自転車の発電機は、リブダイナモとハブダイナモがありますが、どちらも出力は交流です。
ダイナモとは、整流子を使った直流発電機を意味しますが、発電機がダイナモと呼ばれる場合があります。
自転車の発電機は、特殊な構造になっています。
巻線は円形ボビンに巻かれ、低磁束密度で表面積の広いの磁石を用い、ヨークの磁路は1ｍｍ厚の鉄板で構成されています。
低磁束密度で表面積の広いの磁極と、高磁束密度の薄いヨークで磁路を構成しています。
リブダイナモの磁路構造とハブダイナモの磁路構造は異なりますが、基本は同一です。
リブダイナモの磁路を構成している鉄板を一部変更すると、ハブダイナモの磁気構造になります。
磁極の内側に磁石が配置されたのがリブダイナモ、外側に磁石が配置されたのがハブダイナモです。
ハブダイナモの回転数はリムダイナモの約１/35回と低いため、多極化と大型化、高性能磁石の採用で出力電圧を高めています。
極数は、ハブダイナモ３２極、リブダイナモ8極（４極）が一般です。
リブダイナモは回転数の大きいため、電気特性は有利で小型ですが、機械損失が大きい構造になっています（ベアリングは不使用）。
リブダイナモを詳しく見てみました。
構造
磁石はＮ4極、Ｓ4極、計８極のフェライト磁石です。（Φ25ｍｍＸ12ｍｍ）
巻線推定 線径0.35ｍｍ 200ターン（ボビンのマド7Ｘ7ｍｍ、占積率38％より）
巻線抵抗値 2.1Ω
巻線Ｌ値 3.3ｍＨ（5.6ｍＨ磁石無し時）
磁路 1 ｘ 7 ｘ 4 ＝ 28 平方ｍｍ
磁路表面積 7 ｘ 12 平方ｍｍ
磁石表面の磁束密度の推定 1.5ＴＸ1ｍｍ/12ｍｍ＝0.125Ｔ以下で約0.1Ｔと推定します。
ギャップ 0.5ｍｍ
定格出力 （ＪＩＳ Ｃ９５０２ 自転車用灯火装置より）
・１５ｋｍ／ｈのとき 定格電圧 6Ｖ 定格出力2.4Ｗ （出力電流0.4Ａ）
15Ｋｍ/ｈ＝250ｍ/ｍ ローラ径2ｃｍ －＞ 回転数 250ｘ100/2ｘ3.14＝4000ｒｐｍ
・５ｋｍ／ｈのときの出力電圧は、速度１５ｋｍ／ｈのときの４１％以上のこと。
・３０ｋｍ／ｈのときの出力電圧は、速度１５ｋｍ／ｈのときの１３３％以下のこと。
低速でも明るく、高速で白熱電球が切れない事を要求しています。
交流発電機と整流器を組み合わせた、車のオルタネータがエンジン回転数が変化しても出力電圧が一定になる事に近い要求です。
オルタネータは電磁石の電流を変えて磁束を制御して、出力電圧を一定にしていますが、自転車の発電機は永久磁石で磁束を制御できません。
負荷
直流特性（実測） ＤＣ6Ｖ/0.37Ａ （ＤＣ2.5Ｖ/0.23Ａ ＤＣ8Ｖ/0.44Ａ）
動作試験
電動ドライバーで回して発電しました。
出力電圧 3.8Ｖ0ｐ－＞ 2.7Ｖｒｍｓ
周期 １４ｍｓ 71.4Ｈｚ
回転数 71.4/4 ｘ 60 ＝1071ｒｐｍ
巻線抵抗値 2.1Ω と 巻線Ｌ値 3.3ｍＨのため、負荷時は出力電圧が1.5Ｖ低下し、波形が少しかわりました。
（抵抗分 0.33Ａｘ2.1Ω＝0.7ｖ ）
（Ｌ値分 jωＬ＝2Ｘ3.14ｘ71.4Ｈｚｘ3.3ｍＨ＝1.5 0.33Ａｘ1.5＝0.5Ｖ）
回転数を上げて回しました。
出力電圧 7Ｖ0ｐ－＞ 5Ｖｒｍｓ
周期 7ｍｓ 143Ｈｚ
回転数 143/4 ｘ 60 ＝2145ｒｐｍ
負荷時は出力電圧が3Ｖ低下し、波形は正弦波になりました。
4000ｒｐｍの出力電圧の推定
比例計算では9.3Ｖ（5ｖ Ｘ 4000/2145 ＝ 9.3Ｖ）になりますが、周波数が高く（277Ｈｚ）なるためＬ値による電圧降下が大きくなって6Ｖになると思います。
自転車の発電機は周波数が高くなると、巻線Ｌ値のインピーダンスが大きくなること及び鉄心の飽和を利用して、出力電圧が高くなるのを抑えていると推定します。
電子制御が一般でない時代の知恵だと思います。
ＬＥＤが光源のリブダイナモもありますので、機会があれば見てみたいと考えています。
