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M.Sc. Janna Hofmann

Gruppenleiterin Elektromobilität
Bereich: Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung
Sprechstunden: Nach Vereinbarung
Raum: 014, Geb. 50.36
Tel.: +49 721 608 28285
Fax: +49 721 608 28284
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Campus Süd



M.Sc. Janna Hofmann

Forschungs- und Arbeitsgebiete:

  • Elektromaschinenbau
  • Wickeltechnik
  • Produktionstechnik für die Elektromobilität

 

Allgemeine Aufgaben:

 

Projekte:

  • ProMoS - Umformtechnisch unterlagerte Prozessmodellierung des Linearspulenwickelprozesses

 

Versuchsstände:

 

Lebenslauf:

seit 12/2017 Gruppenleiterin im Bereich Elektromobilität in der Gruppe Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung
seit 09/2015 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik (wbk) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
2009 - 2015 Studium des Maschinenbaus am Karlsruher Institut für Technologie

 

Veröffentlichungen

[ 1 ] Sell-Le Blanc, F.; Hofmann, J.; Simmler, R. & Fleischer, J. (2016), „Coil winding process modelling with deformation based wire tension analysis“, CIRP Annals - Manufacturing Technology, Band 1, S. 65-68. 10.1016/j.cirp.2016.04.037
Abstract:
For electric motors, the stator designs with tooth coils are predominant. Due to their noncircular shape, the tooth coils display a challenge for highly productive winding processes with a low coil resistance. With the use of a process model a prediction of the central process parameters, like the wire tension, can be achieved. This model consists of a wire deformation based multi-body-dynamic simulation, measurements and analytic model aspects which were validated at a test stand. It can be used to optimize controller and actuator designs for wire tension control systems and enables higher winding speeds and winding quality.

[ 2 ] Hofmann, J. & Urban, N. (2016), „Industrie 4.0 im Elekromaschinenbau“, industrieanzeiger, S. 28-29.
Abstract:
Auf der Hannover Messe 2016 wurde das Leitthema „Industrie 4.0“ durch zahlreiche Aussteller mit ihren Show-Cases eindrucksvoll repräsentiert. So war es nicht verwunderlich, dass auch bei vielen Herstellern elektrischer Antriebstechnik im Rahmen der Leitmesse Industrial Automation ein Fokus auf diesem Themengebiet lag.

[ 3 ] Hofmann, J.; Sell-Le Blanc, F.; Krause, M.; Wirth, F. & Fleischer, J. (2016), „Simulation of the Assembly Process of the Insert Technique for Distributed Windings“. Proceedings of 6th International Electric Drives Production Conference (E|DPC), Hrsg. IEEE, S. 144-148.
Abstract:
As the efficiency of electric power trains in hybrid electric vehicles should be increased and at the same time the manufacturing costs reduced, different motor designs and production concepts need to be considered. Because of the nearly sinusoidal magnetic field inside, the stator design with distributed windings, which is typically produced with the insert technique, is technically preferred. The insert technique offers a high productivity because the complete winding assembling process can be done in one step. This results in the fact, that nearly 80% of all electric motors worldwide have distributed windings. In order to enhance the possibilities for distributed windings with the insert technique, the current fill factor needs to be improved. Due to the fact that the actual wire placement cannot be measured und thus not optimized, a simulative approach with a multi-body simulation is used to understand the process interactions between the wires, the stator groove and the tool. This approach will be presented in this paper.

[ 4 ] Fleischer, J.; Haag, S. & Hofmann, J. . (2017), „Quo Vadis Wickeltechnik?“. Eine Studie zum aktuellen Stand der Technik und zur Recherche zukünftiger Trends im Automobilbau.
Abstract:
Die Elektromobilität hat nicht zuletzt durch die hohen Klimaziele der Bundesregierung und die jüngsten Abgasskandale deutscher OEMs sowie den damit verbundenen strategischen Neuausrichtungen hin zu vollelektrischen Fahrzeugen in hohen Stückzahlen eine intensive und dynamische Entwicklung angenommen. Dabei wird sich mit steigender Zahl der zu produzierenden Elektrofahrzeuge sowohl der Zulieferermarkt als auch der Herstellermarkt in den nächsten zehn Jahren stark wandeln. Die Kernkomponente des konventionellen Antriebsstranges – der Verbrennungsmotor – wird dabei durch einen oder mehrere Elektromotoren ersetzt bzw. ergänzt. Elektromotoren werden seit über 100 Jahren für die unterschiedlichsten Anwendungsfelder in Industrie und Konsumprodukten gefertigt. Allerdings stehen die Hersteller der Komponenten eines E-Motors als Traktionsantrieb für PKWs völlig neuen Herausforderungen gegenüber, wie beispielsweise den hohen Anforderungen an die Qualität der Wicklung und der Isolation sowie kurze Taktzeiten, wie sie für konventionelle Antriebsaggregate heutzutage üblich sind. Im Rahmen dieser Studie soll zuerst ein qualitativer Überblick und Vergleich der PKW-Antriebs Antriebskonzepte und den dort eingesetzten Motoren gegeben werden. Daraus abgeleitet werden die unterschiedlichen Rotor- und Statordesigns im Zusammenhang mit verschiedenen Antriebskonzepten vorgestellt. Hierbei soll beispielhaft aufgezeigt werden, welche Fahrzeugkonzepte und damit einhergehend welche Vielfalt an Elektromotoren in den aktuellen elektrischen Antriebssträngen vorherrscht. Im zweiten Teil der Studie soll darauf aufbauend die Produktion der Wicklung - als Kernkomponente des felderzeugenden Stators – näher betrachtet werden. So werden die Kernkompetenzen zur Herstellung von Wicklungen sowie die produktspezifischen Anforderungen an die Wicklungen aufgezeigt, um die Herausforderungen und Ansätze zur Fertigung dieser abzuleiten.

[ 5 ] Hofmann, J.; Flohr, L.; Kistner, J. & Fleischer, J. (2017), „Drahtschwingungen beim Linearspulenwickeln“, Draht, Band 2, S. 1-4.
Abstract:
Drahtschwingungen sind ein Resultat der schwankenden Drahtzugkraft beim Linearspulenwickelprozess von rechteckigen Statorspulen. Um diese ausregeln zu können, müssen sie zuvor analytisch beschrieben werden. Der vorliegende Beitrag zeigt Methoden, die Drahtschwingungen zu untersuchen und zu validieren.

[ 6 ] Hofmann, J.; Bold, B.; Baum, C. & Fleischer, J. (2017), „Investigations on the Tensile Force at the Multi-Wire Needle Winding Process“. Proceedings of 2017 7th International Electric Drives Production Conference (EDPC), Hrsg. IEEE, S. 1-6.
Abstract:
The electric motor is the main component in an electrical vehicle. Its power density is directly influenced by the winding. For this reason, it is relevant to investigate the influences of coil production on the quality of the stator. The examined stator in this article is wound with the multi-wire needle winding technique. With this method, the placing of the wires can be precisely guided leading to small winding heads. To gain a high winding quality with small winding resistances, the control of the tensile force during the winding process is essential. The influence of the tensile force on the winding resistance during the winding process with the multiple needle winding technique will be presented here. To control the tensile force during the winding process, the stress on the wire during the winding process needs to be examined first. Thus a model will be presented to investigate the tensile force which realizes a coupling between the multibody dynamics simulation and the finite element methods with the software COMSOL Multiphysics®. With the results of the simulation, a new winding-trajectory based wire tension control can be implemented. Therefore, new strategies to control the tensile force during the process using a CAD/CAM approach will be presented in this paper.

[ 7 ] Komodromos, A.; Tekkaya, E.; Hofmann, J. & Fleischer, J. (2018), „Experimental and numerical investigations of wire bending by linear winding of rectangular tooth coils“. Proceedings of the 21st international ESAFORM , Hrsg. AIP Conference Proceedings, S. 1-6.
Abstract:
Since electric motors are becoming more important in many application fields, e. g. hybrid electric vehicles, the optimization of the linear coil winding process is an important contribution to a higher productivity and flexibility. For the investigation of the forming behavior of the winding wire the material behavior is characterized in different experimental setups using wire diameters of 0.63 mm – 3.35 mm. Numerical investigations of the linear winding process in a case study for a rectangular bobbin are carried out in order to analyze the influence forming parameters have on the resulting properties of the wound coil. Besides the numerical investigation of the linear winding method by the finite element method, a combined simulation of FEM and multi-body dynamics is carried out. The simulation is implemented by coupling the multi-body dynamics with the finite element method using the software COMSOL Multiphysics®. The multi-body dynamics is necessary to represent the movement of the bodies as well as the connection of the components during winding. The finite element method is used to represent the material behavior of the copper wire and the contact conditions. Finally, the numerical investigations are validated experimentally by bending and linear winding tests.

[ 8 ] Halwas, M.; Hofmann, J.; Fleischer, J.; Riehm, C.; Spieker, C.; Fister, M.; Stoehr, G.; Wist, A.; Sell-Le Blanc, F.; Weiße, L.; Jovanovski, J. & Kehl, N. (2018), „Entwicklung eines parallelen Technologie- und Produktentwicklungsprozesses“, wt Werkstattstechnik online, Nr. 5, S. 301-306. [29.05.18].
Abstract:
In dem folgenden Artikel wird die parallele Technologie- und Produktentwicklung am Beispiel der Wicklungsauslegung und -fertigung beschrieben. Diese findet im Rahmen des Förderprojektes NeWwire (Neuartige serienflexible Wickelverfahren für die wirtschaftliche automatisierte Fertigung von hoch performanten elektrischen Maschinen) statt. Ziel des Forschungsprojekts NeWwire ist die Entwicklung sowie Auslegung eines neuartigen Wickelverfahrens zur automatisierten Fertigung von Elektromotoren im Hochleistungsbereich für den automobilen Einsatz. Hierbei stellt die effektive Wicklung im Stator zur Leistungssteigerung eine besondere Herausforderung dar.