マグネトーは、内燃 ないねん 機関 きかん の点火 てんか 装置 そうち として利用 りよう されるほか、自転車 じてんしゃ や自動車 じどうしゃ のホイールに取 と り付 つ けて照明 しょうめい 装置 そうち への電力 でんりょく 供給 きょうきゅう にも用 もち いられている。ホイールに取 と り付 つ けるマグネトー式 しき の発電 はつでん 機 き はホイールの回転 かいてん 力 りょく を用 もち いて発電 はつでん するため、ホイールが回転 かいてん 中 ちゅう のみ照明 しょうめい 装置 そうち を発光 はっこう させる。
マグネトーを始 はじ めとする高 こう 圧 あつ 磁石 じしゃく 発電 はつでん 機 き を最初 さいしょ に考案 こうあん したのは Andre Boudeville であったが、彼 かれ の設計 せっけい ではコンデンサ の概念 がいねん が無 な く、実用 じつよう 性 せい に乏 とぼ しい物 もの であった。その後 ご 、フレデリック・リチャード・シムス がロバート・ボッシュ と共同 きょうどう で実用 じつよう 的 てき なマグネトーを開発 かいはつ した[2] 。
火花 ひばな 点火 てんか 機関 きかん の点火 てんか 装置 そうち としては1899年 ねん 、ゴットリープ・ダイムラー が開発 かいはつ した「ダイムラー・フェニックス」にて初 はじ めて用 もち いられた。その後 ご 、ベンツ 、Mors、Turcat-Mery、Nesseldorf[3] などの黎明 れいめい 期 き の自動車 じどうしゃ メーカーは次々 つぎつぎ にマグネトー式 しき の点火 てんか 装置 そうち を採用 さいよう した。1902年 ねん にドイツ のボッシュ はダブルコイル式 しき マグネトーを開発 かいはつ し、1903年 ねん に実用 じつよう 的 てき な点火 てんか プラグ が登場 とうじょう したことで完成 かんせい された。1918年 ねん に鉛 なまり 蓄電池 ちくでんち と点火 てんか コイル を用 もち いた低圧 ていあつ バッテリー式 しき 点火 てんか 装置 そうち が出現 しゅつげん した後 のち も主 おも に小型 こがた 内燃 ないねん 機関 きかん の点火 てんか 装置 そうち として広 ひろ く用 もち いられ続 つづ けた。
また、マグネトーは電気 でんき 医療 いりょう 器具 きぐ として幾 いく つかの精神 せいしん 医学 いがく でも用 もち いられた。フランスの医師 いし 、Duchenne は1850年 ねん に磁石 じしゃく を用 もち いた発電 はつでん 機 き を発明 はつめい し、医療 いりょう の分野 ぶんや で用 もち いていたという。 [要 よう 出典 しゅってん ]
マグネトー と点火 てんか コイル
マグネトーを用 もち いた点火 てんか 装置 そうち はマグネトー式 しき 点火 てんか 装置 そうち あるいは磁気 じき 点火 てんか 方式 ほうしき と呼 よ ばれ、バッテリー を搭載 とうさい しなくても点火 てんか プラグ に電源 でんげん を供給 きょうきゅう できるため、機器 きき の重量 じゅうりょう を軽 かる くすることができる。こうした利点 りてん から、草刈機 くさかりき やチェーンソー など内燃 ないねん 機関 きかん を動力 どうりょく 源 げん とする可 か 搬式の作業 さぎょう 機械 きかい や、オフロード レース用 よう のオートバイ などで広 ひろ く用 もち いられている。
マグネトーの内 うち 「シャトル式 しき 」と呼 よ ばれるタイプは、2つの磁石 じしゃく に挟 はさ まれたコイル を回転 かいてん させて発電 はつでん を行 おこな う。「インダクタ式 しき 」のマグネトーの場合 ばあい はシャトル式 しき とは逆 ぎゃく に、コイルは静止 せいし したままで磁石 じしゃく が回転 かいてん することで発電 はつでん を行 おこな う。いずれも今日 きょう でも用途 ようと に応 おう じて使 つか い分 わ けられている。
マグネトーで発電 はつでん された電力 でんりょく は点火 てんか コイル に送 おく られて点火 てんか 用 よう の電気 でんき として使用 しよう される。この時 とき エンジンが1回転 かいてん すると、カムシャフト はコンタクトブレーカー を必 かなら ず1回 かい 以上 いじょう 断続 だんぞく するようになっている。コンタクトブレーカーの断続 だんぞく により、点火 てんか コイル内部 ないぶ の一 いち 次 じ コイル(ソレノイド)の電流 でんりゅう が断続 だんぞく され、ファラデーの電磁 でんじ 誘導 ゆうどう の法則 ほうそく に従 したが って二 に 次 じ コイル(高 こう 電圧 でんあつ コイル)内 ない に電圧 でんあつ が誘 さそえ 起 おこ される。コンタクトブレーカーが開 ひら く時 とき 、コンタクトポイントにはアーク放電 ほうでん が発生 はっせい するため、この放電 ほうでん を抑制 よくせい するためにコンデンサ が設置 せっち される。
二 に 次 じ コイルは一 いち 次 じ コイルと同 おな じ鉄 てつ 芯 しん を共有 きょうゆう しながらも、より多 おお くの巻数 かんすう を持 も っており、変圧 へんあつ 器 き として作用 さよう している。この一 いち 次 じ コイルと二 に 次 じ コイルの巻数 かんすう 比 ひ は、電圧 でんあつ の増幅 ぞうふく 率 りつ に大 おお きな影響 えいきょう を与 あた える要素 ようそ となる。巻数 かんすう 比 ひ が大 おお きくなればなるほど、増幅 ぞうふく 量 りょう が大 おお きくなる。
近代 きんだい のマグネトー点火 てんか 装置 そうち では電気 でんき 的 てき なロスの大 おお きいコンタクトブレーカー に代 か わって、イグナイター を持 も つフルトランジスタ式 しき ディストリビューター やCDI 式 しき の点火 てんか 装置 そうち と組 く み合 あ わされ、より効率 こうりつ と信頼 しんらい 性 せい が増 ま すようになった。
点火 てんか 電圧 でんあつ を鉛 なまり 電池 でんち からの供給 きょうきゅう に頼 たよ るバッテリー点火 てんか 方式 ほうしき よりも信頼 しんらい 性 せい が高 たか いことから、航空 こうくう 用 よう エンジン でも最 もっと も一般 いっぱん 的 てき に使用 しよう されている。
マグネトーはバッテリー などの他 ほか のエネルギー源 げん を必要 ひつよう としないので、コンパクトで自己 じこ 充足 じゅうそく 性 せい と信頼 しんらい 性 せい の高 たか い点火 てんか システムを構築 こうちく できる。そのため、現在 げんざい でも航空 こうくう 用 よう レシプロエンジン ではマグネトーによる点火 てんか システムが広 ひろ く用 もち いられている。
マグネトー式 しき 点火 てんか 装置 そうち を備 そな える航空 こうくう エンジンは、通常 つうじょう 2系統 けいとう のマグネトーと1シリンダー当 あ たり2つの点火 てんか プラグ を持 も ち、エンジン性能 せいのう を向上 こうじょう しながら故障 こしょう に備 そな えた冗長 じょうちょう 性 せい を確保 かくほ している。2つの点火 てんか プラグは燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない に2か所 しょ の異 こと なった位置 いち に火炎 かえん を発生 はっせい させることができるため、シリンダー内 ない の混合 こんごう 気 き が完全 かんぜん 燃焼 ねんしょう するまでの時間 じかん をより短縮 たんしゅく することが可能 かのう となる。これにより、大 だい 排気 はいき 量 りょう のシリンダーの場合 ばあい でも火炎 かえん 伝播 でんぱ の遅 おく れによるノッキング を抑 おさ えられる。
2系統 けいとう の点火 てんか 装置 そうち を持 も つことはエンジンの燃焼 ねんしょう 効率 こうりつ を改善 かいぜん するだけでなく、オクタン価 おくたんか が低 ひく いガソリン でも利用 りよう できる。また、太平洋戦争 たいへいようせんそう (大 だい 東亜 とうあ 戦争 せんそう )中 ちゅう の戦闘 せんとう 機 き 用 よう エンジンの場合 ばあい 、シリンダー1気筒 きとう 当 あ たりの排気 はいき 量 りょう が大 おお きかったため、重要 じゅうよう なことであった。
大戦 たいせん 終結 しゅうけつ 後 ご 、1970年代 ねんだい の排 はい ガス規制 きせい 対策 たいさく として、いくつかのメーカーから航空 こうくう エンジンの概念 がいねん と同 おな じツインプラグ式 しき のエンジンが発売 はつばい されたこともあったが、点火 てんか 装置 そうち そのものの性能 せいのう が大幅 おおはば に向上 こうじょう した現在 げんざい ではこうしたエンジンは少数 しょうすう 派 は となっている。
いくつかの旧式 きゅうしき の高級 こうきゅう 車 しゃ には2本 ほん の点火 てんか プラグの内 うち 、片方 かたがた はマグネトー式 しき 点火 てんか 装置 そうち で点火 てんか され、もう片方 かたがた はオルタネーター とバッテリー を主 おも 電源 でんげん とするバッテリー式 しき 点火 てんか 装置 そうち で点火 てんか される構成 こうせい のツインプラグを持 も つものがあった。コスト増大 ぞうだい を最小限 さいしょうげん に抑 おさ え、信頼 しんらい 性 せい を損 そこ なわない手法 しゅほう が模索 もさく された結果 けっか 、こうした方式 ほうしき が生 う み出 だ された。一 いち 組 くみ のマグネトーと点火 てんか プラグで構成 こうせい するよりは信頼 しんらい 性 せい が高 たか いと期待 きたい されたが、実際 じっさい には現代 げんだい ほど点火 てんか 時期 じき の制御 せいぎょ が精確 せいかく ではなかったため、マグネトー点火 てんか とバッテリー点火 てんか の点火 てんか 時期 じき がごく僅 わず かにずれる不具合 ふぐあい が発生 はっせい しやすかった。この不具合 ふぐあい は高 こう 回転 かいてん 時 じ に特 とく に問題 もんだい になりやすく、航空 こうくう エンジンとしては早期 そうき に廃 すた れる原因 げんいん となった。
自動車 じどうしゃ の場合 ばあい はバッテリー点火 てんか 装置 そうち が主体 しゅたい となって点火 てんか 時期 じき が決定 けってい され、マグネトー式 しき 点火 てんか 装置 そうち はあくまでも補助 ほじょ 的 てき な位置付 いちづ けであった。そのため、後 のち にバッテリー式 しき 点火 てんか 装置 そうち の制御 せいぎょ 技術 ぎじゅつ が向上 こうじょう し、装置 そうち 全体 ぜんたい の性能 せいのう が向上 こうじょう すると、ツインプラグ式 しき のエンジンであってもマグネトーが点火 てんか システムの補助 ほじょ 系統 けいとう として搭載 とうさい されることはほとんどなくなった。近代 きんだい 的 てき な設計 せっけい のエンジンは、これらのツインプラグシステムが用 もち いられていた時代 じだい のエンジンよりもシリンダー容積 ようせき が小 ちい さく、効率 こうりつ 的 てき な燃焼 ねんしょう 室 しつ とバルブ配置 はいち を持 も っている。こうした高 こう 効率 こうりつ のシリンダーヘッドは燃焼 ねんしょう 室 しつ の廃 はい 熱 ねつ の効率 こうりつ 化 か に寄与 きよ し、吸排気 はいき の流 なが れがスワールや乱 らん 流 りゅう を意図 いと 的 てき に引 ひ き起 お こすように設計 せっけい されているため、かつてのように、オクタン価 おくたんか の低 ひく いガソリンでも確実 かくじつ に動作 どうさ することを目的 もくてき としたツインプラグは必要 ひつよう とされなくなった。
^ Selimo Romeo Bottone (1907). Magnetos for Automobilists, how Made and how Used: A Handbook of Practical Instruction in the Manufacture and Adaptation of the Magneto to the Needs of the Motorist . C. Lockwood and son
^ Kohli, P.L. (1993). Automotive Electrical Equipment . Tata McGraw-Hill. ISBN 0074602160
^ Georgano, G.N. Cars: Early and Vintage, 1886-1930 . (London: Grange-Universal, 1985).