手元にある横型エンジン用の中華軽量アウターローター＆ジェネレーターセットがかなり怪しい。アイドリングだと下手すりゃバッテリー電圧が7V台しか出ない上に、エンジンを回そうと思うと一定の回転数以上で失火というか、明らかに正常に回らなくなる現象が発生する。
このジェネレーターは全波整流用だが、おそらくこれとほぼ同等品を改造しているであろうH&Kの半波整流ジェネレーターもかなり怪しい。こちらは正常にエンジンが回るが、一方アイドリングでバッテリー電圧が9V台になるのはざらだし、回転数を上げても12Vに届かない。
そもそもこの手の軽量ジェネレーターはレース用部品なので、最低限の発電しかしていないはず。コイルを巻き直して十分な電圧を確保したい。
ジェネレーターを分解
まずはジェネレーターを分解するために、ベースからコイルを取り外す。ネジを5本外すだけなので簡単。めんどくさいので配線はそのままにしておく。
巻数を数えながら発電側のコイル（チャージコイル）を分解。布で巻かれている方はイグニッションコイルに電力供給するエキサイタコイルなので今回は触らない。
結果、このジェネレーターは1コイル当たり95巻×4コイルという構成になっていることがわかった。巻かれていたエナメル線の太さは直径0.75mm。しっかりワニスが塗られていて絶縁対策もされている。
ちなみに巻かれていたエナメル線の重量は74gだった。
電圧を上げる＝コイルの巻数を増やす
今回はジェネレーターの発電電圧が明らかに足りていないので、電圧を上げる必要がある。ファラデーの電磁誘導の法則によって、コイルに磁石が近づいたり離れたりするときの誘導起電力は
- V：誘導起電力
- N：コイルの巻数
- Φ：磁束（Wb：ウェーバ）
- t：時間
で表される。つまり理論上はコイルの巻数を倍にすれば、出力される電圧も倍になる。今回のジェネレーターはアイドリング時で7Vしか出ないので、多少の出力低下を考慮しても倍の巻数にすれば12V以上は確保できるはず。
つまり目指すべきは95巻のほぼ倍、200巻だ。
直径0.5mmの2UEWエナメル線を用意
同じ太さのエナメル線を巻いても巻数を倍にはできないので、細いエナメル線を用意する必要がある。
というわけで今回は直径0.5mm 2UEWのエナメル線を500g購入した。500gも買わなくていいのだけど、たくさん買ったほうが単価が安いし、そもそもどれぐらい使うのかさっぱりわからなかったので…。
ポチップ
ちなみに「2UEW」というのはエナメル線に塗装されている樹脂の種類と厚みを示している。
- UEW：ポリウレタン銅線 温度指数120℃
- PEW：ポリエステル導線 温度指数155℃
- AIW：ポリアミド井戸導線 温度指数200℃
となっていて、今回買った2UEWは下から2番目に被覆が熱いので耐熱温度が130℃になっている。
今回はエンジン内部で使用するので本当はPEWのほうが耐熱温度は安心。しかし耐熱温度を上げると値段も急上昇する…。ジェネレーターが130℃以上になるとは思えないので、今回は価格重視で2UEWを選択した。
また、コイルの導線を細くすると流せる電流量が減る。それはつまり電装部品をたくさん使う場合には向いていないということ。本当は太い導線をたくさん巻くのが一番いいが、スペースの都合上できない。
僕の中華ダックスは灯火類をLED化していることと、キャブ車でかつ灯火類以外の電装系が全く無いので、多少の電流量の低下は問題にならないはず。多分全部電球に戻しても大丈夫だと思う。根拠はないけど。
目指せ200巻
というわけでジェネレーターにエナメル線を巻き直していく。なお黄色線が邪魔だったのでハンダを外した。ただ、ハンダを当てたら熱でエナメル線と黄色線を繋いでいる金具ごと外れてしまった…。
巻き方は元の導線のとおりに、始め（緑線がつながっている側）を反時計回りに巻いたら、右隣を時計回り、さらに右隣を反時計回り、そして最後を時計回りと、巻き方を交互にしていく。なるべくきっちり巻いたほうが巻き数が稼げるのだが、流石に200巻き×4回巻くのはめんどくさい…。
というわけで1個目のコイルの時点で割と雑になってしまったが、無事に1コイル当たり200回巻くことができた。0.5mmのエナメル線でちょうどよかった。
あとはベースに取り付ければOK。
過度に巻いて飛び出してしまうとアウターローターを当たる可能性がある。欲張ってはいけない。
黄色線とエナメル線を元と同じ様にハンダで接続。UEW線は被覆を向かずにハンダできる。外れてしまった金具はハンダゴテで押さえつけながら樹脂に埋め込む事ができた。
カプラー側で黄色線同士の導通が確認できればOK。本当はシリコンワニススプレーを巻き直したコイルに吹き付けて、エナメル線同士が振動でこすれて被覆が向けてしまうのを防いだほうがいいのだが…今回はワニススプレーを買ってないのでパスした。
ポチップ
アイドリングで13Vを出力する全波ジェネレーターの完成！
取り付けていたH&Kの半波ジェネレーターから、巻き直した全波ジェネレーターに交換。
レギュレーターも全波整流用に交換。
ポチップ
灯火類の配線はすでに全波用に加工済みなので問題ない。
というわけでエンジン始動！…してみると、アイドリングで10Vしか出ない。元よりは上がったが少ないし、やっぱりこのジェネレーター特有の問題かフケ上がらなくなる現象が発生する。何が原因なのか追求した話は↓を参照。
色々やってみてうまく行かなかったのだが、最後にアウターローターを交換したところ…、
なんとアイドリングで13.4V！
さらにエンジンがきちんと吹け上がるようになり、エンジンを回しても14V台をキープ！これはもう発電電圧は完璧と言っていいだろう。コイルの巻き直しは大成功を収めた。
とはいえ僕のジェネレーターはアウターローターが不良品だったがゆえに吹け上がり不良や電圧降下といった不具合が発生していたわけで、最初から良品であればそもそも巻きなおす必要すらなかったかも…（今更検証できない）。
ただH&Kの半波化されたジェネレーターでも電圧不足だったので、電圧が足りないのは事実だと思われる。実際には0.6mmのエナメルを150巻ぐらいすれば十分かもしれない。
少なくともアイドリング状態で灯火類を全部付けてもバッテリー電圧が13.4vもあるのは最高。全波整流化に伴い灯火類は全てバッテリー電力に頼っているので、エンジンが動いてさえいればバッテリー上がりの心配がないというのは心強い。全波整流化して電圧不足に悩んでいる人は是非巻き直してみてほしい。
ポチップ
ポチップ
＠2767km
作業は総走行距離2767kmの時に行った。
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