The most main wall insulations of rotating electrical high voltage machines consists of several layers of wound mica tape impregnated with epoxy resins. Methylhexahydrophthalic anhydride and Hexahydrophthalic anhydride are the state-of-the-art curing agents in epoxy insulations and are therefore essential components of the insulation system. Both anhydrides were proposed to the candidate list of Substances of Very High Concern and are therefore part of the European REACH authorization process. The prohibition or restricted use of both anhydrides in Europe in the future is possible and puts high pressure on the European manufacturers of electrical devices. Possible substitutes are available, but have to be qualified e.g. with respect to their dielectric properties. Hence, this paper compares several insulating resin systems with and without anhydride curing agents regarding their dielectric loss behavior. The results reveal that the curing agent has a measurable effect on the dielectric losses. Furthermore, the investigated anhydride-free insulation systems are a viable substitute at least with regard to their dielectric losses.

Dieser Beitrag stellt die Mixed-Reality-in-the-Loop Simulation (MRiLS) zur Schulung technischer Fachkräfte im Maschinen- und Anlagenbau vor. Die MRiLS koppelt die aus dem Engineering bereits vorhandenen Modelle der Hardware-in-the-Loop Simulation (HiLS) mit Visualisierungs- und Interaktionsmethoden der Mixed Reality (MR) und integriert dadurch den Nutzenden und dessen Verhalten sowie die reale Umgebung vollständig in den Simulationskreislauf. Der Beitrag thematisiert neben der notwendigen Middleware zur Kopplung der HiLS mit der MR-Umgebung auch die Steuerungsbelastung durch Multiuser-Zugriffe. Die Funktionsfähigkeit des vorgestellten Konzepts wird anhand eines ausgewählten beispielhaften Automatisierungssystems belegt. Für das Automatisierungssystem wird der Aufbau der MRiLS sowie das Konzept für den Ablauf einer Schulung mittels MRiLS vorgestellt.

Die Ausgangslage und das Entwicklungspotenzial der deutschen und europäischen Industrie können für diese Kernkomponente des Antriebsstrangs von E-Fahrzeugen insgesamt positiv eingeschätzt werden. Die Unternehmen in Deutschland verfügen über einen großen Erfahrungsschatz aus der konventionellen Antriebstechnik in Kombination mit jahrzehntelanger Entwicklungs- und Produktionserfahrung bei elektrischen Maschinen für andere Anwendungen. Die in Deutschland bestehende Investitions- beziehungsweise Anlagenbasis für die aktuellen Bedarfe entlang der Wertschöpfungskette elektrischer Maschinen ist weitestgehend als sehr gut einzuschätzen. Für die Produktion elektrischer Maschinen für xEV kann das gewachsene Netzwerk der deutschen Automobilindustrie zum Großteil weiterhin genutzt werden. Etablierte Partnerschaften und optimierte Lieferketten können bestehen bleiben. Die bestehende Personalbasis kann aufgrund der fachlichen Nähe zu konventionellen Industriebereichen problemlos für die meisten Wertschöpfungsschritte rund um die elektrische Maschine qualifiziert werden. Um die Vorreiterrolle der deutschen Automobilindustrie bei elektrischen Maschinen auch zukünftig zu sichern, die Wettbewerbsfähigkeit weiter auszubauen und die Nachhaltigkeit zu stärken, bestehen punktuell Handlungsbeziehungsweise Optimierungsbedarfe entlang der Wertschöpfungskette für einzelne Rohstoffe und Komponenten, insbesondere in Bezug auf die Versorgungssicherheit bei Seltenen Erden und Seltene-Erden-Permanentmagneten sowie auf das Recycling der elektrischen Maschinen. Der Großteil der Roh- und Werkstoffe für die Produktion elektrischer Maschinen kann durch bereits etablierte Wertschöpfungsnetzwerke und Lieferketten beschafft werden. Für wenige Spezialwerkstoffe, wie zum Beispiel Flächenisolierstoffe mit hoher Wärmebeständigkeit, bestehen punktuelle Abhängigkeiten aufgrund von Patenten und Investitionsvorsprüngen ausländischer Unternehmen. Die Produktion dieser Werkstoffe in Europa sollte gefördert werden. Im Bereich der zentralen Komponenten nimmt die deutsche Industrie für die Bauteile des klassischen Maschinenbaus eine Technologieführerrolle ein. Für die Entwicklung und Produktion der Komponenten Elektrobleche, Leiter beziehungsweise Wicklungen in Stator und Rotor, Verguss- beziehungsweise Füllmaterialien und Isolation ist Deutschland im weltweiten Wettbewerb auf Augenhöhe. Vereinzelte Aufholbedarfe bestehen etwa zu asiatischen Preisführern für die Produktion von Elektroblechen. Hier sind unter anderem Investitionen in moderne, leistungsfähige Anlagen erforderlich. Bei zunehmendem Volumen von elektrischen Maschinen für Automobilanwendungen ist ein Ausbau der vorhandenen Investitionsbasis notwendig, um den Automatisierungsgrad zu erhöhen. Die Lage für die Versorgung mit Seltenen Erden und Seltene-Erden-Permanentmagneten ist als kritisch einzustufen. Es besteht eine weltweite Abhängigkeit von chinesischen Lieferanten. Die Versorgung muss etwa über die Erschließung von Rohstoffabbaugebieten außerhalb von China, verstärktes Recycling von Seltenen Erden aus alten elektrischen Maschinen und den Ausbau der europäischen Produktion von Permanentmagneten in Europa gesichert werden. Zudem müssen alternative beziehungsweise disruptive Technologien weiter erforscht werden, die ohne oder mit erheblich weniger Seltenen Erden die gleiche Magnetwirkung erzielen und damit den Rohstoffbedarf reduzieren. Im Hinblick auf die wissenschaftliche Basis sowie das Entwicklungs- und Produktions-Know-how haben asiatische Wettbewerber einen Vorsprung, den es aufzuholen gilt. Unter Berücksichtigung des Bedarfes an höherer Leistungsklassen für schwere LKW, Bahn, Luft- und Schiffsverkehr ist der Forschungsbereich in Richtung neue Architekturen der Elektromotoren zu verstärken. Skalierung aus dem Automobilbereich sind nicht ohne weiteres zielführend, insbesondere mit Hinblick auf Optimierungskriterien Bauraum und Gewicht. [aus Executive Summary]:Executive Summary 1 Hintergrund und Vorgehensweise 2 Das Wertschöpfungsnetzwerk zur Produktion elektrischer Maschinen: Status Quo und Handlungsfelder Betrachtung entlang der Wertschöpfungstiefe (spaltenweise) Rohstoffe und Werkstoffe Komponenten und Hauptbauteile Antriebssystem und Anwendung Recycling Betrachtung entlang der Wertschöpfungsinhalte (zeilenweise) Wissenschaftliche Basis Entwicklungs- und Produktions-Know-how Marktzugang Personalakquise und -entwicklung Bestehende und aufzubauende Investitionsbasis Geschäftsmodelle und Investitionsbereitschaft Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit 3 Handlungsbedarfe Seltene Erden und Permanentmagnete Recycling 4 Fazit 5 Anhang Glossar und Abkürzungsverzeichnis Impressum / With regard to this key drivetrain component of electric vehicles, the starting position and the development potential of the German and European industries can be described as positive. Businesses in Germany have got a wealth of experience in conventional drive technology, combined with decades of experience in developing and manufacturing electric machines for other applications. The existing investment base in Germany for the current needs along the value chain for electric machines can largely be considered to be very good. For the most part, the evolved network of the German automotive industry can be continued to be used for the production of electric machines for xEV. Established partnerships and optimised supply chains can remain. Due to technical similarities with conventional industry sectors, existing employees can easily be trained for most of the value added steps in the context of electric machines. In order to further secure the leading role of the German automotive industry in the area of electric machines, to continue to develop its competitivity and to strengthen its sustainability, there is a need for targeted action and/or optimisation at various points along the value chain for individual raw materials and components, in particular with regard to the security of supply for rare earths and rare-earth permanent magnets as well as the recycling of electric machines. The lion share of the raw and processed materials required for the production of electric machines can be procured via established value networks and supply chains. For some special materials, e.g. high-temperature resistant surface insulating materials, there are specific dependencies due to patents and investment advantages of foreign companies. The production of these materials in Europe is to be supported. In the area of key components, the German industry plays a prominent role for elements of traditional mechanical engineering. In terms of development and production of components such as electrical sheets, conductors or winding in the stator and the rotor, casting or filling materials and insulation, Germany is competing on an equal footing internationally. In isolated cases, there is a need to catch up e.g. with Asian price leaders for the production of electrical sheets. This requires, among other things, investment in modern, high-performance equipment. As the volume in electric machines for automotive applications increases, the existing investment basis needs to be expanded in order to achieve a higher level of automation. The situation for the supply of rare earths and rare-earth permanent magnets can be classed as critical.:Executive Summary 1 Hintergrund und Vorgehensweise 2 Das Wertschöpfungsnetzwerk zur Produktion elektrischer Maschinen: Status Quo und Handlungsfelder Betrachtung entlang der Wertschöpfungstiefe (spaltenweise) Rohstoffe und Werkstoffe Komponenten und Hauptbauteile Antriebssystem und Anwendung Recycling Betrachtung entlang der Wertschöpfungsinhalte (zeilenweise) Wissenschaftliche Basis Entwicklungs- und Produktions-Know-how Marktzugang Personalakquise und -entwicklung Bestehende und aufzubauende Investitionsbasis Geschäftsmodelle und Investitionsbereitschaft Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit 3 Handlungsbedarfe Seltene Erden und Permanentmagnete Recycling 4 Fazit 5 Anhang Glossar und Abkürzungsverzeichnis Impressum

Machine tool components are widely used in many industrial applications. In accordance with their usage, a reliable health monitoring system is necessary to detect defects in these components in order monitor machinery performance and avoid malfunction. Even though several techniques have been reported for fault detection and diagnosis, it is a challenging task to implement a condition monitoring system in real world applications due to their complexity in structure and noisy operating environment. The primary objective of this thesis is to develop novel intelligent algorithms for a reliable fault diagnosis of machine tool components. Another objective is to use Micro Electro Mechanical System (MEMS) sensor and interface it with Raspberry pi hardware for the real time condition monitoring. Primarily knowledge based approach with morphological operators and Fuzzy Inference System is proposed, the e˙ectiveness of this approach lies in the selection of structuring elements(SEs). When this is evaluated with di˙erent classes of bearing fault signals, it is able to detect the fault frequencies e˙ectively. Secondarily, An analytical approach with multi class support machine is proposed, this method has uniqueness of learning on its own with out any prior knowledge, the e˙ectiveness of this method lies on selected features and used kernel for converging. Results have shown that RBF (Radial Bias Function) kernel, which is commonly known as gauss kernel has good performance in identifying faults with less computation time. An idea of prototyping these methods has triggered in using Micro Electro Mechanical System (MEMS) sensor for data acquisition and real time Condition Monitoring. LIS3DH accelerometer sensor is used for the data acquisition of spindle for capturing high frequency fault signals. The measured data is analyzed and compared with the industrial sensor k-shear accelerometer type 8792A.

Data centers hosting internet-scale services consume megawatts of power. Mainly for cost reasons but also to appease environmental concerns, data center operators are interested to reduce their use of energy. This thesis investigates if and how hardware virtualization helps to improve the energy efficiency of modern cloud data centers. Our main motivation is to power off unused servers to save energy. The work encompasses three major parts: First, a simulation-driven analysis to quantify the benefits of known reservation times in infrastructure clouds. Virtual machines with similar expiration times are co-located to increase the probability to power down unused physical hosts. Second, we propose and prototyped a system to deliver truly on-demand cloud services. Idle virtual machines are suspended to free resources and as a first step to power off the physical server. Third, a novel block-level data synchronization tool enables fast and efficient state replication. Frequent state synchronization is necessary to prevent data unavailability: powering down a server disables access to the locally attached disks and any data stored on them. The techniques effectively reduce the overall number of required servers either through optimized scheduling or by suspending idle virtual machines. Fewer live servers translate into proportional energy savings, as the unused servers must no longer be powered.

This paper provides an overview of the challenges and possibilities of the integration of electric drives into diesel-hydraulic excavators. Due to the drivers of emission reduction, the use of renewable energies and more energy efficient systems, a global push leads to the integration of electric drives in excavators. In mobile machinery such as excavators, new possibilities and challenges of the adaptation of the drive train and energy storage arise. Rotational actuators can be powered by direct electric drives to avoid losses of the hydraulic system. Adapted hydraulic system topologies enable recuperation and reduce throttling losses in hydraulic systems. Variable and overall higher electric motor speeds reduce the size of the electric and hydraulic components and enable operation in more efficient operating points. To evaluate possible changes to the traditional hydraulic excavator systems, a simulation model is built and the proposed adaptations are implemented. The paper concludes with the evaluation of the proposed system changes and an outlook for further possibilities of hydraulic system adaptions in relation to the electric drive.

aus dem Text: 'The term „industry 4.0“ describes the transition from a classic value-added chain to dynamic value-added networks. It is driven by four main design principles:  interconnection of machines and humans  information transparency  technical assistance to support humans  decentralized decisions This approach and its connected technologies, like IoT or cloud computing, enhance in the context of industrial production further flexibility and an increase in productivity through growing self-organisation and interlocking with logistics and planning processes. Extensive activities can be recorded in this field.

Independent metering valve systems open up for more flexibility because of the ability to control meter in and meter out flow individually, thus enabling many possibilities to adapt the actuator s behaviour to the user´s needs without altering any hardware. Furthermore, with alternative flow modes significant energy savings are possible. In many applications like excavators smooth switching between flow modes is required, a demand the market does not provide a satisfying solution for yet. Here, an approach using a short circuit path for smooth switching has been developed. The control algorithm hands over the volume flow from one path to another continuously depending on the current actuator load. Due to the flexible software structure the developed control algorithm can be applied to a very broad variety of independent metering valve layouts. Simulation results are promising and currently the solution is undergoing test rig evaluation.

The increasing propagation of power electronics technologies and the related operational equipment such as inverter-fed drives and solid-state transformers in electrical grids lead to growing harmonic distortion of the voltage waveform. Harmonics modify the shape of a voltage waveform but also affect the peak voltage despite constant RMS voltage. Resulting from this, it was previously found that harmonics not only have an influence on the partial discharge patterns and characteristics but also the lifetime of model insulations. The epoxy-mica main wall insulation of rotating electrical machines is partial discharge-resistant to certain extent. Nonetheless, severe production faults should be detected by partial discharge measurements as they may lead to accelerated ageing. The purpose of this contribution is to investigate the impact of harmonics on the partial discharge characteristics of the insulation system of rotating electrical machines in general and especially on a test object with an artificial void fault. An assessment of the partial discharge pattern and apparent charge measurement is given by analyzing the characteristics to harmonic waveform parameters that incoporate peak alteration and shape modification. It is shown that the voltage shape and gradients play a subordinate role compared to the voltage peak altering effect of harmonics. The effects are more pronounced with the test object with an artificially introduced fault.

Die Arbeit stellt einen inhaltlichen Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion im Energiebereich dar, ordnet sich in den Forschungsstrang der Energy-Analysis ein und dient der politischen Entscheidungsvorbereitung bei Ungewissheit. Folgenden Fragen wird für die deutsche Ebene im globalen Kontext vornehmlich nachgegangen: - Welchen Kriterien muss ein zukunftsfähiges Energiesystem genügen, mit welchen Technologien und Strategien lässt es sich innerhalb welcher Zeiträume realisieren" - Wie handeln wichtige Akteure und welche Maßnahmen sind nötig" - Sind internationalen Kooperationen notwendig und nach welchen Leitlinien müssen diese gestaltet werden" Die Methode der Methode Energy-Analysis wird zudem durch die Integration aller diskutierten Nachhaltigkeitsdimensionen weiterentwickelt und aktuellen Diskussionen angepasst. Entstanden ist die Arbeit in einem Team des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt, Energie und muss im Kontext der anderen Arbeiten gesehen werden. Zunächst werden so genannte präventive Technologiebewertungen wichtiger technologischer Strategien vorgenommen. Dabei finden Methoden wie Ökobilanzierungen, Systemanalysen, Szenarioanalysen und ökonomische Betrachtungen Anwendung. Daran anschließend erfolgt die Analyse von Technologielinien des Energiebereichs. Diese werden anhand technischer, ökologischer, ökonomischer und sozialer Kriterien in Bezug auf die zuvor festgelegten Ziele bewertet. Der Kern der Untersuchung besteht in dem Durchführen einer systemanalytischen Untersuchung und dem Erstellen von Energieszenarien auf deutscher und globaler Ebene. Es wird damit u.a. der Frage nachgegangen, wie Klimaschutzziele zu erreichen sind. Auf den Szenarien aufbauend erfolgt eine tiefer gehende Betrachtung zweier Teilbereiche, denen eine entscheidende Rolle zukommen wird (Biomasse, Solarkooperation mit Nordafrika). Methodisch werden diese Bereiche aus akteursorientierter und systemischer Perspektive analysiert und daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.