Das ist ein Vorschlag, das gute Konzept von Nabendynamos von den Beschränkungen der STVZO zu befreien und einen low-cost Dynamo mit hoher Leistungsabgabe als Generator für die Bordstromversorgung einzusetzen (Honda Goldwing feeling). Spätestens wenn man größere el. Verbraucher am Rad einsetzt und über längere Zeit autark unterwegs sein will, kommt man nicht mit einem herkömmlichen Dynamo auskommen. Da hier der überwiegende Teil der Selbstbaulampen sich längst von gesetzlichen Beleuchtungsvorgaben verabschiedet hat, finde ich, kann man das auch beim Dynamo tun.
Der Antrieb
Seitenläufer waren mir schon immer zu laut und zu fummelig, rutschen durch bei Nässe oder sind falsch eingestellt (OK, mit meinem AXA HR bin ich halbwegs zufrieden). Nabendynamos sind da schon deutlich besser, keine Frage, direkt angetrieben, geschützt, effizient. Aber sie sind teuer, umständlich (neues Vorderrad einspeichen), schwer, und sie müssen der Vorgaben der STVZO einhalten, das bedeutet, dass sie schon bei kleinen Geschw. die Nennleistung von 3W abgeben müssen und diese bis zu hohen Geschw. konstant halten. Folglich knickt die Effizienz ein und ein guter Teil der aufgenommenen Leistung wird mechanisch und elektrisch vernichtet (konstruktionsbedingt, so werden Fahrraddynamos entworfen).
Warum also nicht wie beim Auto den Generator direkt an den Motor bringen, wo die Drehzahl durch das Schalten nahezu konstant gehalten wird ? Das behebt die Anfahrproblematik (weitgehend, Schaltfreudigkeit vorausgesetzt), das wenige Licht beim Bergauffahren und zuviel erzeugte Leistung bergab( OK, da muss man dann locker mittreten). Hier drängt sich die Frage auf, was zu tun ist, damit auch beim Rollen das Licht weiterleuchtet, dazu komme ich später. Die Trittfrequenz beträgt beim Durchschnittlichen Radfahrer 60-90 rpm, wenn er eine Schaltung hat. Beim Stundenweltrekord hat sich 105 -110 rpm als optimal erwiesen, am Berg wird typischerweise langsamer getreten ( Jan 70 rpm, Lance 85 rpm), Hobbyfahrer kurbeln erfahrungsgemäß langsamer als Sportler. Damit lässt sich der kurbelbezogene Antrieb auf 75 rpm +/- 20 % schon auf ein Optimum auslegen, anders als der radbezogene, der von 15 bis 45 km/h in weiten Grenzen variiert. Demnach sollte man den Dynamo in die Tretkurbel integrieren, auf praktischen Erwägungen schlage ich aber das untere Kettenrad am Schaltwerk vor. Der Anbau ist einfach, der Mitnehmer also das Rädchen wird sowieso von der Kette zu mehr als 180° umlaufen, damit ist ein durchrutschen unmöglich und es wird kein zusätzliches Lager mit Antriebsverlusten eingebracht. Ferner sind die Kräfte auf das Lager gering, es ist kein Anpressdruck wie beim Seitenläufer nötig. So weit so gut, jetzt fehlt noch ein passender Generator.
Der Motor
Gestern hat mich unser E-Technik Student überrascht, indem er alle defekten CD und HD Laufwerke zerlegt und den Motor ausgebaut hat auf der Suche nach einem leistungsfähigen Drehstromkleinstmotor. Diese stellen die modernste Technik bei Kleinstmotoren da und sind inzwischen billige Massenware. Sie sind effizient sehr kein und leicht, laufen mit hoher Drehzahl und -was für mich das wichtigste ist- sind in der Lage, als Generator niederohmige Verbraucher wie 3W Luxeons (5Ohm) direkt zu treiben. Olaf Schultz hat in seinem Beitrag zur Fahrradbeleuchtung solche Motoren in Festplatten gefunden und auf die Eignung als Generator getestet. Es hat die Seitenläufer als Walzendynamo mit dem Außendurchmesser von 22 bis 40 mm angetrieben und die Ergebnisse verschiedener Modelle in einer Tabelle zusammengestellt (siehe Anhang). Als Ergebnis sind sie in dieser Anordnung unter 15 km/h die Drehzahlen der Motoren zu gering und damit die Leistungsabgabe, die bis 40 km/h fast linear anwächst. Bei 25 km/h leitet der erste Motor 5 W an einer 2,35 Ohm Last, also wäre ein Betrieb von zwei 3W Luxeons parallel denkbar. Da diese Generatoren eher ein Spannungsquelle als eine Stromquelle darstellen, ist hier eine Regelung angebracht, vielleicht auf Konstantstrom oder ein Laderegler mit Akkus. Wenn jemand eine Quelle weiss, wo man ähnliche aber etwas größere Motoren ausbauen kann, wäe ich für Hinweise dankbar, am Rad kommt es ja nicht so auf das letzte Gramm an.
Tuning
Bei Modellbauern sind diese Motoren als leichte Antriebseinheit für ihre Leichtflugzeuge beliebt. Allerdings werden sie für diese Aufgabe getunt und veredelt. Ziel ist es dort nicht, eine hohe Drehzahl bei geringer Last wie bei der Festplatte zu halten, sondern ein hohes Drehmoment bei guter Effizient und hoher Leistung zu entwickeln. Dazu werden diese Motoren von der dünnen Wicklung befreit und mit wesentlich dickerem Draht und weniger Windungen versehen. (siehe z.B. http://mitglied.lycos.de/hestoeck/planes_cdrmaking.html)
Der einfache Aufbau, das leichte Zerlegen und wieder Zusammenbauen der Motorenkommt ihnen dabei entgegen. Tauscht man die billigen Permanentmagnete gegen stärkere Neodym Magnete, so lässt sich die abgegebene Leitung noch mal um 20% steigern, so berichten sie. Motoren von bis 300 W und 180g Gewicht bei gleich bleibender Baugröße werden hier vorgestellt (. Unter anderem werden unter den zahlreichen Anleitungen auch Hinweise gegeben, wie man Drehzahl, Strom und Spannung mit der geeigneten Wicklung einstellt. Von diesem Bastelenthusiasmus wäre ich spontan angesteckt und dachte, dass etwas ähnliches auch am Fahrrad taugen müsste. Im Generatorbetrieb sollte sich ähnlich der gewünschte Drehzahl- und Leistungsbereich hintunen lassen. Begrenzend ist hier die kleine Bauform, die die Anzahl der Wicklungen bei vertretbar dünnem Draht festlegt.
Anbau
Ist der Motor in seiner neuen Auslegung erst mal gewickelt, so braucht man nur eine Drehstromgleichrichtung ( ist hier der aktive Gleichrichter von wrrdlbrrmpft auf Drehstrom erweiterbar ? Wäre bei hohem Strom und geringer Spannung sehr hilfreich ) und einen Antrieb zum testen. Ist der Motor dann in der vielleicht dritten Generation den Wünschen entsprechend, muss man nur noch ein Kettenrädchen mit dem Läufer verbinden und das Ganze am Käfig des Schaltwerks statt der unteren Rolle anbringen. Hier ist etwas Erfindergeist gefragt, lässt sich aber sicher baulich lösen.
Offene Fragen
1. Drehzahl: Die hohe Drehzahl der CD-Motoren ist an der Kette ohne Getriebe nicht zu erreichen. Bei 75 rpm auf eine 52er Blatt bewegt man 3900 Zähne pro Minute. Ein Mitnehmer am Motor mit 3 Zähnen würde sich immerhin mit 1300 rpm drehen, realistischer sind aber wie an der Schaltung 8 Zähne also knapp 500 rpm. Daher stellt sich die Frage, ob man durch Erhöhung der Wicklungen und eine große Anzahl von Polpaaren (bis 12 habe ich gefunden) eine höhere Spannung schon bei kleineren Drehzahlen erreichen kann.
2. Rollen: Ohne Treten kein Strom, das ist offensichtlich. Was also tun beim Rollen oder im Stand ? Gibt der Motor aber 10 W ab so reicht das für Licht und zum Laden eines Akkus, je nach eingeschalteten Verbrauchern, das ist beim Auto nicht anders. Der Generator muss nur so ausgelegt sein, dass er den mittleren Strombedarf über die Fahrzeit decken kann, dann darf man auch mal Rollen. Hier muss man aber nicht mehr so streng haushalten, weil man ja die meiste Zeit ausreichend Strom produziert, auch bei kleinen Gängen und Geschwindigkeiten.
3. Staubschutz: Der Dynamo ist an der Kette einer rauen Umgebung ausgesetzt. Die Lagerung ist an sich schon sehr gut, immerhin müssen die Motoren für 100000 Stunden MTBF ausgelegt sein. Nur bleibt die Aufgabe, den Motor vor Eindringen von Wasser, Dreck und Öl zu schützen. Das sollte aber möglich sein, hier kann man sicher Tricks von den MTBs recyclen bzw. direkt übernehmen.
Zusammenfassung
Der hier vorgestellte Generator stellt sicher nicht das Non Plus Ultra dar, sonst hätte sich das schon früher jemand ausgedacht und es hat sicher ein paar Pferdefüße. Es könnte nur eine Lösung für Leute sein, die Spass am Basteln haben, nicht das Geld für eine kommerzielle Lösung oder mit ihrer derzeitigen Stromversorgung am Rad unzufrieden sind. Ich sollte nicht vergessen zu erwähnen, dass ich bislang keinerlei Praxiserfahrung gesammelt habe, ich wollte vielmehr EUCH dazu anregen ;-).
Der Antrieb
Seitenläufer waren mir schon immer zu laut und zu fummelig, rutschen durch bei Nässe oder sind falsch eingestellt (OK, mit meinem AXA HR bin ich halbwegs zufrieden). Nabendynamos sind da schon deutlich besser, keine Frage, direkt angetrieben, geschützt, effizient. Aber sie sind teuer, umständlich (neues Vorderrad einspeichen), schwer, und sie müssen der Vorgaben der STVZO einhalten, das bedeutet, dass sie schon bei kleinen Geschw. die Nennleistung von 3W abgeben müssen und diese bis zu hohen Geschw. konstant halten. Folglich knickt die Effizienz ein und ein guter Teil der aufgenommenen Leistung wird mechanisch und elektrisch vernichtet (konstruktionsbedingt, so werden Fahrraddynamos entworfen).
Warum also nicht wie beim Auto den Generator direkt an den Motor bringen, wo die Drehzahl durch das Schalten nahezu konstant gehalten wird ? Das behebt die Anfahrproblematik (weitgehend, Schaltfreudigkeit vorausgesetzt), das wenige Licht beim Bergauffahren und zuviel erzeugte Leistung bergab( OK, da muss man dann locker mittreten). Hier drängt sich die Frage auf, was zu tun ist, damit auch beim Rollen das Licht weiterleuchtet, dazu komme ich später. Die Trittfrequenz beträgt beim Durchschnittlichen Radfahrer 60-90 rpm, wenn er eine Schaltung hat. Beim Stundenweltrekord hat sich 105 -110 rpm als optimal erwiesen, am Berg wird typischerweise langsamer getreten ( Jan 70 rpm, Lance 85 rpm), Hobbyfahrer kurbeln erfahrungsgemäß langsamer als Sportler. Damit lässt sich der kurbelbezogene Antrieb auf 75 rpm +/- 20 % schon auf ein Optimum auslegen, anders als der radbezogene, der von 15 bis 45 km/h in weiten Grenzen variiert. Demnach sollte man den Dynamo in die Tretkurbel integrieren, auf praktischen Erwägungen schlage ich aber das untere Kettenrad am Schaltwerk vor. Der Anbau ist einfach, der Mitnehmer also das Rädchen wird sowieso von der Kette zu mehr als 180° umlaufen, damit ist ein durchrutschen unmöglich und es wird kein zusätzliches Lager mit Antriebsverlusten eingebracht. Ferner sind die Kräfte auf das Lager gering, es ist kein Anpressdruck wie beim Seitenläufer nötig. So weit so gut, jetzt fehlt noch ein passender Generator.
Der Motor
Gestern hat mich unser E-Technik Student überrascht, indem er alle defekten CD und HD Laufwerke zerlegt und den Motor ausgebaut hat auf der Suche nach einem leistungsfähigen Drehstromkleinstmotor. Diese stellen die modernste Technik bei Kleinstmotoren da und sind inzwischen billige Massenware. Sie sind effizient sehr kein und leicht, laufen mit hoher Drehzahl und -was für mich das wichtigste ist- sind in der Lage, als Generator niederohmige Verbraucher wie 3W Luxeons (5Ohm) direkt zu treiben. Olaf Schultz hat in seinem Beitrag zur Fahrradbeleuchtung solche Motoren in Festplatten gefunden und auf die Eignung als Generator getestet. Es hat die Seitenläufer als Walzendynamo mit dem Außendurchmesser von 22 bis 40 mm angetrieben und die Ergebnisse verschiedener Modelle in einer Tabelle zusammengestellt (siehe Anhang). Als Ergebnis sind sie in dieser Anordnung unter 15 km/h die Drehzahlen der Motoren zu gering und damit die Leistungsabgabe, die bis 40 km/h fast linear anwächst. Bei 25 km/h leitet der erste Motor 5 W an einer 2,35 Ohm Last, also wäre ein Betrieb von zwei 3W Luxeons parallel denkbar. Da diese Generatoren eher ein Spannungsquelle als eine Stromquelle darstellen, ist hier eine Regelung angebracht, vielleicht auf Konstantstrom oder ein Laderegler mit Akkus. Wenn jemand eine Quelle weiss, wo man ähnliche aber etwas größere Motoren ausbauen kann, wäe ich für Hinweise dankbar, am Rad kommt es ja nicht so auf das letzte Gramm an.
Tuning
Bei Modellbauern sind diese Motoren als leichte Antriebseinheit für ihre Leichtflugzeuge beliebt. Allerdings werden sie für diese Aufgabe getunt und veredelt. Ziel ist es dort nicht, eine hohe Drehzahl bei geringer Last wie bei der Festplatte zu halten, sondern ein hohes Drehmoment bei guter Effizient und hoher Leistung zu entwickeln. Dazu werden diese Motoren von der dünnen Wicklung befreit und mit wesentlich dickerem Draht und weniger Windungen versehen. (siehe z.B. http://mitglied.lycos.de/hestoeck/planes_cdrmaking.html)
Der einfache Aufbau, das leichte Zerlegen und wieder Zusammenbauen der Motorenkommt ihnen dabei entgegen. Tauscht man die billigen Permanentmagnete gegen stärkere Neodym Magnete, so lässt sich die abgegebene Leitung noch mal um 20% steigern, so berichten sie. Motoren von bis 300 W und 180g Gewicht bei gleich bleibender Baugröße werden hier vorgestellt (. Unter anderem werden unter den zahlreichen Anleitungen auch Hinweise gegeben, wie man Drehzahl, Strom und Spannung mit der geeigneten Wicklung einstellt. Von diesem Bastelenthusiasmus wäre ich spontan angesteckt und dachte, dass etwas ähnliches auch am Fahrrad taugen müsste. Im Generatorbetrieb sollte sich ähnlich der gewünschte Drehzahl- und Leistungsbereich hintunen lassen. Begrenzend ist hier die kleine Bauform, die die Anzahl der Wicklungen bei vertretbar dünnem Draht festlegt.
Anbau
Ist der Motor in seiner neuen Auslegung erst mal gewickelt, so braucht man nur eine Drehstromgleichrichtung ( ist hier der aktive Gleichrichter von wrrdlbrrmpft auf Drehstrom erweiterbar ? Wäre bei hohem Strom und geringer Spannung sehr hilfreich ) und einen Antrieb zum testen. Ist der Motor dann in der vielleicht dritten Generation den Wünschen entsprechend, muss man nur noch ein Kettenrädchen mit dem Läufer verbinden und das Ganze am Käfig des Schaltwerks statt der unteren Rolle anbringen. Hier ist etwas Erfindergeist gefragt, lässt sich aber sicher baulich lösen.
Offene Fragen
1. Drehzahl: Die hohe Drehzahl der CD-Motoren ist an der Kette ohne Getriebe nicht zu erreichen. Bei 75 rpm auf eine 52er Blatt bewegt man 3900 Zähne pro Minute. Ein Mitnehmer am Motor mit 3 Zähnen würde sich immerhin mit 1300 rpm drehen, realistischer sind aber wie an der Schaltung 8 Zähne also knapp 500 rpm. Daher stellt sich die Frage, ob man durch Erhöhung der Wicklungen und eine große Anzahl von Polpaaren (bis 12 habe ich gefunden) eine höhere Spannung schon bei kleineren Drehzahlen erreichen kann.
2. Rollen: Ohne Treten kein Strom, das ist offensichtlich. Was also tun beim Rollen oder im Stand ? Gibt der Motor aber 10 W ab so reicht das für Licht und zum Laden eines Akkus, je nach eingeschalteten Verbrauchern, das ist beim Auto nicht anders. Der Generator muss nur so ausgelegt sein, dass er den mittleren Strombedarf über die Fahrzeit decken kann, dann darf man auch mal Rollen. Hier muss man aber nicht mehr so streng haushalten, weil man ja die meiste Zeit ausreichend Strom produziert, auch bei kleinen Gängen und Geschwindigkeiten.
3. Staubschutz: Der Dynamo ist an der Kette einer rauen Umgebung ausgesetzt. Die Lagerung ist an sich schon sehr gut, immerhin müssen die Motoren für 100000 Stunden MTBF ausgelegt sein. Nur bleibt die Aufgabe, den Motor vor Eindringen von Wasser, Dreck und Öl zu schützen. Das sollte aber möglich sein, hier kann man sicher Tricks von den MTBs recyclen bzw. direkt übernehmen.
Zusammenfassung
Der hier vorgestellte Generator stellt sicher nicht das Non Plus Ultra dar, sonst hätte sich das schon früher jemand ausgedacht und es hat sicher ein paar Pferdefüße. Es könnte nur eine Lösung für Leute sein, die Spass am Basteln haben, nicht das Geld für eine kommerzielle Lösung oder mit ihrer derzeitigen Stromversorgung am Rad unzufrieden sind. Ich sollte nicht vergessen zu erwähnen, dass ich bislang keinerlei Praxiserfahrung gesammelt habe, ich wollte vielmehr EUCH dazu anregen ;-).
). Ob das dann noch richtig funktioniert?
wenn dann wieder mit felgenbremse bremst 
