KR101378694B1

KR101378694B1 - 자기 피스톤 지지부를 구비한 피스톤 엔진

Info

Publication number: KR101378694B1
Application number: KR1020127005646A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 클뢰프치히
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2014-03-27
Also published as: CA2772845C; CN102482994A; US20120160190A1; RU2502882C2; CA2772845A1; JP5518196B2; RU2012112815A; KR20120054029A; US8978595B2; EP2473725B1; BR112012004963A2; JP2013504002A; EP2473725A1; CN102482994B; DE102009040051A1; WO2011026774A1; DE102009040051B4

Abstract

본 발명은 피스톤 엔진(1)에 관한 것이다. 상기 피스톤 엔진은 하우징(2)과 피스톤(3)으로 구성된다. 피스톤(3)은 하우징(2) 내에서 움직일 수 있도록 자기에 의해 지지된다. 피스톤(3)의 자기 지지를 위한 장치(7)는 하우징(2)에 대해 상대적으로 제자리에 고정되도록 배치된다. 피스톤(3)의 자기 지지와 리니어 엔진(15)이 결합됨으로써 마찰이 방지될 수 있고, 그럼으로써 윤활이 불필요한, 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 엔진을 적은 기계 비용으로 제공할 수 있다.

Description

자기 피스톤 지지부를 구비한 피스톤 엔진 {PISTON ENGINE HAVING MAGNETIC PISTON BEARING}

본 발명은 하나 이상의 제1 피스톤 및 하나 이상의 제1 하우징을 구비한 피스톤 엔진에 관한 것이다. 하나 이상의 제1 하우징은 하나 이상의 제1 피스톤을 완전히 또는 적어도 부분적으로 둘러싼다. 하나 이상의 제1 피스톤은 하나 이상의 제1 하우징 내에서 움직일 수 있게 자기에 의해 지지되며, 이때 하나 이상의 제1 피스톤의 자기 지지를 위해 하나 이상의 장치가 이용된다.

화학 에너지를 기계 에너지로, 열 에너지를 기계 에너지로, 그리고 기계 에너지를 열 에너지로 변환하기 위해 열기관이 사용된다. 열기관으로서 내연기관은 화학 에너지를 열 에너지로 변환하고, 열기관으로서 스털링 엔진(Stirling engine)은 열 에너지를 기계 에너지로 변환하며, 열기관으로서 열 펌프는 기계 에너지를 열 에너지로 변환한다. 가장 빈번하게 사용되는 열기관은 피스톤 엔진인데, 이 피스톤 엔진에서는 커넥팅 로드를 이용하여 기계 에너지가 피스톤으로부터 샤프트로 전달된다.

대체 구조로서 자유 피스톤 엔진이 있다. 자유 피스톤 엔진은 커넥팅 로드가 구비되지 않은 피스톤 엔진이다. 자유 피스톤 엔진은 예컨대 유압 시스템용 펌프로서 사용되거나, 리니어 제너레이터와 상호작용하여 전기 에너지를 직접 발생시키는 데 사용된다.

열기관이 종래의 피스톤 엔진으로서 형성되느냐, 아니면 자유 피스톤 엔진으로서 형성되느냐와는 무관하게, 작동 중에 피스톤과 실린더 사이에는 통상 마모를 야기하는 마찰이 발생한다. 마모는 시간이 가면서 기능을 제한시키거나 열기관의 파손을 야기한다. 마찰 또는 마모 문제와 관련한 종래의 해결책은 기계를 윤활하는 방법으로 이루어진다. 윤활은 피스톤과 실린더 사이의 기계적 마찰은 감소시키나, 마모 문제를 완전히 제거하지는 못한다. 윤활을 통해서는 제거되지 않는, 피스톤-실린더 시스템의 마모의 가능한 원인 중 하나로서 특히 예컨대 커넥팅 로드의 위치에 따라 피스톤에 가해질 수 있는 횡력이 있다. 또한, 오일 펌프가 크랭크샤프트에 의해 구동되는 경우 오일 펌프를 통한 윤활은, 엔진의 시동 시 그리고 열기관의 회전수가 작아서 낮은 오일 압력만이 발생하는 경우에 문제를 일으킨다.

마모는 엔진의 수명을 크게 감소시킨다. 예컨대 자동차에서는 마모로 인해 수명이 10,000 작동 시간으로 감소할 수 있고, 건설 기계의 디젤 엔진에서는 마모로 인해 수명이 15,000 작동 시간까지 감소할 수 있다.

윤활제의 사용 역시 문제를 야기한다. 내연기관에서는 항시 윤활유의 일부가 함께 연소함에 따라 특히 환경 오염을 증가시킨다. 윤활유는 오염물과 그 오염물에 가해진 힘에 의해 손상되기 때문에, 윤활 엔진의 경우 정기적으로 윤활제를 교체해야 하므로 높은 유지보수 비용이 발생한다.

본 발명에 따른 피스톤 엔진의 과제는 윤활제의 사용 없이도 마모가 적은 기능을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 피스톤 엔진의 또 다른 과제는, 종래의 피스톤 엔진에 비해 마모에 약한 가동 부재의 수를 감소시켜 간단한 구조를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 피스톤 엔진의 또 다른 과제는, 부품 수를 감소시킴으로써 제조 비용을 낮추는 동시에 엔진의 수명을 증가시키는 것이다.

피스톤 엔진과 관련하여 전술한 과제는 청구항 제1항의 특징들에 의해 해결되고, 방법과 관련하여 전술한 과제는 상기 피스톤 엔진의 사용 하에 청구항 제15항의 특징들에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 피스톤 엔진 및 상기 피스톤 엔진을 사용할 경우의 방법의 바람직한 실시예들은 각각의 종속 청구항들에 기술된다. 이때, 독립항들의 특징들은 관련 종속 청구항들의 특징들과 조합될 수 있다.

본 발명에 따른 피스톤 엔진은 하나 이상의 제1 피스톤 및 하나 이상의 제1 하우징을 포함하며, 하나 이상의 제1 하우징은 하나 이상의 제1 피스톤을 완전히 또는 적어도 부분적으로 둘러싼다. 하나 이상의 제1 피스톤은 하나 이상의 제1 하우징 내에서 움직일 수 있게 자기에 의해 지지되며, 이때 하나 이상의 제1 피스톤의 자기 지지를 위한 하나 이상의 장치가 이용된다. 하나 이상의 제1 피스톤의 자기 지지를 위한 하나 이상의 장치는 하나 이상의 제1 하우징에 대해 상대적으로 제자리에 고정되도록 배치된다.

하나 이상의 제1 피스톤이 하나 이상의 제1 하우징 내에 자기 지지됨으로써 피스톤과 하우징 사이의 마찰이 방지되고, 윤활제의 사용이 불필요해진다. 하나 이상의 자기 지지 장치가 제자리에 고정되도록 배치됨으로써 최소 개수의 가동 부품을 포함하는 간단한 구조가 제공된다. 이러한 피스톤 엔진은 저렴한 비용으로 간단하게 제조할 수 있다.

하나 이상의 제1 피스톤의 자기 기기를 위한 하나 이상의 장치는, 하나 이상의 제1 하우징에 대해 상대적으로 제자리에 고정되도록 배치된 하나 이상의 전자기 코일을 포함할 수 있다. 전자기 코일은 전류에 의해 간단하게 제어될 수 있고, 피스톤의 자기 지지에 필요한 자장의 크기는 간단하게 조정될 수 있다. 선택적으로, 영구 자석에 의해서도 자기 지지가 수행될 수 있다.

하나 이상의 제1 피스톤의 자기 지지를 위한 하나 이상의 장치는 각각 3개의 지지점을 포함하는 2개의 지지 위치를 가질 수 있다. 이러한 구조에 의해 피스톤의 4개의 자유도가 조정될 수 있고, 매우 안정적인 지지가 달성될 수 있다. 4개의 자유도는, 피스톤이 피스톤의 운동축상에 수직으로 놓인 2개의 축 내에서 변위하고, 상기 두 축을 중심으로 기울어짐으로써 구현된다.

선택적으로 또는 추가로, 하나 이상의 제1 피스톤이 하나 이상의 자기 코일을 포함할 수 있다. 이로써 피스톤의 코일(들)을 통해 피스톤의 지지에 이용되는 자장의 발생 및 제어가 가능해진다.

하나 이상의 제1 피스톤은 하나 이상의 자기 요크, 특히 합판형 요크 및/또는 연자성 복합재 요크를 포함할 수 있다. 요크 내에는 피스톤의 운동 시 자장에 의해 전류가 유도되며, 상기 전류 역시 자장을 발생시킨다. 하나 이상의 제1 피스톤의 지지를 위한 하나 이상의 장치의 자장과의 상호작용을 통해, 피스톤은 하나 이상의 제1 하우징 내에 부유 방식으로 지지된다. 하나 이상의 제1 피스톤에 또는 그 내부에 놓이는 코일은 생략될 수 있거나, 추가로 지지의 미세 제어를 위해 사용될 수 있다.

하나 이상의 제1 피스톤은 하나 이상의 스프링, 특히 스프링 시스템과 기계적으로 연결될 수 있다. 스프링 또는 스프링 시스템은 하나 이상의 제1 피스톤의 비마찰 자기 지지를 지원할 수 있다. 스프링 또는 스프링 시스템은 스프링으로부터 다른 부품들로 힘을 전달하는 데에도 사용될 수 있다.

하나 이상의 제1 피스톤은 바닥면이 원형 또는 타원형인 실린더형 피스톤일 수 있으며, 하나 이상의 제1 하우징은 바닥면이 원형 또는 타원형인 실린더형 하우징일 수 있다. 이는 매우 간단한 구조를 가능케 한다. 피스톤과 하우징의 타원형 형상은 각각 단 2개의 지지점을 포함하는 2개의 지지 위치에 의해서도 구현될 수 있거나, 지지점이 3개일 경우에는 지지 안정성을 증대시킬 수 있다.

하나 이상의 제1 피스톤은 중공 실린더의 형태를 가진 하나 이상의 연장부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 제1 하우징은 상기 하나 이상의 연장부를 위해 리세스를 포함할 수 있다. 상기 연장부 및 그에 대응되는 하우징 내 리세스를 통해 피스톤이 더 안정화될 수 있고, 엔진의 구동 시 피스톤의 기울어짐이 방지될 수 있다.

피스톤 엔진은 전자기 리니어 엔진을 포함할 수 있다. 피스톤의 자기 지지와 전자기 리니어 엔진의 결합을 통해 리니어 엔진에서 직접 에너지 변환이 이루어질 수 있다. 그럼으로써, 상황에 따라 윤활되어야 하는 고비용 기계 구조들이 생략될 수 있다. 전자기 리니어 엔진 및 하나 이상의 제1 피스톤의 자기 지지를 위한 하나 이상의 장치는 서로 분리된 2개의 장치일 수 있다. 또는 상기 두 부재가 공통 부품들을 포함할 수도 있다. 후자의 경우, 자기 지지에 사용되는 부품들이 에너지 변환 시 리니어 엔진에 의해 사용될 수 있다. 이로써 지지부와 리니어 엔진이 서로 분리되어 구성된 구조에 비해 부품 수를 줄일 수 있다.

전자기 리니어 엔진은 하나 이상의 제1 피스톤의 운동 방향을 따라 배치되는 링 코일을 포함할 수 있다. 이로써 매우 간단한 구조가 구현되며, 리니어 엔진을 통한 고효율 에너지 변환이 달성된다.

전자기 리니어 엔진은 자기 저항 엔진, 영구 자석 동기 엔진, 또는 비동기 엔진으로서 구현될 수 있다.

또한, 전자기 리니어 엔진은 n-위상(n = 양의 정수) 구조로 형성될 수 있고, 그리고/또는 전자기 리니어 엔진의 권선은 직선을 따라 m번(m = 양의 정수) 반복하여 연속으로 배치될 수 있다.

하나 이상의 제1 피스톤과 하나 이상의 제1 하우징 사이에는, 하나 이상의 유입 채널 및 하나 이상의 배출 채널 및/또는 하나 이상의 밸브를 포함하는 하나 이상의 제1 챔버가 형성될 수 있다. 그 결과, 피스톤 엔진에 의해 압축기 또는 내연기관이 형성된다.

전술한 피스톤 엔진의 사용 하에 수행되는 방법에서는, 하나 이상의 제1 피스톤과 하나 이상의 제1 하우징 사이에 형성되는 갭의 크기가 하나 이상의 제1 피스톤 및/또는 하나 이상의 제1 하우징의 변형을 통해 조정될 수 있다. 특히 상기 변형(들)은 자장의 작용에 의해 야기될 수 있다. 자장은 다시, 지지부 및/또는 리니어 엔진을 위해 동시에 사용되는 장치들에 의해 발생할 수 있다.

상기 방법에서는 하나 이상의 제1 하우징에 슬롯이 형성됨으로써, 갭 크기의 조정에 쓰일 힘이 감소할 수 있다.

갭 내에는 씰이 설치되며, 하나 이상의 제1 피스톤의 자기 지지부가 상기 씰에 정확하게 정의된 압축력을 가할 수 있다. 씰은 PCTFE 또는 테플론으로 구성될 수 있다.

하나 이상의 제1 하우징은 냉각될 수도 있고, 그리고/또는 가열될 수도 있다. 냉각 및 가열은 특히 피스톤 엔진이 스털링 모터로서 구현되는 경우에 유리할 수 있다.

하기에서는 독립 청구항들의 특징들에 따른 바람직한 개선예들을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 토대로, 그러나 이에 한정하지는 않고, 더 상세히 설명한다.

도 1은 자기 지지부 및 전자기 리니어 엔진을 구비한 피스톤 엔진의 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피스톤 엔진의 종축에 대해 수직인 횡단면도이다.
도 3은 피스톤의 중공 실린더형 연장부 및 그에 대응하는 하우징 내 리세스를 포함하는, 도 1의 피스톤 엔진의 종단면도이다.

도 1에는 본 발명에 따른 피스톤 엔진(1)의 일 단면도가 도시되어 있다. 피스톤 엔진(1)은 실린더형 하우징(2)을 포함하며, 상기 하우징 내에는 실린더형 피스톤(3)이 움직일 수 있게 배치된다. 실린더형 피스톤(3)의 외측 주연면에는 자기 요크(4)가 배치된다. 하우징(2) 외부에서 상기 하우징의 실린더형 외주연에는 상기 외주연을 따라 2개의 위치(5a, 5b)에서 각각 4개의 지지점(6a 내지 6d, 또는 6e 내지 6g)에 각각 피스톤(3)의 자기 지지를 위한 2개의 자기 회로(7a 내지 7p)가 배치된다. 도면에는 도시되지 않은 한 대안적 실시예는 각각 하나의 자기 회로(7a 내지 7f)를 구비한 3개의 지지점(6a 내지 6c)을 포함하며, 이는 피스톤을 안정적으로 지지하기에 충분할 수 있다. 원하는 적용에 따라 전술한 개수의 조합들, 또는 적용 및 동적 작용에 따라서는 자기 회로, 지지점 및 위치의 개수 변경이 가능하다. 도 1에 도시된 단면도에서는 편의상 위치(5a, 5b) 당 단 2개의 지지점(6a 및 6c, 또는 6e 및 6g)만 도시되어 있다. 자기 지지부(5a, 5b)의 위치는 하우징(2)의 중심축(8)을 따라 각각 실린더형 하우징(2)의 바닥면 및 덮개면으로부터 동일한 간격을 두고 배치된다. 하우징(2)의 원형 절단면을 따라 중심축(8)에 대해 수직으로 각각 하나의 자기 지지 위치(5a 또는 5b)에는, 상기 원형 절단면의 외주연을 따라 지지점들(6a 내지 6c, 또는 6e 내지 6g)이 서로 등간격으로 배치된다.

지지점들(6a 내지 6g)에 배치된 자기 회로들(7a 내지 7p)은 영구 자석들 또는 전자기 코일들로 형성될 수 있다. 전자기 코일들로 형성될 경우, 상기 전자기 코일들은 각각 하나의 요크를 포함할 수 있다. 자기 회로들(7a 내지 7p)은 중심축(8)에 대해 수직으로 정렬된 자장 선들로써 하우징(2) 내로 돌출하는 자장들을 발생시킨다. 상기 자장들과, 피스톤(3)의 자기 요크(4)에 의해 발생하는 자장 사이의 상호작용을 통해 하우징(2) 내에서 피스톤(3)의 비마찰 자기 지지가 구현된다. 이때, 피스톤(3)은 하우징(2) 내에서 중심축(8)을 따라 자유롭게 움직일 수 있다. 요크(4)와 자기 회로들(7a 내지 7p)의 자장들의 상호작용을 통해, 피스톤(3)은 하우징(2) 내에서 상기 하우징(2)에 접촉하지 않으면서 부유 상태로 보유된다.

도 1에 도시된 것처럼, 코일들로 형성된 자기 회로들(7a 내지 7p)의 자장의 크기는 전기적으로 각각 코일 내부의 전류 흐름에 의해 결정된다. 자기 회로의 전자 제어 장치(9)가 코일 내 전류의 크기 및 그와 더불어 자기 회로들(7a 내지 7p)의 자장 크기를 개회로 제어하거나 폐회로 제어한다. 폐회로 제어의 경우, 하우징(2) 내에 배치된 거리 센서들(11)이 하우징(2) 내 피스톤(3)의 위치에 대한 정보를 제공할 수 있고, 거리 센서들의 전자 장치(12) 및 전자 제어 장치(10)의 중앙 제어기를 통해 자기 회로들(7a 내지 7p)의 전자 제어 장치로 신호를 전송할 수 있다. 상기 신호들을 통해 자장이 폐회로 제어되며, 피스톤 중심축이 하우징(8)의 중심축과 편차가 나면 거리 센서(11)가 상기 전자 장치들(12, 10, 9)로 신호를 전송할 수 있고, 이는 자기 회로들(7a 내지 7p) 내 전류의 조정을 야기하며, 그 결과 자장이 변동하여 피스톤(3)의 요크(4)의 자장과 상호작용함으로써 피스톤으로 상기 피스톤의 위치를 변경시키는 추가의 힘이 가해진다. 상기 피스톤의 위치는 그 중심축이 하우징의 중심축(8)과 일치하도록 변경된다.

계속해서 도 1에 도시된 것처럼, 하우징(2)의 외주연에는 코일들(16a 내지 16e) 및 상기 코일들(16a 내지 16e)을 둘러싸는 요크(17)가 배치된다. 코일들(16a 내지 16e)은 상기 요크(17) 및 피스톤(3)의 요크(4)와 함께 리니어 엔진(15)을 형성한다. 그럼으로써 피스톤(3)의 요크(4)는 피스톤(3)의 자기 지지를 위해, 그리고 리니어 엔진(15)의 부품으로도 사용된다. 리니어 엔진(15)을 이용하여 피스톤(3)의 기계 에너지가 직접 전기 에너지로, 그리고/또는 그의 역으로 변환될 수 있다. 마모에 약해서 윤활되어야 하는 고비용의 기계 장치가 절약된다. 리니어 엔진(15)은 전자 장치(18)와 중간 전류 회로(19)를 거쳐 망 연결용 전자 장치(20)의 단자들(21)을 통해 전기 회로망에 연결될 수 있다. 그럼으로써 리니어 엔진(15)에 의해 발생한 전류가 외부 전기 회로망에 공급될 수 있게 된다.

도 2에는 피스톤 엔진(1)을 일 위치(5a 또는 5b)에서 피스톤 엔진의 종축에 대해 수직으로 잘라낸 단면도가 도시되어 있다. 본 단면도에서는 하우징(2)에 부착되거나 하우징(2) 내에 통합된 2개의 거리 센서(11)를 볼 수 있으며, 이들은 위치(5a 또는 5b)로부터 공간적으로 약간 오프셋되어 배치된다. 도 1에 도시된 것처럼, 제2 위치(5b 또는 5a)에 또 다른 2개의 거리 센서(11)가 공간적으로 약간 오프셋되어 배치된다. 4개의 거리 센서(11)를 통해 하우징(2)에 대한 피스톤(3)의 상대적 위치가 명확하게 측정될 수 있다.

피스톤(3)과 하우징(2) 사이에는 각각 종축(8)을 따라 하우징(2)과 피스톤(3)의 최상부와 바닥부에 제1 챔버(13) 및 제2 챔버(14)가 형성된다. 피스톤(3)이 종축(8)을 따라 움직이면 챔버들(13, 14)의 체적이 변동한다. 챔버(13)의 체적이 감소하면 챔버(14)의 체적은 증가하며, 그 역의 경우도 성립된다. 챔버들(13, 14)은 내연 기관에서 연소 챔버로서 사용될 수 있거나, 스털링 엔진에서는 교대로 일측 챔버가 가열되면 타측 챔버는 냉각될 수 있고, 그 역의 경우도 성립된다. 그 결과, 피스톤(3)에는 종축(8)을 따라 실시되는 운동을 발생시키는 힘이 가해진다. 피스톤(3) 운동의 운동 에너지는 리니어 엔진(15)에 의해 직접 전기 에너지로 변환될 수 있다.

도 2에서 하우징(2)상의 위치(5a 또는 5b) 또는 하우징 내부에 통합된 위치(5a 또는 5b)에 각각 4개의 지지점(6a 내지 6d, 또는 6e 내지 6h)이 도시되어 있다. 각각의 지지점(6a 내지 6h)에는 각각 2개의 자기 회로(7)가 배치되고, 상기 자기 회로들은 각각 하나씩의 요크 또는 하나의 공통 요크를 포함하며, 도 2에는 편의상 공통 요크만 도시되어 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 피스톤 엔진(1)의 대안적 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예는 도 1 및 도 2의 실시예에 비해 하우징(2)에 대한 피스톤(3)의 위치 안정성을 더욱 증대시키며, 하우징(2) 내에서의 피스톤(3)의 기울어짐을 방지한다. 하우징(2) 내에는, 도 3에 도시된 것처럼, 피스톤의 최상부와 바닥부에 각각 하나씩의 중공 실린더가 배치된다. 즉, 피스톤(3)의 단부들은 각각 중공 실린더형 연장부(22)에 의해 연장된다. 하우징의 최상부와 바닥부에는 각각 중공 실린더형 연장부(22)와 반대의 형태를 갖는 대응 리세스들(23)이 형성된다.

Claims

하나 이상의 제1 피스톤(3) 및 하나 이상의 제1 하우징(2)을 구비한 피스톤 엔진(1)이며,
하나 이상의 제1 하우징(2)은 하나 이상의 제1 피스톤(3)을 완전히 또는 적어도 부분적으로 둘러싸며, 하나 이상의 제1 피스톤(3)은 하나 이상의 제1 하우징(2) 내에서 움직일 수 있게 자기에 의해 지지되며, 하나 이상의 제1 피스톤(3)의 자기 지지를 위해 하나 이상의 장치(7)가 이용되는, 피스톤 엔진(1)에 있어서,
하나 이상의 제1 피스톤(3)의 자기 지지를 위한 하나 이상의 장치(7)는 하나 이상의 제1 하우징(2)에 대해 상대적으로 제자리에 고정되도록 배치되고,
상기 피스톤 엔진(1)은 자유 피스톤 엔진인 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤의 자기 기기를 위한 하나 이상의 장치(7)는, 하나 이상의 제1 하우징(2)에 대해 상대적으로 제자리에 고정되도록 배치된 하나 이상의 전자기 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤(3)의 자기 지지를 위한 하나 이상의 장치(7)는 각각 3개의 지지점(6a 내지 6f)을 포함하는 2개의 지지 위치(5a, 5b)를 갖는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤(3)이 하나 이상의 자기 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤(3)은 하나 이상의 자기 요크(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤(3)은 하나 이상의 스프링과 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤(3)은 바닥면이 원형 또는 타원형인 실린더형 피스톤이며, 하나 이상의 제1 하우징(2)은 바닥면이 원형 또는 타원형인 실린더형 하우징인 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤(3)은 중공 실린더의 형태를 가진 하나 이상의 연장부(22)를 포함하며, 하나 이상의 제1 하우징(2)은 상기 하나 이상의 연장부(22)를 위해 리세스(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 피스톤 엔진(1)은 전자기 리니어 엔진(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제9항에 있어서, 전자기 리니어 엔진(15)은 하나 이상의 제1 피스톤(3)의 운동 방향을 따라 배치되는 링 코일들(16a 내지 16e)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제9항에 있어서, 전자기 리니어 엔진(15)은 자기 저항 엔진, 영구 자석 동기 엔진, 또는 비동기 엔진으로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제9항에 있어서, 전자기 리니어 엔진(15)은 n-위상(n = 양의 정수) 구조로 형성되거나, 전자기 리니어 엔진의 권선이 직선을 따라 m번(m = 양의 정수) 반복하여 연속으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제9항에 있어서, 전자기 리니어 엔진(15)과, 하나 이상의 제1 피스톤(3)의 자기 지지를 위한 하나 이상의 장치(7)는 서로 분리된 2개의 장치인 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제1 피스톤(3)과 하나 이상의 제1 하우징(2) 사이에는, 하나 이상의 유입 채널 및 하나 이상의 배출 채널 또는 하나 이상의 밸브를 포함하는 하나 이상의 제1 챔버(13)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 따른 피스톤 엔진(1)의 사용 하에 수행되는 방법에 있어서,
하나 이상의 제1 피스톤(3)과 하나 이상의 제1 하우징(2) 사이에 형성되는 갭의 크기가 하나 이상의 제1 피스톤(3) 또는 하나 이상의 제1 하우징(2)의 변형을 통해 조정되며, 상기 변형(들)은 자장의 작용에 의해 야기되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제15항에 있어서, 하나 이상의 제1 하우징(2)에 슬롯이 형성됨으로써, 갭 크기의 조정에 쓰일 힘이 감소하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제15항에 있어서, 갭 내에는 씰이 설치되며, 하나 이상의 제1 피스톤(3)의 자기 지지부가 상기 씰에 정확하게 정의된 압축력을 가하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제15항에 있어서, 하나 이상의 제1 하우징(2)은 냉각 또는 가열되는 것을 특징으로 하는, 방법.