올터네이터
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올터네이터(영어: alternator)는 교류(alternating current)의 전기를 생성하는 발전기이다.자동차나 오토바이, 소형 항공기 등에 탑재되고 있는 것은, 다이오드등을 사용한 정류기로 직류로 정류 되는 경우도 많아, 이러한 분야에서는 정류기를 포함해 올터네이터로 불린다.오토바이의 분야에서는, 정류기를 포함하지 않고 제너레이터(영: generator)라고도 불린다.
목차
개요
올터네이터의 기본 원리는 코일을 전기자로 해, 영구자석을 계자로 하는 영구자석 동기 발전기이다.코일과 영구자석을 접근하거나 멀리하거나 하는 것으로 코일안을 통과하는 자속밀도를 변화시켜, 전자 유도에 의해 코일에 발생하는 전류를 삼상 교류로서 꺼낸다.많은 경우, 영구자석이나 코일의 한편을 회전시켜, 이제 한편을 고정하지만, 회전하는 측을 회전자(영: roter), 고정되는 측을 고정자(영: stater)라고 부른다.영구자석과 코일의 상대적인 위치 관계를 직선적으로 왕복시키는 것도 있어, 리니어 올터네이터(영: linear alternator)로 불린다.
자동차등
자동차 등에 탑재되는 올터네이터는 엔진의 회전을 동력원으로서 이용해, 전장 부품의 전원을 발전한다.출력축의 회전을 직접 올터네이터의 회전으로 하는 경우나, 벨트와 도르래를 개입시켜 전달되는 경우가 있다.발전한 교류 전력은 직류에 변환되어 배터리(축전지)나 콘덴서에 저축할 수 있다.오토바이로는 1950년대 중반에 영국제의 차종에 처음으로 탑재된[1].자동차로는, 옛날에는 직류 정류자 발전기(발전기)가 이용되어 왔지만, 1960년대부터 올터네이터로 치환이 진행된[2].직류 정류자 발전기와 비교하면, 올터네이터는 구조가 간단하기 때문에 고속 회전이 가능하고, 아이들링중도 발전할 수 있는 것부터 채용되게 된[3].
올터네이터로 발전된 교류 전류는 정류기(레크치파이아, 영: rectifire)에 의해서 직류 전류에 변환된다.다이오드를 이용한 반도체 정류기가 이용된다.또, 올터네이터는 회전 속도가 비싸질수록 높은 전압을 발생하기 위해(때문에), 전압 레귤레이터(영: voltage regulator)에 의해서 일정으로 유지된다.옛날에는 릴레이와 저항기를 이용해 단계 제어하고 있었지만, 근년은 집적회로(IC)로 전압을 제어하고 있다.정류기와 IC를 이용한 전압 레귤레이터는 냉각 핀을 갖출 수 있었던 주조 알루미늄제의 케이스에 납입할 수 있어 올터네이터의 케이스에 고정되고 있는 경우가 많다. 올터네이터는 발전기의 특성상, 부하가 많았다(보다 고출력의 전력을 얻으려고 도르래비를 바꾸거나 회전자의 전력을 올려 자력을 늘리면 발전시의 저항이 늘어난다)가, 고정자의 개량에 의해 부하가 경감된 것이 사외품으로서 발매되고 있다.
구래의 자동차로는 올터네이터가 상시 발전하고 있었기 때문에, 배터리(납축전지)가 만충전이 된 후도, 배터리의 전극으로 생기는 물의 전기 분해로 전력을 소비시키고 있었다.한편 근년의 자동차로는 연비 향상을 목적으로 하고, 배터리 전압을 감시해, 필요 전압을 밑돌지 않는 범위에서 올터네이터의 발전량을 억제하거나 발전을 정지시키거나 하는 제어를 실시하는 차종도 있다.이것은 올터네이터의 부하를 감속시로 끌어올려 대신에 가속・정상시로 인하하는 것으로, 엔진 출력은 아니고 차량이 가지는 운동 에너지를 전력으로 바꾸는 것으로, 회생 브레이크에 가까운 구조이다.회생 브레이크에 의한 전력을 보다 효율적으로 충전하기 위해서, 종래의 배터리와는 별도로 리튬 이온 배터리(스즈키 에너지 요금)를 추가하거나 캐패시터(마츠다 i-ELOOP)를 추가해 가변 전압식의 올터네이터를 채용하는 예도 있다.
올터네이터는 전압을 주는 것으로 모터(영구자석 동기 발전기이면 영구자석 동기 전동기)로서 구동시킬 수 있기 위해, 자동차에 대하고는 발전에도 스타터로서 이용되거나 마일드 하이브리드로 불리는 방식을 채용하는 차종으로는 엔진을 어시스트 하는 하이브리드 모터로서 이용되는 경우도 있다.하이브리드 모터로서 이용되는 경우는 12 V는 아니고 36 V나 48 V등에서 발전해, 배터리 충전이나 전장품에는 DC-DC변환 장치를 개입시켜 12 V로 공급된다.
올터네이터는 자동차로는 일반적으로 탑재되는 장치이지만, 하이브리드 차로는 탑재되지 않는 예도 많다.하이브리드 모터에 의해서 발전을 실시해, 고전압 대용량의 구동 배터리에 축전해, DC-DC변환 장치를 개입시켜 전장품이나 12 V의 통상 배터리에 전력 공급하고 있다.
각주
- ^ "How Alternators Work". Armoto Motor Units Ltd.. 2014년 2월 20일 열람.
- ^"Alternators". SRM Engineering Ltd.. 2014년 2월 20일 열람.
- ^「대차림-자동차 정보 사전」이이다일・편, 산에이 책방, 2003년.ISBN 4879046787。
참고 문헌
- 「전기 공학 핸드북」전기 학회・편, 전기 학회, 제2판.
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