にこの装置を建設しました。 手回しクランクで操作される彼のマグネトーは、最初の実用的な電流発生器でした (図3）。
クランクを回すと、単純な回転直線運動機構を介して長方形の磁石（当時は比較的弱かった）が巻かれたコイルに出入りし、電流が発生します。 これは、信頼性が高くある程度継続的な電流を生成するための、バッテリーを使用しない最初の方式でした。 たとえバッテリーからのように連続的に供給されなかったとしても、それは化学薬品を含まず、劣化もしない「クリーンな」電源でした。
Q: これはすべて古代の、やや無関係な歴史のように聞こえます。 なぜ今それを見るべきなのでしょうか？
A: まず、マグネトーはモデル T などの初期の自動車に使用され、自動車の多くの開発につながりました。 テクノロジー 現代の火花点火と電磁気の研究。 さらに重要なことは、より優れた材料、機械部品、磁石のおかげで、それらは依然として広く、より効果的であるということです。
Q: どこで使用されますか? 彼らの役割は何ですか?
A: これらは、ガソリン動力の芝刈り機やチェーンソーなどの「ローエンド」用途と小型航空機の両方で使用されています。 マグネトの低電圧電気出力は、内燃ピストンベースのガソリン エンジンの点火プラグの点火に適した電圧/電流に変換されます。 これらのスパーク関連のアプリケーションはマグネトにとって支配的なアプリケーションであり、継続的な電力の流れを提供する必要はなく、周期的なバーストのみを提供する必要があります。
これらは電話の初期にも使用され、ユーザーは電話機の側面にあるクランクを回して呼び出し音 (ベル) に必要な高電圧 (50 ～ 100 V) を生成し、低電圧バッテリーは実際の通話回路に使用されます (図4).
Q: マグネト出力電圧は直接使用されますか?
A: 一般に、それは直接役に立ちません。 電話の呼び出し音などの低電圧回路 (約 20 ～ 40 V、場合によっては 80 ～ 100 V) に電力を供給するだけの場合は、「そのまま」使用できます。 ただし、約 10 kV が必要なガス燃料エンジンで火花を点火するには、電圧が低すぎます。 このような場合、二重巻線変圧器を使用したさまざまな昇圧方式が採用され、磁石電圧が一次となり、変圧器がそれを 10 桁 (1000 V から XNUMX V) 昇圧します。
Q: なぜ最近でもマグネトーが使われているのですか? 結局のところ、私たちは現在、強力で軽量なバッテリーを持っています。
A: マグネト点火システムの利点の XNUMX つは、バッテリーなどの外部電源を必要としないことです。 それは完全に自己完結型の自己発電システムです。 このため、小型エンジン (芝刈り機、チェーンソー) など、主 DC 電源としてバッテリーが利用できない、または実現できない用途に適しています。 さらに、マグネト点火システムは比較的シンプルで可動部品が少ないため、耐久性があり、メンテナンスが簡単です。
Q: それは当然ですが、航空機ではどのような用途に使われるのでしょうか?
A: バッテリーを備えた最新のプロペラ/ピストン エンジン航空機でも、シリンダーに高電圧の火花を供給するために依然としてマグネトーを使用しているのには、いくつかの理由があります。 それらは次のとおりです。
- マグネトは飛行機の電気システム、バッテリー、その他の機内電源に依存しません。飛行機の電気システムがオフラインになり、完全に電力が失われても、マグネト駆動の飛行機のエンジンは作動し続けます。
- マグネトは信頼できる。 前述したように、これらは航空宇宙産業で最も古い点火技術の XNUMX つであり、最初の飛行機で使用されました。 長年の実績と信頼性を備えています
- 電気火災の場合など、重大な状況下では、火災の拡大を防ぐために、パイロットは飛行機の電気システム全体を意図的に停止しなければならない場合があります。 点火システムにマグネトを使用することで、電気システムが停止した場合でもエンジンは動作し続けます。
次のパートでは、点火システムにおけるマグネトの使用について詳しく説明します。
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参考文献
ヘミングスモーターニュース「マグネト点火システム」
国立 MagLab 磁石アカデミー、「Magneto – 1832」
メカニカルジャングル「マグネト点火システムとは？」
モンロー・エアロスペース、「マグネトとは何ですか?なぜ飛行機はマグネトを使用するのですか?」
AOPAニュース「仕組み：Magneto」
フライング、「仕組み: マグニートー」
Antique Auto Electrics (オーストラリア)、「Magneto History」
ウィキペディア「マグニートー」
ウィキペディア「マグニート点火」
バズ・パウンド「Model T Ford Magnetos and Timing」
モデル T フォード クラブ オブ アメリカ、「マグネト出力波形」
モデル T フォード クラブ オブ アメリカ、「モデル T フォード点火システムと点火タイミング」
ガスエンジンマガジン「磁気電圧値: 電圧計の使い方」
バーンの古い電話「マグネトー電話回路」
マーベル・パブリケーションズ『マックス・アイゼンハルト＆マグニートー』