自動車用オルタネーターは、交流（AC）システムと直流（DC）システムを橋渡しする、興味深いエネルギー変換原理に基づいて動作します。オルタネーターの核となるのは、電磁誘導という基本的な交流発電プロセスによって三相交流を生成することです。しかし、車両の電気システムが正常に動作し、バッテリーを充電するには直流が必要です。この一見矛盾する現象は、オルタネーターの洗練された内部設計によって解決されています。この内部設計では、ACとDCの両方のコンポーネントが調和して動作します。
交流発電はステーター巻線で行われ、回転子の電磁石によって生成される回転磁界が三相交流を誘導します。この設計は、初期の自動車に使用されていた直流発電機に比べて大きな利点があります。三相交流出力により、特にエンジン回転数が低い場合、よりスムーズな電力供給と高い効率が得られます。直流発電機に必要な整流子がないため、摩耗や電気ノイズの主要な発生源が排除され、オルタネーターの信頼性と長寿命化に貢献します。
直流への変換は、整流ブリッジと呼ばれるダイオードアセンブリによって行われます。この部品には6つのダイオードが配置されており、交流波形の全成分を使用可能な直流電流に変換します。ダイオードは一方向の電気バルブとして機能し、電流を必要な方向にのみ流します。この全波整流プロセスにより、リップルが最小限に抑えられた比較的滑らかな直流出力が生成されます。これは、繊細な電子部品にとって非常に重要です。
電圧レギュレータはDC出力を制御することでシステムを完成させます。最新のオルタネーターは、システム電圧を正確に監視し、それに応じてローターの界磁電流を調整するソリッドステートレギュレータを使用しています。この閉ループ制御により、エンジン回転数や電気負荷に関わらず、電圧を厳しい許容範囲（通常13.5～14.4V）内に維持します。一部の高度なシステムでは、車両のコンピューターと通信して、運転状況に基づいて充電戦略を最適化することさえあります。
このハイブリッドAC/DC設計こそが、自動車用途においてオルタネータがDCジェネレータに取って代わった理由です。ACジェネレータは、特にアイドリング時に、よりコンパクトなパッケージでより高い出力を可能にし、内蔵整流器は車両に必要なDC電力を供給します。このシステムの効率性と信頼性により、1960年代から自動車充電システムの標準となっています。
