Fahrraddynamo

Ein Fahrraddynamo (von altgriechisch δύναμις dýnamis „Kraft, Fähigkeit, Vermögen“; Schweizer Hochdeutsch Velodynamo, kurz Dynamo, auch Lichtmaschine) ist ein kleiner elektrischer Generator, der während der Fahrt die Stromversorgung der Fahrradbeleuchtung mittels der Umwandlung einer von einem der Laufräder abgenommenen Drehkraft in elektrischen Strom sicherstellt.

Nabendynamo

Seitenläuferdynamo

Technischer Hintergrund

Da zumindest Fahrräder mit reinem Tretantrieb über kein Bordnetz mit einer Stromquelle wie einen Schwunglichtmagnetzünder, wie er zum Beispiel bei Mofas, Mopeds oder Rollern üblich ist, verfügen, ist eine andere Methode zur Erzeugung des für die Beleuchtung notwendigen Stromes erforderlich. Bei der Dynamobeleuchtung wird die durch Muskelkraft oder Bergabfahrt anliegende Drehkraft der Laufräder im Inselsystem Fahrrad zur Stromerzeugung genutzt. Als Energieumwandler fungiert dabei der Dynamo.

Modernere E-Bikes verfügen oft über einen „Lichtport“ genannten Stromausgang, an welchem in einem für spezielle LED-Lampen geeigneten Spannungsbereich Gleichstrom, der durch die Motorelektronik aus der Akkuspannung des Traktionsakkus heruntergeregelt wird, entnommen werden kann.^[1] Für solche Räder ist kein Dynamo erforderlich.

Eine Alternative zur Dynamobeleuchtung sind mit Batterien oder Akkus betriebene Lichter.

Konstruktionsprinzip

Demontierter Seitenläuferdynamo. Links: Gehäuse mit innenliegendem, durch das Reibrad rotierenden Permanentmagneten. Rechts: Induktionsspule

In der Regel handelt es sich um einen kleinen Einphasen-Wechselstromgenerator, bei dem ein Permanentmagnet durch Bewegung eines Rades angetrieben wird. Der Magnet rotiert in einer feststehenden Ständerwicklung und induziert dort eine Wechselspannung. Unter anderem bei Nabendynamos dreht sich der mit Permanentmagneten bestückte Läufer außen um den innenliegenden Stator.

Fahrradlichtmaschinen sind meist ungeregelt, stabilisieren jedoch die Spannung einigermaßen, indem die Induktivität der Generatorwicklung bei steigenden Drehzahlen (und damit steigender Frequenz) einen steigenden induktiven Serienwiderstand bildet. Da durch diese Impedanz des Dynamos die Spannung stark lastabhängig ist, führt verringerte Last (z. B. durch einen defekten Frontscheinwerfer) zu starker Überspannung, was ein Durchbrennen der Rücklichtglühlampe zur Folge haben kann.^[2]

Je nach Modell haben Fahrradlichtmaschinen sehr schlechte bis sehr hohe Wirkungsgrade. Indizien für einen guten Wirkungsgrad sind geringe Drehzahlen (großes Reibrad, Nabendynamo, Walzendynamo), sowie Kugel- statt Gleitlager.

Ausrüstungsvorschriften

In Deutschland waren Fahrräder bis Juli 2013 gemäß StVZO verpflichtend mit einem Dynamo auszurüsten. Dieser musste eine Nennleistung von 3 W und eine Nennspannung von 6 V aufweisen. Nach einer Gesetzesänderung ist nun auch die alleinige Nutzung von batterie- oder akkubetriebenen Beleuchtungseinrichtungen sowie deren Kombination mit der Lichtmaschine möglich. Im die Fahrradbeleuchtung behandelnden § 67 der StVZO ist zu den Anforderungen lediglich vermerkt, dass die Nennspannung der Energiequelle mit der Spannung der verwendeten aktiven lichttechnischen Einrichtungen verträglich sein muss.

Formen von Fahrraddynamos

• Seitenläuferdynamo
• Nabendynamo
• Speichendynamo
• Rollendynamo/Walzendynamo
• Felgendynamo

Literatur

• Wullkopf, Hellmuth: Kleinstgeneratoren mit permanentmagnetischem Läufer, ETZ-A, Bd. 80, Heft 4 (11. Februar 1959), S. 117–119^[3]
• Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik – Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage, Bielefelder Verlagsanstalt, Bielefeld 1999, S. 390–394, ISBN 3-87073-131-1
• Aufbau und Wirkungsweise von Fahrradlichtmaschinen, Zeitschrift Fahrradzukunft, Ausgabe 1, April 2006