Als Lichtmaschine (http://www.gts-shop.de/Lichtmaschinen/) (kurz LiMa) bezeichnet man einen elektrischen Generator, der in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor von diesem zusätzlich angetrieben wird. Die Lichtmaschine (http://www.gts-shop.de/Lichtmaschinen/) versorgt die elektrischen Verbraucher an Bord mit Energie. Zusätzlich ist meist eine Batterie als Energiespeicher und Puffer zum Ausgleich unterschiedlicher Spannungen an Bord, so dass der Strom auch bei langsam laufendem oder abgestelltem Motor zur Verfügung steht. Der elektrische Anlasser-Motor bezieht daraus seinen Strom.
Die Bezeichnung als Lichtmaschine ist historisch bedingt, da in den Anfangszeiten des Autos der Generator ausschließlich dazu diente, die Fahrzeugscheinwerfer mit Strom zu versorgen. Die vorher entwickelte Magnetzündung blieb zunächst davon unabhängig. Auch wurde der Motor noch lange Zeit mit einer Handkurbel angeworfen.
Antrieb eines Generators durch einen Keilrippenriemen
Die Lichtmaschine (http://www.gts-shop.de/Lichtmaschinen/) wird vom laufenden Motor als Nebenaggregat oder über ein Reibrad von einem Rad des Fahrzeuges angetrieben. Der Antrieb erfolgt im Automobil und teilweise bei Motorrädern üblicherweise mit einem Riementrieb wie z. B. Keilrippen- oder Keilflachriemen. Wie bei vielen Motorrädern und Gasturbinen üblich, kann die Lichtmaschine auch bei PKW direkt mit der Kurbelwelle gekoppelt werden. In diesem Fall kann ihre Funktion auch mit der des Starters kombiniert werden (Startergenerator).
Die Lichtmaschine wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um, wobei die erforderliche mechanische Leistung annähernd proportional zur abgegebenen elektrischen Leistung ist. Verluste entstehen durch Reibung in Lagern und abhängig von der Bauform, am Kollektor oder den Schleifringen. Außerdem treten Wicklungsverluste, Hystereseverluste (Magnetisierungsverluste), Verluste im Gleichrichter von Wechsel- und Drehstromlichtmaschinen sowie Verluste durch das Kühlgebläse auf.
Lichtmaschinen mit Laderegler
Bei niedrigen Drehzahlen, zum Beispiel wenn der Motor im Leerlauf läuft, sinkt die von der Lichtmaschine erzeugte elektrische Leistung. Ist die im Fahrzeug benötigte Leistung der eingeschalteten Verbraucher höher, wird die Differenz aus der Fahrzeugbatterie entnommen, im umgekehrten Fall wird die Fahrzeugbatterie geladen. Um Überladung der Starterbatterie zu vermeiden, wird die abgegebene Spannung durch Zusatzeinrichtungen in der Höhe begrenzt.
Die Spannung der Lichtmaschine würde bei konstanter Magnetfeldstärke stark mit der Drehzahl und der angeschlossenen Last schwanken. Um die Spannung zu regeln, wird bei elektrisch erregten Lichtmaschinen die Erreger-Magnetfeldstärke verändert. Als Steuergerät dient ein elektronischer Laderegler. Dieser vergleicht die Ist-Spannung im Bordnetz mit einer eingebauten Spannungsreferenz und steuert den Magnetisierungsstrom so, dass entweder der maximal zulässige Magnetisierstrom oder die Ladeschlussspannung der Starterbatterie nicht überschritten werden. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass nur die relativ kleine Erregerleistung der Lichtmaschine vom Regler beeinflusst werden muss. Vor dem Aufkommen von elektronischen Reglern ließen sich diese Anforderungen auch mittels eines elektromechanischen Reglers mit Schaltkontakten bewältigen.
Bei durch Permanentmagneten erregten Lichtmaschinen wird die Ausgangsspannung meist durch Thyristoren in einem kombinierten Gleichrichter/Laderegler konstant gehalten. Thyristoren als steuerbare Dioden erlauben es, ähnlich einem Dimmer, den Einschaltzeitpunkt in der leitenden Richtung zu steuern, so dass ein mehr oder weniger großer Teil der von der Lichtmaschine zur Verfügung gestellten Leistung gleichgerichtet und in das Bordnetz eingespeist wird. Bei dieser Bauart muss der Regler die gegenüber der Erregerleistung wesentlich größere Ausgangsleistung der Lichtmaschine beeinflussen, was erst mit dem Aufkommen von Leistungshalbleitern möglich wurde. Vorteil dieser Bauart ist, dass sie ohne Schleifringe oder Kollektoren auskommt und daher auch im Ölbad betrieben werden kann, wie es z. B. bei vielen Motorrädern der Fall ist.
Ungeregelte Lichtmaschinen
An älteren Motorrädern und an Fahrrädern finden sich ungeregelte, permanenterregte Wechselstromgeneratoren zur Stromversorgung der bordeigenen Verbraucher. Eine gewisse Spannungsstabilisierung wird durch die Streuinduktivität der Wicklung erreicht; bei steigenden Drehzahlen bildet sich aufgrund der steigenden Frequenz auch ein höherer Serienwiderstand in Reihe zum Verbraucher. Dadurch findet eine sogenannte „Selbstregelung“ statt.
Bei Motorrädern kann der Rotor mit den Dauermagneten den innenliegenden Stator glockenförmig umfassen und so zugleich stärker zur Schwungmasse beitragen. Zur Versorgung der Zündanlage kann eine separate Spule in der Lichtmaschine angeordnet sein, entweder mit integrierter Hochspannungswicklung oder mit separater, außenliegender Zündspule.