Funktionsweise der Lichtmaschine am Motorrad

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Das elektrische System eines Motorrades setzt sich im Kern aus Lichtmaschine, einer Batterie (eigentlich ein wieder aufladbarer Akku), einem Gleichrichter und einem Regler zusammen.
Die Lichtmaschine besteht aus einem Rotor (der drehbare Teil) und einem Stator (mit Motor fest verbunden) und erzeugt bei laufendem Motor einen Dreiphasen-Wechselstrom. Man unterscheidet bei den Drehstrom-Lichtmaschinen zwei Rotorbauarten:

  • Rotor als Permanentmagnet
  • Rotor als Elektromagnet

Lichtmaschinen mit Rotor als Permanentmagnet

Der Rotor als Permanentmagnet ist entweder direkt mit der Kurbelwelle verbunden oder wird über einen Riemen angetrieben. Der Rotor dreht sich in oder um einen Stator, der mehrere Metallpole mit Kupferdrahtwicklungen (Spulen) hat. Die Drehbewegung des Rotors erzeugt ein veränderliches Magnetfeld, da die Spulenwicklungen des Stators abwechselnd dem magnetischen Nord- und Südpol ausgesetzt werden. In den Statorspulen wird somit eine dreiphasige Wechselspannung erzeugt.
Da das elektrische System eines Motorrades mit Gleichstrom arbeitet, ist eine Umwandlung des Wechselstroms in Gleichstrom notwendig. Diese Aufgabe übernimmt der Gleichrichter. Der Regler stellt wiederum sicher, dass unabhängig von der Drehzahl immer die gleiche Spannung von 14,4 Volt zur Batterie gelangt. Regler und Gleichrichter sind bei älteren Modellen getrennte Bauteile, bei modernen Motorrädern sind beide in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
Bei hohen Drehzahlen ist die vom Stator induzierte Ausgangsspannung zu hoch – ein Nachteil dieser Bauweise – und würde (ohne Regler) die Batterie durch Überspannung zerstören. Ist die Ladespannung des Akkus erreicht, unterbricht der Regler den Aufladeprozess. Die überschüssige Spannung wird im Regler selbst, aber vor allem in den Statorspulen in Wärme umgewandelt. Hier zeigen sich wesentliche Nachteile dieser Bauart:

  • Überhitzung kann am Stator den Isolierlack zerstören und somit Schäden an den Spulen verursachen
  • Der Regler wird sehr heiß und muss Wärme über Kühlrippen an die Umgebung abführen
  • Korrosion an den elektrischen Anschlüssen kann zu Überlastung und Ausfall des Reglers führen, als Folge kann der Stator zerstört werden
  • Permanentmagnet kann nach Jahren an Kraft verlieren

Lichtmaschinen mit Rotor als Elektromagnet

Die andere, in Motorrädern anzutreffende, Bauweise verwendet einen Rotor mit Elektromagnet. Der Elektromagnet besteht aus einem Metallkern, umgeben von einer großen Wicklung. Dieser Spule wird über zwei Schleifringe ein Gleichstrom von der Batterie zugeführt, so dass ein Erregerstrom entsteht. Durch die Drehung des magnetisierten Rotors wird in den Statorspulen ein Wechselstrom induziert.
Durch konstantes Messen der Bordspannung durch den Regler, wird vom Stator nur solange ein Strom erzeugt, wie diese Spannung unter 14,2 Volt liegt. Über 14,4 Volt wird vom Regler das Erregerfeld unterbrochen. Darin liegt auch der wesentliche Vorteil dieser Bauart:

  • Vom Stator wird keine (überschüssige) Leistung generiert, die in Wärme umgewandelt werden muss.
  • Durch ausbleibende Überhitzung erhöht sich die Lebensdauer gegenüber der Permanentmagnet-Rotor Bauweise.
Motorrad-Lichtmaschine
Lichtmaschine mit getrennten Regler und Gleichrichter
Motorrad-Lichtmaschine
Motorrad-Lichtmaschine mit Gleichrichter-/Regler-Einheit

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