Generators and Alternators – How Do They Work?

Contributed by Tom Metty

Generating electricity is actually a simple process, you need 3 things … a magnetic field, a conductor, and motion. Take a spool of wire and a magnet, and throw one of them at the other and you’ve generated electricity.

To create the magnetic field you can use a permanent magnet or an electromagnet, what you want is a strong field with lot’s of “lines of force” (it’s coming back to you, isn’t it?). For the conductor you can use a couple loops (turns) of wire, but if you’re going to the trouble, you might as well use a couple thousand turns. That’s the key, a big magnetic field and lots of turns of wire in the coil. The bigger the magnetic field, the more “lines of force” you have. The more turns of wire, the more electricity you generate as each “line of force” cuts through each wire. To get even more electricity, increase the “motion” (speed).

As a wire passes through a magnetic field a voltage is induced with positive potential on one end of the wire and negative on the other. In rotating generators and alternators like ours, that same wire will have to go back through the same magnetic field in the other direction, which generates a voltage again, but this time with the opposite polarity, then the process starts over. Since the polarity reverses continuously it’s called alternating current (AC). A generator has a rotating armature (conductors) spinning inside a magnetic field generated by the field coils. An alternator has a rotating electromagnetic field spinning inside the armature windings. As you can see, generators and alternators both generate AC initially but they differ in the way they turn the AC into DC (direct current), which is what we need.

Alternators take their AC and simply run it through solid state rectifiers and presto-chango … DC. Generators were invented before silicon was discovered so a mechanical method was devised to change AC to DC, commutator and brushes. The armature coils are connected to a segmented commutator that spins with the armature. Fixed brushes “connect” the voltage generated by the armature coils to the outside world. By virtue of the placement of the brushes and number of commutator segments, the ends of the armature windings are “rewired” back and forth to keep the polarity at the brushes the same.

So remember:

* Generators use stationary magnetic fields, moving conductors, rotating motion, and mechanical rectification.
* Alternators use rotating magnetic fields, stationary conductors, rotating motion, and electronic rectification.
* Conventional alternators use rotating electro-magnets.
* Harley alternators use rotating permanent magnets.

To increase the output of a generator, the output from the brushes is fed back into the field coils (electromagnet) to increase the magnetic field … which in turn increases the output … which increases the magnetic field … etc., etc. But Tom, where does the first magnetic field come from to start the process?? Good question, it’s residual, the field poles are made out of a soft iron material that “remembers” the last polarity it had. If your generator sits for several months or years the residual magnetism may dissipate and there won’t be a “seed” to start the generating process. Worse, if for some reason the polarity of the residual magnetism gets reversed it will actually try to charge backwards! Remember, the commutator and brushes are designed to keep the output at the same polarity, but, unlike silicon rectifiers, they don’t care what polarity it is. That’s why generators need to be polarized.

The polarization process places the proper polarity voltage across field windings, turning the pole shoes into electromagnets briefly. When the voltage is removed the iron field poles are left with the proper residual magnetism. There are 2 generally recognized generator/regulator circuits that have been used over the years, fortunately Harley used the one that makes it easy to polarize. Since one end of the field winding is already grounded through the voltage regulator, all you have to do is connect the battery (B) to the armature (A) terminal to put voltage across the field coils. It only takes an instant which is why they often say to “scratch” or “flash” a jumper across the terminals. Most books, including my 1963 high school auto shop text book, recommend polarizing the generator every time it has been disconnected. In my years I’ve had to polarize 2 airplanes, a dump truck, and a farm tractor, to get them to work, but I have never witnessed a generator that got “reverse” polarized.

A generator regulator typically has 3 functions, regulate voltage, limit maximum current, and disconnect the generator when it’s not running so the battery doesn’t go dead. An alternator regulator is similar but uses isolation diodes instead of a cut-out relay to save the battery. Battery?? Normally a generator system is connected to a battery but not always, I remember every time I hit 6000 rpm on my ’61 XLCH the headlight would pop. A battery is an ultra-low impedance device that hates to change voltage levels. Put a voltmeter across your battery and rev up your bike, notice how long it takes to increase the voltage? That’s the “brute force” filtering effect of the battery. Another “brute force” filter is a large capacitor, it also hates to change voltage levels and keeps the short-duration high-voltage spikes from killing your lights. However it’s no battery, it may hold a charge for several minutes after you shut the bike off but it’s not capable of storing enough energy to re-start your bike, they’re exclusively for magneto bikes.

An interesting thing about Harley’s alternator system, normal alternators use battery voltage to generate the field. So if the battery is stone dead, no amount of pushing will bring the system to life. With Harley’s permanent magnet field system, a full field is always present so if you can push it, it should start.

Sportster Frame and Engine Number Designations

Frame ID Numbers – 2001 -present
Example: 1HD1CKM115K012345

1 = Made in U.S.A.
HD = Harley Davidson
1 = Weight Class
1 = Heavyweight
4 = Lightweight
8 = Sidecar
CK = Model Designation
CA = XLH 883 or 1200
CE = XLH 883 Hugger
CG = XLH 1200 Custom
CH = XLH 1200 Sport
CJ = XLH 883 Custom
CK = XLH 883R
M = Engine Displacement
M = 883 Evolution XL
P = 1200 Evolution XL
1 = Introduction Date
1 = Regular Introduction
2 = Mid-Year (January)
3 = California Special
4 = Daytona (March)
1 = Check Digit
5 = Model Year
1 = 2001
2 = 2002
3 = 2003
4 = 2004
5 = 2005
6 = 2006

Y = Plant of Manufacture (York, PA)
T = Plant of Manufacture (Tomahawk, WI)
J = Plant of Manufacture (Milwaukee, WI)
K = Plant of Manufacture (Kansas City, KS)

012345 = Sequential Serial Number


Frame ID Numbers – 1981 thru 2000
Example: 1HD1CAH11BY013278

1 = Made in U.S.A.
HD = Harley Davidson
1 = Weight Class
1 = Heavyweight
4 = Lightweight
8 = Sidecar
CA = Model Designation
XLH 1000cc 1981 – 1985
XLH 883 1986 – 1987
XLH 883 Deluxe
XLH 1100
XLH 883 1988 – present
XLH 1200
CB = XLS 1981 – 1985
CC = XLX 1981 – 1985
CD = XR-1000, 1983 – 1985
CE = XLH 883 Hugger 1987 – present
CF = XLH 883 Deluxe 1988 – present
CG = XLH 1200 Custom
CH = XLH 1200 Sport
K = Engine Displacement
H = 1000 Ironhead XL
L = 1340 Evolution
M = 883 Evolution XL
N = 1100 Evolution XL
P = 1200 Evolution XL
1 = Introduction Date
1 = Regular Introduction
2 = Mid-Year (January)
3 = California Special
4 = Daytona (March)
1 = Check Digit
B = Model Year
B = 1981 C = 1982
D = 1983 E = 1984
F = 1985 G = 1986
H = 1987 J = 1988
K = 1989 L = 1990
M = 1991 N = 1992
P = 1993 R = 1994
S = 1995 T = 1996
V = 1997 W = 1998
X = 1999 Y = 2000

Y = Plant of Manufacture (York, PA)
T = Plant of Manufacture (Tomahawk, WI)
J = Plant of Manufacture (Milwaukee, WI)
K = Kansas City, KS

013278 = Sequential Number


Frame ID Numbers – 1970-1980
Motorcycle Serial Numbers
Vehicle Identification Number (V.I.N.) is located
on the engine crankcase and is the same as the
number located on frame steering head.

Example: 3A 13478 H7
3A = Model Designation
3A = XLH
2G = XLT
4E = XLS

13478 = Sequential Number

H = Decade Code
H = 1970 thru 1979
J = 1980 only

7 = Model Season
0 = 1970
1 = 1971
2 = 1972
3 = 1973
4 = 1974
5 = 1975
6 = 1976
7 = 1977
8 = 1978
9 = 1979


Crankcase Identification Numbers
Numbers located on both left and right crankcase

XL Models: Left Case – Inside, Primary Compartment
Right Case – Outside, Near Oil Pump

Example: 781 321 007

7 = Engine Designation
7 = 1000cc Iron XL
16 = XR-1000
17 = 883cc Evolution XL
18 = 1100cc Evolution XL
19 = 1200cc Evolution XL
20 = 1340cc Evolution, California (1988 – *)
21 = 883cc Evolution XL, California (1988 – *)
22 = 1200cc Evolution XL, California (1988 – *)

81 = Model Year

321 = Day of Production
001 = Jan. 1st 182 = Jul. 1st
032 = Feb. 1st 213 = Aug. 1st
060 = Mar. 1st 244 = Sep. 1st
091 = Apr. 1st 274 = Oct. 1st
121 = May 1st 305 = Nov. 1st
152 = Jun. 1st 335 = Dec. 1st

007 = Number That Day



Wanneer mag een oldtimer de donkerblauwe kentekenplaat voeren?

Historische voertuigen met een datum van toelating vóór 1 januari 1978 mogen de donkerblauwe kentekenplaat met witte letters voeren. Voordat de donkerblauwe kentekenplaat wordt afgegeven, wordt gecontroleerd of op het voertuigbewijs een datum van toelating van vóór 1 januari 1978 vermeld staat en het kenteken bestaat uit een combinatie van 4 cijfers en 2 letters. Als aan alle eisen is voldaan mag een ongelimiteerd aantal platen gekocht worden. Blauwe kentekenplaten zijn voorzien van een keurmerk bestaande uit de Nederlandse leeuw en de tekst 'RKM'. Het keurmerk, en met name het volgnummer, moet duidelijk herkenbaar blijven, want aan de hand van dit volgnummer kan de maker van de kentekenplaat achterhaald worden.

In 1978 is de Rijksdienst Voor het Wegverkeer (RDW) overgegaan op een nieuw combinatiesysteem met 2 cijfers en 4 letters. Auto's met een datum eerste toelating na 31 december 1977 moeten de gele (GAIK) platen met het Eurovignet voeren. GAIK staat voor: Gecontroleerde Afgifte en Inname van Kentekenplaten (GAIK). Elke GAIK-kentekenplaat is voorzien van unieke codes en echtheidskenmerken, waardoor controle achteraf mogelijk is. Zowel de afgifte van de kentekenplaten als de inname zijn strikt geregeld.

(Her)uitgifte oude kentekens

Voor geïmporteerde klassiekers kan men bij de RDW, Centrum voor voertuigtechniek en informatie een 'ouderwets' kenteken aanvragen, mits de datum eerste toelating voor automobielen vóór 1978 en voor motorrijwielen/bedrijfsvoertuigen vóór 1973 ligt. Deze regeling is een aanvulling op de al langer bestaande mogelijkheid om historische voertuigen, die door het verlies van kentekenpapieren een recente nummerplaat bezitten, weer van het oorspronkelijke kenteken te voorzien. De behandeling van aanvragen voor beide regelingen verloopt via de Federatie Historische Automobiel- en Motorfietsclubs (FEHAC), de organisatie die de belangen behartigt voor verenigingen van liefhebbers van historische voertuigen.

Voertuigen die vanwege hun historische waarde door liefhebbers in Nederland zijn geïmporteerd, krijgen van de RDW bij registratie een 'klassiek' kenteken uitgereikt. In overleg met de FEHAC heeft de RDW enkele speciale series 'ouderwetse' kentekens ter beschikking gesteld met name voor geïmporteerde klassiekers. Personenvoertuigen van voor 1978 krijgen bij de kentekenregistratie na invoer automatisch een 'ouderwets' kenteken. Bedrijfsvoertuigen krijgen na invoer bij kentekenregistratie een kenteken uit de serie BE-00-00 en motorrijwielen een kenteken uit de serie ZF-00-00. Voertuigen die voor die tijd zijn ingevoerd kunnen nu alsnog in aanmerking komen voor deze series 'ouderwetse kentekens', mits de datum eerste toelating voor automobielen vóór 1978 en voor motorrijwielen / bedrijfsvoertuigen vóór 1973 ligt. NB: De RDW hanteert de datum eerste toelating. Indien deze niet aangetoond kan worden, maar wel het bouwjaar, dan gaat de RDW uit van het bouwjaar.

Voertuigen die een recent kenteken hebben gekregen omdat daarvan ooit de papieren van het oorspronkelijke Nederlandse kenteken (geheel of gedeeltelijk) zijn zoekgeraakt houden dit nieuwe kenteken. Wel kunnen eigenaren van dergelijke voertuigen het oorspronkelijke kenteken van hun voertuig weer terug vragen. Is het originele nummer nog aanwezig in de bestanden van de RDW dan zal normaliter teruggave volgen. Wij adviseren u dit eerst bij de RDW na te vragen alvorens men de procedure opstart. (Inlichtingen bij de RDW: 0900-0739 (10 cent per minuut)).

Wilt u gebruik maken van één van deze regelingen, dan kunt u 60,- EURO overmaken op postbankrekening 1304483 t.n.v. de FEHAC te Maarsbergen. U krijgt dan een gewaarmerkt formulie




Maak jouw eigen website met JouwWeb