Der Nebenschlussmotor: Ein Antrieb schreibt Technikgeschichte

Von DerSchneider

Es gibt Maschinen, die sind so selbstverständlich in ihren Grundprinzipien, dass man kaum mehr über ihre Herkunft nachdenkt. Der Nebenschlussmotor gehört dazu – ein Antriebskonzept, das seit über 130 Jahren in unzähligen Varianten Werkzeugmaschinen antreibt, Förderbänder bewegt und ganze Fabriken am Laufen hält. Seine besondere Eigenschaft: Er dreht sich mit nahezu gleichbleibender Geschwindigkeit, egal ob er schwer oder leicht arbeiten muss. Diese scheinbar einfache Charakteristik ist das Ergebnis einer genialen Schaltungsidee, die tief in den Anfängen der Elektrotechnik wurzelt und bis heute in modernen Antriebssystemen fortlebt.

I. Das Prinzip: Was den Nebenschlussmotor auszeichnet

Um den Nebenschlussmotor zu verstehen, muss man einen Blick in sein Inneres werfen. Wie jeder Gleichstrommotor besteht er aus zwei elektromagnetischen Kreisen: dem feststehenden Stator (Erregerwicklung) und dem rotierenden Anker (Rotor). Das Besondere ist die Art ihrer Verbindung.

Die parallele Welt

Bei einem Nebenschlussmotor – der Name verrät es – liegen die Erregerwicklung und die Ankerwicklung parallel zueinander an der gleichen Spannungsquelle . Sie sind „im Nebenschluss“ geschaltet. Das klingt technisch, hat aber weitreichende Folgen: Der Strom teilt sich auf. Ein kleiner Teil fließt durch die Erregerwicklung und erzeugt das magnetische Feld, der große Rest fließt durch den Anker und erzeugt die Kraft. Beide Kreise sind unabhängig voneinander, teilen sich aber die Spannung .

Diese Anordnung unterscheidet den Nebenschlussmotor grundlegend von seinem Verwandten, dem Hauptschlussmotor, bei dem Feld und Anker in Reihe geschaltet sind. Während der Hauptschlussmotor mit einem enormen Anlaufmoment punktet, aber ohne Last durchgehen kann, verhält sich der Nebenschlussmotor geradezu musterschülerhaft: Er bleibt stabil .

Die Drehzahl: Eine Frage der Konstanz

Die entscheidende Eigenschaft des Nebenschlussmotors ist seine lastunabhängige Drehzahl. Vereinfacht ausgedrückt: Ob der Motor eine leichte Pumpe oder eine schwere Werkzeugmaschine antreibt – seine Drehzahl ändert sich nur minimal. In der Fachsprache spricht man von einer „harten“ oder „fallenden“ Kennlinie .

Der Grund liegt in der Konstanz des magnetischen Flusses. Da die Erregerwicklung direkt an der Spannungsquelle liegt, bleibt ihr Strom – und damit das erzeugte Magnetfeld – weitgehend stabil . Die Drehzahl eines idealen Nebenschlussmotors berechnet sich aus der Formel:

n = (U – Ia × Ra) / (k × φ)

Dabei ist U die Klemmenspannung, Ia der Ankerstrom, Ra der Ankerwiderstand, *k* eine Motorkonstante und φ der magnetische Fluss. Da φ konstant bleibt, ist die Drehzahl hauptsächlich von der Spannung abhängig – und die ist in der Regel stabil .

In der Praxis fällt die Drehzahl bei Belastung zwar leicht ab, aber dieser Abfall beträgt nur etwa 5 bis 15 Prozent – ein vernachlässigbarer Wert für die meisten Anwendungen . Das Drehmoment wiederum ist proportional zum Ankerstrom: Mehr Strom, mehr Kraft. Auch hier zeigt sich die Linearität des Systems .

Regelbarkeit: Zwei Wege zum Ziel

Die Drehzahl eines Nebenschlussmotors lässt sich auf zwei grundsätzlich verschiedene Arten beeinflussen:

1. Ankerspannungssteuerung: Ein Widerstand im Ankerkreis verringert die Spannung am Anker und senkt die Drehzahl. Das ist einfach, aber verlustreich – die Energie verpufft als Wärme .
2. Feldschwächung: Ein Widerstand im Erregerkreis schwächt das Magnetfeld. Da der Fluss φ in der Formel im Nenner steht, steigt die Drehzahl. Diese Methode ist hocheffizient, weil der Erregerstrom nur einen Bruchteil des Ankerstroms ausmacht .

Diese beiden Regelprinzipien – verlustbehaftet, aber einfach, oder effizient, aber aufwändiger – zeigen bereits das Dilemma, mit dem Ingenieure seit jeher kämpfen.

II. Die Wurzeln: Eine Erfindungsgeschichte des 19. Jahrhunderts

Die Geschichte des Nebenschlussmotors ist keine Geschichte eines einzelnen genialen Augenblicks. Sie ist vielmehr ein Geflecht aus parallelen Entwicklungen, hartnäckigen Tüftlern und dem wachsenden Bedarf einer sich industrialisierenden Welt.

Die Grundlagen: Elektromagnetismus wird nutzbar

Alles beginnt mit den fundamentalen Entdeckungen des frühen 19. Jahrhunderts. Hans Christian Ørsted wies 1820 nach, dass ein elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugt. Michael Faraday baute 1821 den ersten primitiven Elektromotor – ein historischer Moment. Doch es dauerte Jahrzehnte, bis aus diesen Laborversuchen praxistaugliche Maschinen wurden.

Ein entscheidender Schritt war die Erfindung des Elektromagneten. Erst als man starke, gezielt schaltbare Magnetfelder erzeugen konnte, wurden leistungsfähige Motoren denkbar. In den 1830er und 1840er Jahren entstanden die ersten brauchbaren Gleichstrommotoren, zunächst vor allem für den Druckereigewerbe oder als Spielerei für wohlhabende Liebhaber.

Die Geburtsstunde der Nebenschlussschaltung

Die eigentliche Idee, Erreger- und Ankerwicklung parallel zu schalten, fällt in die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts. Es war die Erkenntnis, dass man damit ein stabiles, lastunabhängiges Drehverhalten erreicht – ein Quantensprung für alle Anwendungen, die eine konstante Geschwindigkeit erforderten.

Die Pioniere dieser Entwicklung waren vor allem die großen Elektrofirmen der Zeit. Die Maschinenfabrik Ganz & Co. in Budapest spielte eine wichtige Rolle. Bereits Ende der 1880er Jahre experimentierte man dort mit Nebenschlussmotoren für Wechselstrom – ein Beleg dafür, wie früh das Prinzip bereits verstanden und weiterentwickelt wurde . Ein Patent von Otto Titus Bláthy aus dem Jahr 1889 befasst sich mit den spezifischen Problemen von Nebenschlussmotoren beim Betrieb mit Wechselstrom, insbesondere der Funkenbildung am Kommutator .

In den folgenden Jahrzehnten wurde das Prinzip theoretisch durchdrungen und praktisch verfeinert. Fachbücher wie „Die asynchronen Wechselstrommaschinen“ von Engelbert Arnold, A. Fraenckel und Jens Lassen La Cour aus dem Jahr 1912 widmeten dem „mehrphasigen Nebenschlußmotor“ ganze Kapitel . Auch in wissenschaftlichen Zeitschriften wie der Elektrotechnischen Zeitschrift (ETZ) und Elektrotechnik und Maschinenbau erschienen ab den 1900er Jahren zahlreiche Beiträge, die sich mit der Theorie, Berechnung und Konstruktion dieser Maschinen befassten .

Warum der Nebenschlussmotor? Ein Blick auf die Konkurrenz

Die Entwicklung des Nebenschlussmotors war auch eine Antwort auf die Schwächen anderer Bauarten. Der Hauptschlussmotor – einfach im Aufbau und mit gewaltigem Anzugsmoment – hatte eine fatale Eigenschaft: Ohne Last konnte er „durchgehen“, sich also bis zur Selbstzerstörung hochdrehen . Für viele Anwendungen war das inakzeptabel.

Der Nebenschlussmotor bot hier eine elegante Lösung. Seine inhärente Stabilität machte ihn zum idealen Antrieb für Werkzeugmaschinen, bei denen die Drehzahl auch unter wechselnder Last präzise eingehalten werden musste. In der Blütezeit der Gleichstromtechnik, bevor leistungselektronische Regler den Markt eroberten, waren Nebenschlussmaschinen die erste Wahl für geregelte Antriebe .

Ein erfahrener Elektrotechniker brachte es in einem Diskussionsforum auf den Punkt: „Als es noch keine leistungsfähige Elektronik gab, wurden für geregelte Antriebe fast ausschließlich Gleichstrom Nebenschlussmaschinen eingesetzt, mitunter in Fahrzeugen auch Doppelschlussmotore, zum Anfahren Reihenschluss und alle weiteren Fahrstufen Nebenschluss. Gerade mal 30 Jahre her, da liefen z.B. alle CNC Maschinen mit Gleichstrom Nebenschlussmaschinen für die Hauptspindel und die Servoantriebe waren permanent erregte DC Motoren“ .

Ein faszinierendes Beispiel für die Kreativität der Ingenieure jener Zeit waren die läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlussmaschinen, die in den 1960er Jahren in Spinnmaschinen zum Einsatz kamen. Sie regelten die Drehzahl mechanisch in Abhängigkeit von der Fadenposition – eine rein elektromechanische Lösung ohne Elektronik, die heute wie ein Wunder anmutet .

III. Die Gegenwart: Zwischen Nische und Nützlichkeit

Wer heute einen klassischen Nebenschlussmotor mit Kohlebürsten und massiver Feldwicklung sucht, wird in den meisten Neukonstruktionen nicht mehr fündig. Die Elektrotechnik hat sich weiterentwickelt. Doch das Prinzip lebt – in modernisierter Form.

Der fremderregte Gleichstrommotor als Nachfolger

Die direkte Weiterentwicklung des Nebenschlussmotors ist der fremderregte Gleichstrommotor. Hier werden Erreger- und Ankerkreis nicht nur parallel geschaltet, sondern von völlig getrennten Spannungsquellen versorgt. Das ermöglicht eine noch präzisere Regelung, denn Erreger- und Ankerspannung können unabhängig voneinander variiert werden.

Die Marktanalyse zeigt: Diese Motorenfamilie hat eine stabile Zukunft. Der globale Markt für fremderregte Gleichstrommotoren wurde 2023 auf etwa 0,93 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2032 auf 1,65 Milliarden US-Dollar wachsen – eine jährliche Steigerung von 6,59 Prozent . Allein das Segment der Nebenschlussmotoren (als Unterkategorie der fremderregten Motoren) wird für 2023 mit 0,29 Milliarden US-Dollar beziffert und soll bis 2032 auf 0,45 Milliarden US-Dollar bei einer Wachstumsrate von 6,9 Prozent wachsen .

Die Anwendungsfelder sind vielfältig:

• Industriemaschinen (Förderbänder, Robotik, Verpackungsanlagen)
• Elektrofahrzeuge (hier vor allem wegen der Effizienz und Rekuperationsfähigkeit)
• Medizingeräte (wo Präzision zählt)
• Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte 

Die Konkurrenz: Permanentmagnet und bürstenlos

Dennoch: Der klassische Nebenschlussmotor mit Bürsten hat heute starke Konkurrenz. Der Permanentmagnet-Gleichstrommotor (PMDC) ersetzt die elektrische Feldwicklung durch leistungsstarke Dauermagnete. Er ist kleiner, leichter und effizienter, weil kein Erregerstrom benötigt wird .

Noch einen Schritt weiter geht der bürstenlose Gleichstrommotor (BLDC). Er kommt ganz ohne mechanische Bürsten aus, die beim klassischen Nebenschlussmotor verschleißen und regelmäßig gewartet werden müssen. Die elektronische Kommutierung macht ihn langlebiger und wartungsärmer – ein entscheidender Vorteil in vielen Anwendungen .

Trotzdem: Der klassische Nebenschlussmotor stirbt nicht aus. In vielen Bestandsanlagen läuft er seit Jahrzehnten zuverlässig. Und in Anwendungen, die seine spezifischen Eigenschaften benötigen – konstante Drehzahl, einfache Regelbarkeit, Robustheit – wird er auch weiterhin gebaut und eingesetzt.

IV. Die Zukunft: Was kommt nach dem Nebenschluss?

Blickt man in die Kristallkugel der Antriebstechnik, zeichnen sich klare Trends ab. Der Nebenschlussmotor im klassischen Sinne wird zur Nische – aber sein Prinzip der unabhängigen Erregung lebt in neuen Formen fort.

Trend 1: Effizienz und Elektronik

Die Zukunft gehört Motoren, die sich elektronisch präzise regeln lassen und dabei maximale Effizienz bieten. Die Integration digitaler Steuerungen und Sensoren ermöglicht eine Echtzeitoptimierung des Motorbetriebs – etwas, wovon die Konstrukteure des 19. Jahrhunderts nur träumen konnten .

Trend 2: Elektromobilität als Treiber

Die Elektromobilität ist ein mächtiger Innovationsmotor. Hier geht es um Gewicht, Wirkungsgrad und Ressourcenschonung. Ein hochaktuelles Beispiel ist die Entwicklung von Motoren ohne seltene Erden. Das japanische Unternehmen Astemo hat einen Synchronreluktanzmotor für Elektrofahrzeuge vorgestellt, der vollständig auf Neodym-Magnete verzichtet .

Interessant dabei: Dieses Konzept kombiniert einen magnetunterstützten Synchronreluktanzmotor für den Hauptantrieb (mit Ferritmagneten, die gut verfügbar sind) mit einem reinen Synchronreluktanzmotor für den Nebenantrieb. Die praktische Anwendung ist für 2030 geplant . Das zeigt: Die Suche nach alternativen Erregerkonzepten – fernab teurer und geopolitish riskanter Rohstoffe – ist in vollem Gange.

Trend 3: Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft

Neben der Ressourcenfrage wird auch die Langlebigkeit wieder wichtiger. Ein Motor, der 30 Jahre läuft, ist nachhaltiger als einer, der nach fünf Jahren ersetzt werden muss. Hier haben die robusten, bewährten Techniken – auch der klassische Nebenschlussmotor – ihre Stärken. Gleichzeitig wird die Reparierbarkeit und Recyclingfähigkeit zu entscheidenden Konstruktionskriterien.

V. Fazit: Ein Prinzip für die Ewigkeit

Der Nebenschlussmotor ist mehr als ein Auslaufmodell. Er ist ein Meilenstein der Technikgeschichte und ein Lehrstück dafür, wie eine geniale Idee über Generationen hinweg die industrielle Entwicklung prägen kann.

Seine Wurzeln liegen in den Pionierjahren der Elektrotechnik, als Männer wie Bláthy, Arnold und La Cour die Grundlagen unserer elektrifizierten Welt schufen. Seine Blütezeit erlebte er im 20. Jahrhundert, als er als Standardantrieb für Werkzeugmaschinen und Industrieanlagen diente. Und seine Prinzipien leben fort – im fremderregten Gleichstrommotor, in modernen Servoantrieben und vielleicht bald in neuartigen Synchronreluktanzmaschinen für die Elektromobilität.

Die parallele Erregung von Feld und Anker, die Idee der getrennten Kreise bei gemeinsamer Spannung – dieses Grundprinzip hat sich als so robust und anpassungsfähig erwiesen, dass es alle technischen Umbrüche überdauert hat. Es wird auch die nächste Generation von Antrieben prägen, ob mit oder ohne Bürsten, mit oder ohne seltene Erden. Denn gute Ideen verschwinden nicht. Sie werden nur neu erfunden.

Quellen

1. Linker, A. (1907). Der Einphasen-Wechselstrommotor. Dinglers Polytechnisches Journal, Band 322, S. 657. 
2. WiseGuy Reports (2025). Globaler Marktforschungsbericht für separat erregte Gleichstrommotoren 2024-2032. 
3. bigdie (2022). Reihen- bzw. Nebenschlussmotor mit Wechselspannung betreiben. Elektronik-Kompendium Forum. 
4. Arnold, E., Fraenckel, A. & La Cour, J.L. (1912). Die asynchronen Wechselstrommaschinen: Zweiter Teil. Die Wechselstromkommutatormaschinen. Springer, Berlin. 
5. Power Motor (2026). From Wound Fields to Brushless: The Four DC Motor Types Driving Modern Motion Control. Shenzhen. 
6. Astemo (2026). Motor ohne seltene Erden für E-Fahrzeuge entwickelt. konstruktionspraxis. 
7. Studyflix (o.J.). Nebenschlussmotor – Ersatzschaltbild & Aufbau. 
8. Benischke, G. (1920). Nebenschlußmotoren. In: Die asynchronen Wechselfeldmotoren. Springer, Berlin, Heidelberg. 
9. Baidu Baike (2026). 并励直流电机 (Nebenschluss-Gleichstrommotor).