TY - JOUR A1 - Sturm, Sebastian A1 - Paulus, Johannes A1 - Kempkes, Joachim T1 - Ermittlung der Widerstandsverluste in einem Energieseekabel mittels FEM JF - FHWS Science Journal N2 - Es werden die in Schirmung und Mantelung (Armierungsdrähte) auftretenden Verluste in einem Energieseekabel mit einem Leiterquerschnitt von 1200 mm2 mittels FEM simuliert und den nach IEC 60287-1-1 kalkulierten gegenübergestellt. Dabei wird zunächst die Kalkulation der Verluste nach IEC Norm aufgezeigt, anschließend der Aufbau und die relevanten Stoffeigenschaften des Simulationsmodells erläutert. Die anhand der FEM Simulation berechneten Verluste sind im Gesamten um etwa 25 % geringer als nach IEC Norm. In Armierungsdrähten betragen die berechneten Verluste lediglich ein Drittel der nach IEC Norm kalkulierten. KW - Electromobility KW - Energy Engineering KW - FEM Simulation KW - Energieseekabel KW - Widerstandsverluste Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:863-opus-433 VL - 1 IS - 2 SP - 79 EP - 87 CY - Würzburg ER - TY - JOUR A1 - Krämer, Andreas A1 - Kempkes, Joachim T1 - Modellierung und Simulation von nichtlinearen Reibungseffekten bei der Lageregelung von Servomotoren JF - FHWS Science Journal N2 - Die steigenden Ansprüche an die Positioniergenauigkeit von Servomotoren macht es nötig, dass immer mehr im System auftretende Effekte berücksichtigt werden müssen. Einer dieser Effekte ist die Reibung, die sich als ein nichtlinearer Einfluss auf die Regelgüte auswirkt. Um diese genau analysieren zu können, wird sie zunächst durch ein Modell abgebildet und anschließend simuliert. Hierfür gibt es unterschiedliche Modellansätze, die hier vorgestellt werden sollen. Zudem werden auch Hinweise zu deren Implementierung gegeben. Abschließend wird die Auswirkung der Reibung in einem Antriebssystem auf die Regelgüte anhand von Simulationsergebnissen analysiert. KW - Electromobility KW - Energy Engineering KW - Stribeck-Kurve KW - LuGre-Modell KW - Reibung Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:863-opus-443 VL - 1 IS - 2 SP - 47 EP - 57 CY - Würzburg ER - TY - CHAP A1 - Oberdorf, Felix A1 - Moros, Sebastian A1 - Kempkes, Joachim ED - of Pécs, University T1 - MATLAB based automated and parameterized 3D-FEA modeling in ANSYS Maxwell T2 - 35th international Conference Science in Practice (SIP) Y1 - 2017 SN - 978-963-429-131-2 SP - 19 EP - 20 ER - TY - CHAP A1 - Müller, Marcel A1 - Heilmann, Marcel A1 - Herranz Gracia, Mercedes A1 - Kempkes, Joachim A1 - Häfner, Martin A1 - Becher, Manuel ED - Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., T1 - Consideration of the influence of manufacturing tolerances in the design process of electrical machines using the example of a permanent magnet synchronous machine N2 - The production process of electrical machines is subject to manufacturing and material tolerances. These tolerances have an influence on both, the mean torque and the torque ripple. Consequently, they exert an active influence on the speed-torque map (operating points), as well as the equivalent circuit diagram parameters for a permanent magnet synchronous machine, and the operational behavior (efficiency, noise development) of the electrical machine. In addition to striving lower costs, there is a growing emphasis on achieving higher energy efficiency. Thus, an accurate prediction of machine parameters is still essential during the early development process, despite manufacturing-related deviations. In this study, the prediction of machine parameters is demonstrated using the example of a PMSM. KW - manufacturing and material tolerances KW - reduced order model KW - Maximum Torque per Ampere KW - Monte Carlo Simulation KW - Sensitivity Analysis Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:863-opus-47594 ER - TY - CHAP A1 - Kempkes, Joachim A1 - Wolz, C. A1 - Greger, M. A1 - Wuchner, B. A1 - Schäfer, U. T1 - Calculation of nonlinear Flux Linkage and Torque for Permanent Magnet DC Motors T2 - IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC) Y1 - 2015 ER - TY - CHAP A1 - Kempkes, Joachim A1 - Wolz, C. A1 - Wuchner, B. A1 - Greger, M. A1 - Schäfer, U. T1 - A virtual rapid analysis model for DC motors with single tooth windings T2 - XXI International Conference on Electrical Machines (ICEM) Y1 - 2014 SP - 38 EP - 44 ER - TY - CHAP A1 - Kempkes, Joachim A1 - Wolz, Christoph A1 - Ackva, Ansgar A1 - Schäfer, Uwe T1 - Nichtlineare Berechnung von permanentmagneterregten Gleichstrommotoren mit konzentrierten Wicklungen BT - Antriebssysteme 2013: Elektrik, Mechanik und Hydraulik in der Anwendung T2 - Vorträge der 4. VDE/VDI-Tagung vom 17. bis 18. September 2013 in Nürtingen Y1 - 2013 PB - VDE CY - Berlin ER - TY - CHAP A1 - Kempkes, Joachim ED - Hering, E. ED - Martin, R. ED - Gutekunst, J. ED - Kempkes, Joachim T1 - Elektrische Energieversorgung T2 - Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer, VDI-Buch Y1 - 2012 UR - http://permalink.bibkatalog.de/BV039968461 SN - 978-3-642-12880-6 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ET - 2 ER - TY - CHAP A1 - Kempkes, Joachim ED - Hering, E. ED - Martin, R. ED - Gutekunst, J. ED - Kempkes, Joachim T1 - Elektrische Maschinen T2 - Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer, VDI-Buch Y1 - 2012 UR - http://permalink.bibkatalog.de/BV039598835 SN - ISBN 978-3-642-12880-6 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ET - 2 ER - TY - CHAP A1 - Kempkes, Joachim ED - Hering, E. ED - Martin, R. ED - Gutekunst, J. T1 - Elektronische Regler T2 - Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Springer-Lehrbuch Y1 - 2014 UR - http://permalink.bibkatalog.de/BV041900397 SN - ISBN 978-3642054983 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ET - 6 ER - TY - CHAP A1 - Kempkes, Joachim ED - Hering, E. ED - Kempkes, Joachim ED - Martin, R. ED - Gutekunst, J. T1 - Antriebstechnik T2 - Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer - VDI Buch Y1 - 2012 UR - http://permalink.bibkatalog.de/BV039598835 SN - ISBN 978-3-642-12880-6 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ET - 2 ER - TY - CHAP A1 - Wolz, Christoph A1 - Wüchner, Benjamin A1 - Greger, Maximilian A1 - Kempkes, Joachim A1 - Schäfer, Uwe T1 - A virtual rapid analysis model for DC motors with single tooth windings T2 - Electrical Machines (ICEM), 2014 International Conference on Y1 - 2014 SN - 978-1-4799-4389-0 U6 - https://doi.org/10.1109/ICELMACH.2014.6960156 SP - 38 EP - 44 ER - TY - CHAP A1 - Moros, Sebastian A1 - Tenner, Stephan A1 - Kempkes, Joachim A1 - Schäfer, Uwe T1 - The influence of saturation on eddy currents in form-wound windings of electrical machines T2 - 2020 International Conference on Electrical Machines (ICEM) Y1 - 2020 SN - 978-1-7281-9945-0 U6 - https://doi.org/10.1109/ICEM49940.2020.9270894 SP - 1601 EP - 1607 ER - TY - CHAP A1 - Moros, Sebastian A1 - Kempkes, Joachim A1 - Tenner, Stephan T1 - Numerical Calculation of End-Coil’S Leakage Inductance for Concentrated and Hairpin Windings T2 - 2019 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC) Y1 - 2019 SN - 978-1-5386-9350-6 U6 - https://doi.org/10.1109/IEMDC.2019.8785365 SP - 1144 EP - 1150 ER - TY - CHAP A1 - Oberdorf, Felix A1 - McFall, Kevin A1 - Moros, Sebastian A1 - Kempkes, Joachim T1 - A Gradient Descent Based Method For Maximum Efficiency Calculation T2 - 2018 International IEEE Conference and Workshop in Óbuda on Electrical and Power Engineering (CANDO-EPE) Y1 - 2018 SN - 978-1-7281-1154-4 U6 - https://doi.org/10.1109/CANDO-EPE.2018.8601126 SP - 201 EP - 206 ER - TY - JOUR A1 - Wolz, Christoph A1 - Kempkes, Joachim A1 - Ackva, Ansgar A1 - Schäfer, Uwe T1 - Nichtlineare Berechnung von permanentmagneterregten Gleichstrommotoren mit konzentrierten Wicklungen JF - FHWS Science Journal N2 - Steigende Anforderungen an Hilfsantriebe im Automotive-Bereich verlangen im Hinblick auf Energie- und Kosteneffizienz innovative Berechnungsmethoden des magnetischen Kreises. Der magnetische Kreis moderner Permanentmagnet-Gleichstrommotoren kleiner Leistung weist ein signifikantes Sättigungsverhalten auf. Er ist derart ausgelegt, dass die von den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Feldstärken nicht wie üblich dominieren, sondern die bestromten Ankerspulen vergleichbare Feldstärken erzeugen. Lineare Berechnungen mit konstanten Permeabilitäten bzw. Induktivitäten führen zu nicht mehr akzeptablen Ungenauigkeiten. Mittels transienter FEM-Simulationen ist es möglich die jeweiligen Flüsse in den Zahnspulen in Abhängigkeit von der Ankerposition und den Spulenströmen zu bestimmen. Für kurze Motorlängen sind grundsätzlich 3D-FEM-Berechnungen nötig. Es wurde ein Modellansatz gefunden, mit dem der Einsatz von 3D-FEM-Rechnungen stark reduziert und die Überlagerung der Flüsse in jedem Zahn zuverlässig und schnell beschrieben werden können. Dadurch kann die Rechen- und Entwicklungszeit erheblich reduziert werden. KW - Electromobility KW - Energy Engineering KW - nichtlinearer magnetischer Kreis KW - Überlagerung magnetischer Felder KW - Modellbildung Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:863-opus-457 VL - 1 IS - 2 SP - 89 EP - 98 CY - Würzburg ER - TY - CHAP A1 - Schuler, Max A1 - Herranz Gracia, Mercedes A1 - Kempkes, Joachim A1 - Heilmann, Marcel ED - Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., T1 - PyEMMO - a Python based software for the finite element modelling of electrical machines in ONELAB T2 - 15. International conference on electric vehicle drives and e-mobility N2 - Multi-objective optimizations are almost essential in the design process of electrical machines due to constantly increasing requirements for efficiency and power density. In this context, open-source simulation software offers the possibility to parallelize calculations free of license costs and thus to achieve a reduced calculation time. This paper presents the software project PyEMMO (Python Electrical Machine Modeling in ONELAB) for the finite element simulation of electrical machines in the open source program ONELAB. The object-oriented program structure and the objectives of the project are the main focus. Furthermore, the latest features are discussed, which include the geometry definition via a toolbox system, the simulation data interface based on the JSON file format and the calculation of iron losses. N2 - Multizieloptimierungen sind im Designprozess elektrischer Maschinen aufgrund stetig steigender Anforderungen an Wirkungsgrad und Leistungsdichte nahezu unabdingbar. Dabei bietet Open-Source Simulationssoftware die Möglichkeit lizenzkostenfrei Berechnungen zu parallelisieren und somit eine reduzierte Berechnungszeit zu erreichen. Dieser Beitrag stellt das hierfür initiierte Softwareprojekt PyEMMO (Python Electrical Machine Modeling in ONELAB) für die Finite-Elemente-Simulation elektrischer Maschinen im Open-Source-Programm ONELAB vor. Die objektorientierte Programmstruktur und die Ziele des Projekts stehen hierbei im Vordergrund. Des Weiteren wird auf den aktuellen Funktionsumfang eingegangen, welcher unter anderem die Geometriedefinition über ein Baukastensystem, das Simulationsdateninterface basierend auf dem JSON-Dateiformat und die Berechnung der Eisenverluste beinhaltet. KW - Open-Source KW - Finite-Elemente-Simulation KW - FEA KW - finite element analysis KW - electrical machines KW - finite element modeling KW - Open-Source software KW - Simulation software KW - ONELAB KW - Gmsh KW - GetDP Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:863-opus-55489 ER - TY - CHAP A1 - Heilmann, Marcel Norbert A1 - Steckel, Richard A1 - Schuler, Max A1 - Keller, Daniel A1 - Gracia, Mercedes Herranz A1 - Kempkes, Joachim T1 - Improved Calculation of the Force Density in the Air Gap of a Squirrel Cage Induction Machine for NVH Simulation T2 - 2024 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM) Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1109/SPEEDAM61530.2024.10609211 SP - 812 EP - 818 PB - IEEE ER - TY - JOUR A1 - Pinto, Diogo E. A1 - Pop, Adrian-Cornel A1 - Myrria, Gustavo A1 - Kempkes, Joachim A1 - Gyselinck, Johan T1 - Vibration analysis of delta-connected PMSMs using lookup table-based modelsInfluence of the 0-sequence component JF - IEEE transactions on industrial electronics Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1109/TIE.2021.3097607 SN - 0278-0046 SP - 1 EP - 1 ER - TY - CHAP A1 - Wolz, Christoph A1 - Greger, Maximilian A1 - Wüchner, Benjamin A1 - Kempkes, Joachim A1 - Schäfer, Uwe T1 - Calculation of nonlinear flux linkage and torque for permanent magnet DC motors T2 - Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 2015 IEEE International Y1 - 2015 SN - 978-1-4799-7941-7 U6 - https://doi.org/10.1109/IEMDC.2015.7409052 SP - 147 EP - 153 ER -