MORTIGAMA - Mortaring und Isogeometrische Analyse für elektrische Maschinen

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Schöps
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Mathematik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439318174

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Dieses Projekt schlägt die Simulation elektrischer Maschinen mit einer speziellen Spline- bzw. NURBS-basierten Variante der finiten Elementen vor, der sogenannten isogeometrischen Analyse. Dieser neuartige Ansatz verspricht genaue Lösungen mit wenigen Freiheitsgeraden und erlaubt durch die Spline-Parametrisierung elegant Geometrieanderungen abzubilden, z.B. im Rahmen von Unsicherheitsquantifizierung und Formoptimierung einer Maschine. Die Bewegung des Rotors wird mittels Mortaring im Rahmen einer Sattelpunktsformulierung umgesetzt. Es werden neuartige Ansätze mit Splines und Spektralelementen vorgeschlagen, sowie feldtheoretisch und praktisch untersucht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• On the Stability of Harmonic Coupling Methods with Application to Electric Machines. Mathematics in Industry, 117-125. Springer International Publishing.
  Egger, H.; Harutyunyan, M.; Merkel, M. & Schöps, S.
  
• Shape Optimization of Rotating Electric Machines Using Isogeometric Analysis. IEEE Transactions on Energy Conversion, 36(4), 2683-2690.
  Merkel, Melina; Gangl, Peter & Schops, Sebastian
  
• On torque computation in electric machine simulation by harmonic mortar methods. Journal of Mathematics in Industry, 12(1).
  Egger, Herbert; Harutyunyan, Mané; Löscher, Richard; Merkel, Melina & Schöps, Sebastian
  
• Torque Computation With the Isogeometric Mortar Method for the Simulation of Electric Machines. IEEE Transactions on Magnetics, 58(9), 1-4.
  Merkel, Melina; Kapidani, Bernard; Schops, Sebastian & Vazquez, Rafael
  
• Tree–cotree decomposition of isogeometric mortared spaces in H(curl) on multi-patch domains. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 395, 114949.
  Kapidani, Bernard; Merkel, Melina; Schöps, Sebastian & Vázquez, Rafael
  
• Low-Frequency Stabilization of Dielectric Simulation Problems With Conductors and Insulators. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 30(6), 2609-2616.
  Balian, Devin; Merkel, Melina; Ostrowski, Jörg; De Gersem, Herbert & Schöps, Sebastian
  
• Arbitrary order spline representation of cohomology generators for isogeometric analysis of eddy current problems. Advances in Computational Mathematics, 50(5).
  Kapidani, Bernard; Merkel, Melina; Schöps, Sebastian & Vázquez, Rafael