DE102009020417A1

DE102009020417A1 - Thermoelektrischer Wandler sowie Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102009020417A1
Application number: DE200910020417
Authority: DE
Inventors: Joachim Froeschl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-11

Abstract

Thermoelektrischer Wandler umfassend einen Gas gefüllten geschlossenen Arbeitsraum mit einem ersten Endbereich, einem Mittelbereich und einem zweiten Endbereich, einen zwischen erstem Endbereich und Mittelbereich geführten ersten magnetischen Kolben, einen zwischen zweitem Endbereich und Mittelbereich geführten zweiten magnetischen Kolben, wenigstens einen ersten Überströmkanal zwischen der dem Mittelbereich zugewandten Seite des ersten Endbereichs und dem Mittelbereich, wenigstens einen zweiten Überströmkanal zwischen der dem Mittelbereich zugewandten Seite des zweiten Endbereichs und dem Mittelbereich, eine dem ersten Kolben zugeordnete, arbeitsraumaußenseitig angeordnete erste Spulenanordnung, eine dem zweiten Kolben zugeordnete, arbeitsraumaußenseitig angeordnete zweite Spulenanordnung und eine mit der ersten und/oder der zweiten Spulenanordnung zusammenwirkende elektronische Einrichtung sowie Verfahren zum Betreiben eines derartigen thermoelektrischen Wandlers, indem das im Arbeitsraum eingeschlossene Gas im ersten Endbereich und im zweiten Endbereich erwärmt und im Mittelbereich gekühlt oder das im Arbeitsraum eingeschlossene Gas im ersten Endbereich und im zweiten Endbereich gekühlt und im Mittelbereich erwärmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Wandler sowie ein Verfahren zum Betreiben desselben.
Den technologischen Hintergrund der Erfindung bildet eine Stirlingmaschine mit einem Verdränger- und einem Arbeitskolben, bei der in einem abgeschlossenen Arbeitsraum ein Arbeitsgas, wie Luft oder Helium, von außen an zwei verschiedenen Bereichen des Arbeitsraums abwechselnd erwärmt und gekühlt wird, um thermische Energie in mechanische Energie zu wandeln. Das Arbeitsgas wird im erwärmten Bereich ausgedehnt und im kalten Bereich zusammengedrückt, sodass die Energie in Form mechanischer Arbeit nutzbar wird. Dabei wird das Prinzip eines geschlossenen Kreisprozesses, der in einem Druck-Volumen-Diagramm oder in einem Temperatur-Zeit-Diagramm mittels zwei Isothermen und zwei Isochoren darstellbar ist, genutzt. Außerdem geht die Erfindung von einer bekannten Freikolbenmaschine aus, bei der eine Wärmekraftmaschine, wie Stirlingmaschine, mit einer Arbeitsmaschine, wie Pumpe, Verdichter oder Generator, gekoppelt ist sowie von einem bekannten Linearmotor, mit dem direkt eine translatorische Bewegung erzeugt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen thermoelektrischen Wandler sowie ein Verfahren zum Betreiben desselben bereit zu stellen, bei dem die konstruktiven Aufwendungen insbesondere hinsichtlich Gewicht, Kosten und Bauraum wesentlich reduziert, Flexibilität und Wirkungsgrad aber deutlich erhöht sind. Außerdem soll ein modernes Verfahren zum Betreiben des thermoelektrischen Wandlers bereit gestellt werden, das insbesondere auch einen geregelten Energieabgriff ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß Anspruch 1 mit einem thermoelektrischen Wandler umfassend einen Gas gefüllten geschlossenen Arbeitsraum mit einem ersten Endbereich, einem Mittelbereich und einem zweiten Endbereich, einen zwischen erstem Endbereich und Mittelbereich geführten ersten magnetischen Kolben, einen zwischen zweitem Endbereich und Mittelbereich geführten zweiten magnetischen Kolben, wenigstens einen ersten Überströmkanal zwischen der dem Mittelbereich zugewandten Seite des ersten Endbereichs und dem Mittelbereich, wenigstens einen zweiten Überströmkanal zwischen der dem Mittelbereich zugewandten Seite des zweiten Endbereichs und dem Mittelbereich, eine dem ersten Kolben zugeordnete, arbeitsraumaußenseitig angeordnete erste Spulenanordnung, eine dem zweiten Kolben zugeordnete, arbeitsraumaußenseitig angeordnete zweite Spulenanordnung und eine mit der ersten und/oder der zweiten Spulenanordnung zusammenwirkende elektronische Einrichtung sowie gemäß Anspruch 17 mit einem Verfahren zum Betreiben eines derartigen thermoelektrischer Wandlers, indem das im Arbeitsraum eingeschlossene Gas im ersten Endbereich und im zweiten Endbereich erwärmt und im Mittelbereich gekühlt oder gemäß Anspruch 18, indem das im Arbeitsraum eingeschlossene Gas im ersten Endbereich und im zweiten Endbereich gekühlt und im Mittelbereich erwärmt wird.
Erfindungsgemäß ergeben sich besondere Vorteile aufgrund der Zuordnung des Mittelbereichs des Arbeitsraums sowohl zum ersten als auch zum zweiten Kolben sowie aufgrund der beidseitigen Nutzung der Kolben, was einen Entfall eines Verdrängerkolbens ermöglicht. Der erfindungsgemäße thermoelektrische Wandler eignet sich insbesondere für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschinenantrieb und/oder elektrischem Antrieb als Stromquelle zur Versorgung elektrischer Verbraucher, insbesondere eines elektrischen Antriebs.
Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise ist dem ersten und dem zweiten Endbereich eine Heizeinrichtung und/oder dem Mittelbereich eine Kühleinrichtung zugeordnet, wobei es ebenfalls günstig sein kann, dem erstem und dem zweiten Endbereich eine Kühleinrichtung und/oder dem Mittelbereich eine Heizeinrichtung zuzuordnen.
Einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zufolge weisen der erste und der zweite magnetische Kolben entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder auf, sodass sie sich abstoßen. Diese Abstoßung ermöglicht eine grundsätzliche Synchronisation der Bewegung der beiden Kolben.
Zweckmäßigerweise ist für den ersten und/oder den zweiten Kolben ein dämpfender Anschlag oder ein Aufschlagdämpfer vorgesehen, um den/die Kolben vor mechanischen Schäden zu bewahren. Dies ist insbesondere bei ruhender Maschine und deaktivierter Spulenanordnung im mobilen Einsatz von Bedeutung.
Um die Aufrechterhaltung der magnetischen Eigenschaften des ersten und/oder des zweiten Kolbens zu gewährleisten und diese zu schützen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den ersten und/oder den zweiten Kolben mit einer zum ersten bzw. zweiten Endbereich und/oder zum Mittelbereich des Arbeitsraums gerichteten thermischen Isolierung zu versehen.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erste und/oder die zweite Spulenanordnung durch zueinander versetzte Gruppen von Spulen gebildet ist/sind. Damit wird ein gleichmäßiger Spannungsverlauf der mit dem thermoelektrischen Wandler erzeugten elektrischen Spannung erreicht.
Als sehr zweckmäßig wird es angesehen, wenn die erste und/oder die zweite Spulenanordnung wenigstens eine aktive und/oder wenigstens eine passive Spule umfasst. An der wenigstens einen passiven Spule kann ein ungeregelter Energieabgriff erfolgen, verbunden mit einem verringerten Aufwand bezüglich der Leistungselektronik.
Um unterschiedliche Spannungen zu erzeugen, weist die erste und/oder die zweite Spulenanordnung vorteilhafter Weise wenigsten einen Zwischenabgriff auf. Dabei bietet es sich an, den wenigstens einen Zwischenabgriff jeweils einer Gruppen von Spulen der Spulenanordnung zuzuordnen. Gegebenenfalls können auch die einzelnen Spulengruppen der Spulenanordnung für unterschiedliche Ausgangsspannungen dimensioniert sein, insbesondere, wenn eine galvanische Trennung der einzelnen Spulengruppen erforderlich ist.
Vorzugsweise ist ein dem ersten Kolben zugeordneter erster Regenerator und/oder ein dem zweiten Kolben zugeordneter zweiter Regenerator vorgesehen, der einen Teil der Wärmeenergie des warmen Arbeitsgases auf seinem Weg in den kalten Bereich des Arbeitsraums vorübergehend speichert, um diese dann wieder an das Arbeitsgas auf seinem Weg in den warmen Bereich des Arbeitsraums abzugeben. Mit dem Regenerator kann der Wirkungsgrad des thermoelektrischen Wandlers deutlich gesteigert werden, indem bis zu 80% der pro Arbeitszyklus umgesetzten Wärme zwischengespeichert werden.
Sehr zweckmäßig ist es, wenn zur Lagebestimmung des ersten und/oder des zweiten Kolbens ein Sensor vorgesehen ist. Dabei kann der erste und/oder zweite Kolben aufgrund seiner magnetischen Eigenschaft selbst als Geber dienen. Der Sensor ist in diesem Fall zum sensieren eines magnetischen Körpers geeignet.
Einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Wandlers zufolge, bei dem jeweils der erste und der zweite Kolben zwischen einem zylinderendseitigen ersten Totpunkt und einem mittelbereichseitigen zweiten Totpunkt verlagerbar ist, ist eine arbeitsraumaußenseitig in einem Totpunktbereich des ersten Kolbens angeordnete dritte Spulenanordnung, eine arbeitsraumaußenseitig in einem Totpunktbereich des zweiten Kolbens angeordnete vierte Spulenanordnung und eine mit der dritten und/oder der vierten Spulenanordnung zusammenwirkende elektronische Einrichtung vorgesehen. Während die erste und die zweite Spulenanordnung als Arbeitsspulenanordnung dienen, fungiert die dritte und/oder vierte Spulenanordnung als Haltespulenanordnung zum Bremsen, Halten oder Beschleunigen des ersten und/oder zweiten Kolbens in seinem Totpunktbereich.
Vorzugsweise ist die dritte Spulenanordnung im Bereich des zweiten Totpunkts des ersten Kolbens angeordnet und die vierte Spulenanordnung ist im Bereich des zweiten Totpunkts des zweiten Kolbens angeordnet, sodass eine Beeinflussung des ersten und/oder des zweiten Kolbens in seinem mittelbereichseitigen Totpunktbereich ermöglicht ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die elektronische Einrichtung der ersten und/oder der zweiten Spulenanordnung zugeordnete Leistungselektroniken zur Steuerung der induktionsbasierten Wandlung kinetischer in elektrische Energie umfasst. Prinzipiell entspricht dies der Funktion eines Lineargenerators. Weitere Vorteile werden erzielt, wenn die elektronische Einrichtung auch Leistungselektroniken umfasst, die der dritten und/oder der vierten Spulenanordnung zugeordnet sind.
Zweckmäßigerweise umfasst die elektronische Einrichtung wenigstens eine Mikroprozessoreinrichtung zur Regelung der Leistungselektroniken. Diese Mikroprozessoreinrichtung kann vorzugsweise in ein Energienetz und/oder in ein Datennetz eingebunden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines thermoelektrischen Wandler zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der dritten Spulenanordnung die Phasenlage des ersten Kolbens und/oder mittels der vierten Spulenanordnung die Phasenlage des zweiten Kolbens gesteuert wird. Damit können die Kolben zueinander optimal synchronisiert werden. Weitere Vorzüge ergeben sich, wenn mittels der dritten und der vierten Spulenanordnung zusätzlich das Gasvolumen im Mittelbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben variiert wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn mittels der dritten und/oder der vierten Spulenanordnung der erste und der zweite Kolben beschleunigt, gebremst oder gehalten wird. Eine Lagerückmeldung des ersten und/oder des zweiten Kobens erfolgt vorzugsweise induktiv und/oder mittels des Sensors.
Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
1 den prinzipiellen Aufbau eines thermoelektrischen Wandlers,
2 einzelne Prozessschritte beim Betrieb eines thermoelektrischen Wandlers,
3 eine Bauform eines thermoelektrischen Wandlers mit U-förmigem Arbeitsraum,
4 einen thermoelektrischen Wandler mit Verdampfungskühlung und Brenner,
5 einen thermoelektrischen Wandler in einem Kardantunnelbereich mit Abgasanlage als Wärmequelle,
6 einen thermoelektrischen Wandler kombiniert mit einer Brennkraftmaschine in Boxerbauweise,
7 einen thermoelektrischen Wandler kombiniert mit einer Brennkraftmaschine mit V-Zylinderanordnung und
8 einen thermoelektrischen Wandler zur Nutzung solarer Wärmeenergie.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines thermoelektrischen Wandlers 100. Der thermoelektrische Wandler 100 ermöglicht eine Wandlung thermischer in elektrische Energie und wird in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschinenantrieb und/oder elektrischem Antrieb als Stromquelle zur Versorgung elektrischer Verbraucher genutzt. In diesem Sinne kann der thermoelektrische Wandler 100 beispielsweise als Hilfsstromaggregat (Auxiliary Power Unit, APU) neben einem Generator-Batterie-System oder zur Reichweitenerhöhung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Dabei ergeben sich besondere Vorteile, wenn zum Betrieb des thermoelektrischen Wandlers 100 Temperaturdifferenzen von im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenen Kälte- und/oder Wärmequellen genutzt werden.
Der thermoelektrische Wandler 100 umfasst einen Zylinder 101, der einen geschlossenen Arbeitsraum 102 bildet. In dem Arbeitsraum 102 befindet sich ein Arbeitsgas, beispielsweise Luft oder Helium. Der (Ruhe-)Druck des Arbeitsgases ist abhängig vom Arbeitspunkt optimal zu wählen. In diesem Zusammenhang kann optional eine Einrichtung zum Einstellen des Arbeitsgasdruckes vorgesehen sein. Beispielsweise zur Diagnosezwecken kann es vorteilhaft sein, den Arbeitsgasdruck aufgrund der Kolbendynamik zu ermitteln, jedoch kann auch ein Drucksensor verwendet werden.
Der Zylinder 101 weist zwei Endbereiche 104, 106 und einen Mittelbereich 108 auf. Die Endbereiche 104, 106 sind vorliegend erwärmbar, der Mittelbereich 108 ist kühlbar, sodass beim Betrieb der des thermoelektrischen Wandlers 100 das Arbeitsgas im Arbeitsraum 102 an den Endbereichen 104, 106 erwärmt und im Mittelbereich 108 gekühlt werden kann. Zur Erwärmung der Endbereiche 104, 106 sind Heizeinrichtungen vorgesehen, eine Kühlung des Mittelbereichs erfolgt mittels einer Kühleinrichtung. Die Heizeinrichtungen umfassen beispielsweise Brenner, die brennstoffversorgt sind, wobei eine Regulierung der Brennstoffzufuhr mittels Ventil und/oder Brennstoffpumpe erfolgt. Eine Kühlung der gekühlten Bereiche kann rekuperativ erfolgen, beispielsweise in Kombination mit dem Kältekreislauf einer Klimaanlage. Einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zufolge sind umgekehrt die Endbereiche 104, 106 kühlbar und der Mittelbereich 108 ist erwärmbar, die Beschreibung ist auf dieses alternative Ausführungsbeispiel sinngemäß zu übertragen.
Der thermoelektrische Wandler 100 ist demnach entlang der Linie b gespiegelt aufgebaut, sodass, wie aus der Figur ersichtlich, rechts und links der Linie b jeweils ein gesonderter Arbeitsbereich 146, 148 gebildet ist. Jeder Arbeitsbereich 146, 148 weist eine erwärmbares Ende 104, 106 und ein kühlbares Ende 108 auf. Beide Arbeitsbereiche 146, 148 teilen sich den kühlbaren Mittelbereich 108, der sowohl dem Arbeitsbereich 146 als auch dem Arbeitsbereich 148 zugeordnet ist.
Im Zylinder 101 sind zwei Kolben 110, 112 angeordnet, wobei der Kolben 110 dem Arbeitsbereich 146 und der Kolben 112 dem Arbeitsbereich 148 des Zylinders 101 zugeordnet ist. Die Kolben 110, 112 sind entlang der Achse a jeweils zwischen einem zylinderendseitigen Totpunkt und einem mittelbereichseitigen Totpunkt verschiebbar gelagert. Jeder Kolben 110, 112 ist beidseitig verwendbar, indem jeder Kolben 110, 112 eine heißseitige eine kaltseitige Funktionsfläche aufweist. Die Kolben 110, 112 sind im Zylinder 101 vorzugsweise schmierungsfrei geführt. Konstruktionsbedingt werden reibungsbedingte Verluste zumindest teilweise wieder dem Arbeitsgas zugeführt.
Im Bereich des mittelbereichseitigen Totpunkts des Kolbens 110 sind Überströmkanäle 114 vorgesehen, im Bereich des mittelbereichseitigen Totpunkts des Kolbens 112 sind Überströmkanäle 116 vorgesehen. Die Überströmkanäle 114, 116 sind jeweils einerseits über mittelsbereichsseitige Öffnungen und andererseits über von diesen in Richtung des jeweiligen Endbereichs 104, 106 beabstandete Öffnungen mit dem Arbeitsraum 102 verbunden. Die mittelbereichseitigen Öffnungen und die von diesen beabstandete Öffnungen weisen einen Abstand voneinander auf, der gleich oder größer der Erstreckung des Kolbens 110, 112 in Achsrichtung a ist. Zur Verbesserung der thermodynamischen Prozesse können die Überströmkanäle 114, 116 in ihrer Form variiert werden, beispielsweise zur Erzeugung von Dralleffekten. Geeignete Rippen können zur Drallerzeugung verwendet werden und/oder die Wärmeübertragungsleistung verbessern.
Im Bewegungsbereich der Kolben 110, 112 sind arbeitsraumaußenseitig am Zylinder 101 Arbeitsspulenanordnungen 118, 120 vorgesehen. Dabei ist die Spulenanordnung 118 dem Kolben 110 und damit dem Arbeitsbereich 146 und die Spulenanordnung 120 dem Kolben 112 und damit dem Arbeitsbereich 148 zugeordnet. Die Spulenanordnungen 118 und/oder 120 sind vorzugsweise durch zueinander versetzte Gruppen von Spulen gebildet, umfassen gegebenenfalls wenigstens eine aktive und/oder wenigstens eine passive Spule und weisen wenigsten einen Zwischenabgriff auf.
Die Kolben 110, 112 sind als führungsstangenlose Freikolben ausgeführt und bestehen aus einem Material mit magnetischen Eigenschaften, wobei die Magnetfelder der Kolben 110, 112 entgegengesetzt gerichtet sind und sich gegenseitig abstoßen. Die magnetischen Kräfte sind dabei vorzugsweise so gewählt, dass Verdichtungsenergie aus der Abstoßung der Kolben 110, 112 gewonnen wird. Alternativ kann die Verdichtung durch Einsatz der Arbeitsspulenanordnungen 118, 120 verstärkt werden, indem diese wie bei einem Linearmotor auf die Kolben 110, 112 wirken. Dabei läuft der Verdichtungstakt eines Kolbens synchron mit dem Arbeitstakt des anderen Kolbens.
Zum mechanischen Schutz der Kolben 110, 112 und zum Schutz deren magnetischer Eigenschaft sind dämpfende Anschläge und/oder Aufschlagdämpfer sowie gegebenenfalls zum erwärmten Bereich des Arbeitsraumes 102 gerichtete thermische Isolierungen vorgesehen. Optional kann eine sog. heat pipe zur kalten Seite hin vorgesehen sein. Mittels den magnetischen Kolben 110, 112 ist in den Arbeitsspulenanordnungen 118, 120 beim Betrieb des thermoelektrischen Wandlers 100 eine Spannung induzierbar. Zur Lagebestimmung der Kolben 110, 112 ist arbeitsraumaußenseitig ein Induktionssensor vorgesehen.
Im Bereich des in der Figur zur Linie b gerichteten Totpunkts der Kolben 110, 112 sind arbeitsraumaußenseitig am Zylinder 101 Haltespulenanordnungen 126, 128 vorgesehen. Dabei ist die Spulenanordnung 126 dem Kolben 110 und damit dem Arbeitsbereich 146 und die Spulenanordnung 128 dem Kolben 112 und damit dem Arbeitsbereich 148 zugeordnet. Mittels den Haltespulenanordnungen 126, 128 können die magnetischen Kolben 110, 112 im jeweiligen Totpunktbereich gebremst, beschleunigt oder gehalten werden. Anstelle der Haltespulenanordnungen 126, 128 können bei einer vereinfachten Ausführung Permanentmagnete verwendet werden.
Die Endbereiche 104, 106 und/oder der Mittelbereich 108 sind thermisch isoliert. Durch eine geeignete Ausführung dieser thermischen Isolierung ist eine explizite Kühlung der Arbeitsspulenanordnungen 118, 120 und/oder der Haltespulenanordnungen 126, 128 nicht erforderlich. Dies verbessert insbesondere die magnetische Koppelung der Spulenanordnungen 118, 120, 126, 128 und den Kolben 110, 112 und reduziert damit den konstruktiven Aufwand bei gleichzeitig verbessertem Wirkungsgrad.
An den Überströmkanälen 114 ist ein Regenerator 134 und an den Überlaufkanälen 116 ist ein Regenerator 136 vorgesehen. Mittels der Regeneratoren 134, 136 wird beim Betrieb des thermoelektrischen Wandlers 100 ein Teil der Wärmeenergie des warmen Arbeitsgases auf seinem Weg in den kalten Bereich des Arbeitsraums vorübergehend speichert, um diese dann wieder an das Arbeitsgas auf seinem Weg in den warmen Bereich des Arbeitsraums abzugeben. Mit den Regeneratoren 134, 136 kann der Wirkungsgrad des thermoelektrischen Wandlers 100 deutlich gesteigert werden, indem bis zu 80% der pro Arbeitszyklus umgesetzten Wärme zwischengespeichert werden. Die Regeneratoren 134, 136 sind vorliegend zylinderaußenseitig angeordnet, gegebenenfalls können sie jedoch auch innerhalb des Zylinders 101 angeordnet sein.
Zur Steuerung der induktionsbasierten Wandlung kinetischer in elektrische Energie ist eine Leistungselektronik 122 vorgesehen, die der Arbeitsspulenanordnung 118 zugeordnet ist und eine Leistungselektronik 124, die der Arbeitsspulenanordnung 120 zugeordnet ist. Die Haltespulenanordnung 126 wird mittels einer Leistungselektronik 130 und die Haltespulenanordnung 128 wird mittels einer Leistungselektronik 132 angesteuert. Zur Regelung der Leistungselektroniken 122, 124, 130, 132 ist eine Mikroprozessoreinrichtung 138 vorgesehen. Die Leistungselektroniken 122, 124, 130, 132 sind mit dem Energiebordnetz 142 des Kraftfahrzeugs verbunden und die Mikroprozessoreinrichtung 138 ist mit dem Datenbordnetz 144 des Kraftfahrzeugs verbunden. Zur Pufferung von elektrischer Energie dient ein Zwischenkreiskondensator 140.
Wenn mehrere Zylinder, wie 101, zusammengefasst sind, wird es als zweckmäßig angesehen, bei diesen zusammengefassten Zylindern die Phasenlagen der Kolben zueinander zu synchronisieren, um Schwingungen im Gesamtsystem zu minimieren.
In 2 ist anhand einzelner Prozessschritte a, b, c, d, e, f der Betrieb eines thermoelektrischen Wandlers 200 gezeigt. In der Figur bezeichnet 202 den Arbeitraum, 204 und 206 erwärmbare Endbereiche, 208 einen kühlbaren Mittelbereich, 210 und 212 Kolben sowie 214 und 216 Strömungen durch Überströmkanäle (1: 114, 116). Im Übrigen wird auf die Beschreibung zur 1 verwiesen, die auch auf 2 zu lesen ist.
Zum Anstoßen des Prozesses werden die Endbereiche 204, 206 des thermoelektrischen Wandlers 200 erwärmt und der Mittelbereich 208 wird gekühlt. Zugleich werden die Kolben 210, 212 durch entsprechende Ansteuerung der Arbeitsspulenanordnungen (1: 118, 120), vergleichbar mit einem Linearmotor, in Oszillation versetzt.
Aufgrund der wärmebedingten Ausdehnung des Gasvolumens im Endbereich 206 bewegt sich der Kolben 212, wie in der Prozessdarstellung a gezeigt, ausgehend von seinem endbereichsseitigen Endlage entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung in Richtung Mittelbereich 208. Der Kolben 210 befindet sich in seiner mittelbereichsseitigen Endlage, in der die mittelbereichsseitigen Öffnungen des Überströmkanals (1: 114) auf der Seite des Kolbens 210 liegen, die dem Mittelbereich 208 zugewandt ist, während die endbereichsseitigen Öffnungen des Überströmkanals auf der Seite des Kolbens 210 liegen, die dem Endbereich 204 zugewandt ist. Es erfolgt ein Druckausgleich, indem entsprechend dem Pfeil 214 Arbeitsgas von dem mittelbereichseitigen Arbeitsraumbereich durch die Überströmkanäle (1: 114) am Kolben 210 vorbei in den endseitig des Kolbens 210 liegenden Arbeitsraumbereich strömt. Damit wird eine Rückkehr des Kolbens 210 in seine endbereichsseitige Endlage ermöglicht.
Die Prozessdarstellung b zeigt die gleich gerichtete Bewegung der Kolben 210, 212 entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung in Richtung Mittelbereich 208 bzw. Endbereich 204. Dabei erfolgt keine Strömung durch die Überströmkanäle (1: 114, 116).
Bei weiterer Bewegung in Richtung Mittelbereich 208 bzw. Endbereich 204 erreicht, wie in der Prozessdarstellung c gezeigt, der Kolben 210 seine endbereichsseitige Endlage und der Kolben 212 seine mittelbereichsseitige Endlage, in der die mittelbereichsseitigen Öffnungen des Überströmkanals (1: 116) auf der Seite des Kolbens 210 liegen, die dem Mittelbereich 208 zugewandt ist, während die endbereichsseitigen Öffnungen des Überströmkanals auf der Seite des Kolbens 212 liegen, die dem Endbereich 206 zugewandt ist. Es erfolgt ein Druckausgleich, indem entsprechend dem Pfeil 216 Arbeitsgas von dem endseitig des Kolbens 212 liegenden Arbeitsraumbereich durch die Überströmkanäle (1: 116) am Kolben 212 vorbei in den mittelbereichseitigen Arbeitsraumbereich strömt.
Aufgrund der wärmebedingten Ausdehnung des Gasvolumens im Endbereich 204 bewegt sich der Kolben 210, wie in der Prozessdarstellung d gezeigt, ausgehend von seinem endbereichsseitigen Endlage entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung wieder in Richtung Mittelbereich 208, was zu einer Druckerhöhung des Arbeitsgases im mittelbereichseitigen Arbeitsraumbereich führt. Der Kolben 212 befindet sich immer noch in seiner mittelbereichsseitigen Endlage, in der eine Strömung durch die Überströmkanäle (1: 116) ermöglicht ist. Es erfolgt ein Druckausgleich, indem entsprechend dem Pfeil 216 Arbeitsgas von dem mittelbereichseitigen Arbeitsraumbereich durch die Überströmkanäle (1: 116) am Kolben 212 vorbei in den endseitig des Kolbens 212 liegenden Arbeitsraumbereich strömt. Damit wird eine Rückkehr des Kolbens 212 in seine endbereichsseitige Endlage ermöglicht.
Die Prozessdarstellung b zeigt die gleich gerichtete Bewegung der Kolben 210, 212 entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung in Richtung Mittelbereich 208 bzw. Endbereich 206. Dabei erfolgt keine Strömung durch die Überströmkanäle (1: 114, 116).
Bei weiterer Bewegung in Richtung Mittelbereich 208 bzw. Endbereich 206 erreicht, wie in der Prozessdarstellung f gezeigt, der Kolben 212 seine endbereichsseitige Endlage und der Kolben 210 seine mittelbereichsseitige Endlage, in der die mittelbereichsseitigen Öffnungen des Überströmkanals (1: 114) auf der Seite des Kolbens 210 liegen, die dem Mittelbereich 208 zugewandt ist, während die endbereichsseitigen Öffnungen des Überströmkanals auf der Seite des Kolbens 210 liegen, die dem Endbereich 204 zugewandt ist. Es erfolgt ein Druckausgleich, indem entsprechend dem Pfeil 214 Arbeitsgas von dem endseitig des Kolbens 210 liegenden Arbeitsraumbereich durch die Überströmkanäle (1: 116) am Kolben 210 vorbei in den mittelbereichseitigen Arbeitsraumbereich strömt. Der Prozess setzt sich wie oben mit Schritt a beschrieben fort.
Bei ihrer Bewegung durch die Spulen 118, 120 induzieren die magnetischen Kolben 110, 112, 210, 212 in den Spulen 118, 120 eine Spannung, sodass die kinetische Energie der Kolbenbewegung in elektrische Energie gewandelt wird. Mittels den Haltespulenanordnungen 126, 128 können die magnetischen Kolben 110, 112 im jeweiligen mittelbereichsseitigen Totpunktbereich gebremst, beschleunigt oder gehalten werden. Damit erfolgt eine Synchronisation der Kolbenbewegungen und es kann außerdem das Volumen des mittelbereichsseitigen Arbeitsraumes 202 variiert werden.
In 3 ist eine Bauform eines thermoelektrischen Wandlers 300 mit U-förmigem Arbeitsraum 302 dargestellt. Dabei bewegen sich die Kolben 310, 312 wechselnd parallel in den Schenkeln des Us, deren Enden die Endbereiche 304, 306 bilden, während der Mittelbereich 308 im Mittelbereich des Us gebildet ist. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen, die, soweit nicht abweichend, auch auf 3 zu lesen ist.
4 zeigt einen thermoelektrischen Wandler 400 mit Verdampfungskühlung am Mittelbereich 408 und den Endbereichen 404, 406 zugeordneten Brennern 450, 452. Der Arbeitsraum ist mit 402 bezeichnet, die Kolben sind mit 410, 412 bezeichnet. Als Medium kann für die Verdampfungskühlung beispielsweise Wasserstoff verwendet werden, der in flüssigem Zustand dem Mittelbereich 408 entsprechend dem Pfeil a zugeführt wird und dort verdampft, wobei dem Arbeitsgas des thermoelektrischen Wandlers 400 im Mittelbereich 408 Wärme entzogen wird. Der verdampfte Wasserstoff kann den Brennern 450, 452, die zur Erwärmung der Endbereiche 404, 406 dienen, gemäß den Pfeilen c als Brennstoff zugeführt werden. Die Abgasseite der Brenner 450 452, Pfeil b, kann mit einer Luftvorwärmung und/oder einem thermoelektrischen Generator kombiniert werden. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen, die, soweit nicht abweichend, auch auf 4 zu lesen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist der Wasserstoff zunächst in flüssiger Form unterhalb ca. –252°C gespeichert. Dabei kann sowohl die Speicherkälte des Wasserstoffs als auch die bei seiner Verdampfung auftretende Verdampfungskälte zur Kühlung genutzt werden. Die in Form von Kälte im Wasserstoff gespeicherte Energie wird zusätzlich in den thermischen Kreisprozess eingebracht, der Wirkungsgrad wird gesteigert. Die Kälte des Wasserstoffs kann gegebenenfalls auch zur Kühlung der Spulen (1: 118, 120, 126, 128) genutzt werden, sodass unter Umständen eine signifikante Wirkungsradsteigerung durch Verringerung der elektrischen Verluste erreicht werden kann.
Gemäß 5 ist ein thermoelektrischer Wandler 500 in einem Kardantunnelbereich mit Abgasanlage 554, 556 als Wärmequelle angeordnet. Der Arbeitsraum 502 ist im Mittelbereich 508 eingeschnürt ausgeführt, um Raum für einen Kardantunnel 558 zu schaffen. Vorliegend ist eine zweiflutige Abgasanlage vorhanden, wobei ein Abgasrohr 554 mit dem Endbereich 506 und eine Abgasrohr 556 mit dem Endbereich 504 wärmeübertragend verbunden ist, sodass die Abgasanlage 554, 556 als Wärmequelle nutzbar ist. Die Kolben sind mit 510, 512 bezeichnet. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen, die, soweit nicht abweichend, auch auf 5 zu lesen ist.
6 zeigt einen thermoelektrischen Wandler 600 kombiniert mit einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine 660 in Boxerbauweise mit zwei gegenläufig gerichteten Zylindern oder Zylinderbänken 662, 664. Die Zylinderköpfe der Zylinder oder Zylinderbänke 662, 664 sind wärmeübertragend mit den Endbereichen 604, 606 des thermoelektrischen Wandler 600 verbunden, sodass die Wärme der Brennkraftmaschine zur Erwärmung des Arbeitsgases an den Endbereichen 604, 606 des thermoelektrischen Wandlers 600 nutzbar ist. Der Arbeitsraum 602 ist im Mittelbereich 608 eingeschnürt ausgeführt, um Raum für das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 660 zu schaffen. Die Kolben sind mit 610, 612 bezeichnet. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen, die, soweit nicht abweichend, auch auf 6 zu lesen ist.
7 zeigt einen thermoelektrischen Wandler 700 kombiniert mit einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine 766 mit V-Zylinderanordnung. Die Zylinderköpfe der Zylinder oder Zylinderbänke 762, 764 sind wärmeübertragend mit den Endbereichen 704, 706 des thermoelektrischen Wandler 700 verbunden, sodass die Wärme der Brennkraftmaschine zur Erwärmung des Arbeitsgases an den Endbereichen 704, 706 des thermoelektrischen Wandlers 700 nutzbar ist. Der thermoelektrische Wandler 700 ist in dem V-förmigen Raum zwischen den Zylindern oder Zylinderbänken 762, 764 der Brennkraftmaschine 766 angeordnet. Die Kolben sind mit 710, 712, der Arbeitsraum ist mit 702 bezeichnet. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen, die, soweit nicht abweichend, auch auf 6 zu lesen ist.
Ein thermoelektrischer Wandler 800, der solare Strahlungsenergie zur Erwärmung der Endbereiche 804, 806 nutzt, ist in 8 dargestellt. Solare Strahlungsenergie, dargestellt durch Pfeile, wird mittels geeigneter, beispielsweise parabolförmiger Spiegel gebündelt und zur Erwärmung der Endbereiche 804, 806 verwendet. Der Mittelbereich ist mit 808, der Arbeitsraum ist mit 802 und die Kolben sind mit 810, 812 bezeichnet. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen, die, soweit nicht abweichend, auch auf 8 zu lesen ist.
Mit der Erfindung kann thermische in elektrische Energie gewandelt werden, wobei der Aufwand minimiert ist, indem Verdrängerkolben entfallen und keine mechanische Auskopplung der Energie erforderlich ist. Der Einsatz bewegter Teile ist daher minimiert. Aufgrund schmierstofffreier sowie gasdichter Ausführung ergibt sich eine besondere Wartungsfreundlichkeit. Die Vermeidung verschleißbehafteter Komponenten bedingt eine hohe Lebensdauer. Die Anordnung gestattet große Freiheitsgrade bei den mechanischen Toleranzen vieler Komponenten, wie Brenner, Kühler oder Regenerator. Aufgrund der elektrischen/induktiven Auskopplung der Energie werden Reibungsverluste vermieden. Durch Kühlung werden elektrische Verluste bei der Energieauskopplung minimiert. Insbesondere in Hinblick auf den Bauraumbedarf bestehen sehr große konstruktive Freiräume. Es sind nahezu beliebige Kombinationen von Zylinder-/Kolbeneinheiten möglich. Es bestehen hohe Freiheitsgrade bei der Wahl chemischer Energieträger zur Beheizung, beispielsweise kann Benzin, Diesel, Gas oder Wasserstoff verwendet werden. Ebenso besteht eine Eignung für die solare Erzeugung thermischer Energie. Auf der elektrischen Seite kann eine flexible Regelung erfolgen. Brennstoffversorgungsseitig ist der Regelungsaufwand minimiert, indem lediglich Ventile und/oder Pumpen erforderlich sind. Der thermoelektrische Wandler kann als range extender in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Bei Verwendung gekühlter flüssiger Treibstoffe, wie flüssigem Wasserstoff, kann ein besonders hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Die Möglichkeit einer thermischen Rekuperation ist gegeben.

Claims

Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) umfassend – einen Gas gefüllten geschlossenen Arbeitsraum (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) mit einem ersten Endbereich (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804), einem Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) und einem zweiten Endbereich (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806) – einen zwischen erstem Endbereich (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804) und Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) geführten ersten magnetischen Kolben (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810), – einen zwischen zweitem Endbereich (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806) und Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) geführten zweiten magnetischen Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812), – wenigstens einen ersten Überströmkanal (114, 214) zwischen der dem Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) zugewandten Seite des ersten Endbereichs (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804) und dem Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808), – wenigstens einen zweiten Überströmkanal (116, 216) zwischen der dem Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) zugewandten Seite des zweiten Endbereichs und dem Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808), – eine dem ersten Kolben (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) zugeordnete, arbeitsraumaußenseitig angeordnete erste Spulenanordnung (118), – eine dem zweiten Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) zugeordnete, arbeitsraumaußenseitig angeordnete zweite Spulenanordnung (120) sowie – eine mit der ersten und/oder der zweiten Spulenanordnung (118, 120) zusammenwirkende elektronische Einrichtung (122, 124, 138).
Thermoelektrischer (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804) und dem zweiten Endbereich (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806) eine Heizeinrichtung (450, 452, 554, 556, 662, 664, 768, 770, 872, 874) und/oder dem Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) eine Kühleinrichtung zugeordnet ist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804) und dem zweiten Endbereich (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806) eine Kühleinrichtung und/oder dem Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) eine Heizeinrichtung zugeordnet ist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und der zweite magnetische Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) entgegengesetzte Magnetfelder aufweisen.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und/oder den zweiten Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) ein dämpfender Anschlag oder ein Aufschlagdämpfer vorgesehen ist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und/oder der zweite Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) mit einer zum ersten (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804) bzw. zweiten Endbereich (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806) und/oder zum Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) des Arbeitsraums (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) gerichteten thermischen Isolierung versehen ist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (118) und/oder die zweite Spulenanordnung (120) durch zueinander versetzte Gruppen von Spulen gebildet ist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (118) und/oder die zweite Spulenanordnung (120) wenigstens eine aktive und/oder wenigstens eine passive Spule umfasst.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (118) und/oder die zweite Spulenanordnung (120) wenigsten einen Zwischenabgriff aufweist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – einen dem ersten Kolben (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) zugeordneten ersten Regenerator (134) und/oder – einen dem zweiten Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) zugeordneten zweiten Regenerator (136).
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagebestimmung des ersten (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und/oder des zweiten Kolbens (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) ein Sensor vorgesehen ist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils der erste (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und der zweite Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) zwischen einem zylinderendseitigen ersten Totpunkt und einem mittelbereichseitigen zweiten Totpunkt verlagerbar ist, gekennzeichnet durch – eine arbeitsraumaußenseitig in einem Totpunktbereich des ersten Kolbens (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) angeordnete dritte Spulenanordnung (126), – eine arbeitsraumaußenseitig in einem Totpunktbereich des zweiten Kolbens (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) angeordnete vierte Spulenanordnung (128) und – eine mit der dritten (126) und/oder der vierten Spulenanordnung (128) zusammenwirkende elektronische Einrichtung (130, 132, 138).
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die dritte Spulenanordnung (126) im Bereich des zweiten Totpunkts des ersten Kolbens (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) angeordnet ist und – die vierte Spulenanordnung (128) im Bereich des zweiten Totpunkts des zweiten Kolbens (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) angeordnet ist.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung der ersten (118) und/oder der zweiten Spulenanordnung (120) zugeordnete Leistungselektroniken (122, 124) zur Steuerung der induktionsbasierten Wandlung kinetischer in elektrische Energie umfasst.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung der dritten (126) und/oder der vierten Spulenanordnung (128) zugeordnete Leistungselektroniken (130, 132) umfasst.
Thermoelektrischer Wandler (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung wenigstens eine Mikroprozessoreinrichtung (138) zur Regelung der Leistungselektroniken umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines thermoelektrischen Wandlers (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass das im Arbeitsraum (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) eingeschlossene Gas im ersten Endbereich (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804) und im zweiten Endbereich (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806) erwärmt und im Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) gekühlt wird.
Verfahren zum Betreiben eines thermoelektrischen Wandlers (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass das im Arbeitsraum (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) eingeschlossene Gas im ersten Endbereich (104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804) und im zweiten Endbereich (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806) gekühlt und im Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der dritten Spulenanordnung (126) die Phasenlage des ersten Kolbens (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und/oder mittels der vierten Spulenanordnung (128) die Phasenlage des zweiten Kolbens (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–19, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der dritten (126) und/oder der vierten Spulenanordnung (128) das Gasvolumen im Mittelbereich (108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 808) zwischen dem ersten (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und dem zweiten Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–20, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der dritten (126) und/oder der vierten Spulenanordnung (128) der erste (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und der zweite Kolben (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) beschleunigt, gebremst oder gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerückmeldung des ersten (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) und/oder des zweiten Kobens (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812) induktiv und/oder mittels des Sensors erfolgt.