Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft thermoelastische Wandleranordnungen, insbesondere für ein Ak torsystem eines Protagonist-Antagonist-Energiewandlersystems, insbesondere mit Stellaktoren, die durch thermoelastische Aktorelemente gestellt werden können.

Technischer Hintergrund

Energiewandler mit aktiven Elementen aus einem thermoelastischen Material ermöglichen die Realisierung einer Umwandlung zwischen mechanischer und thermischer Energie.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Varianten zur Nutzung von thermoelastischen Anordnungen zur Kühlung von Fluiden bekannt, die allesamt auf einem zyklischen Verspan- nungs- und Entspannungsprozess eines thermoelastischen Materials basieren.

Zudem ermöglichen derartige thermoelastische Anordnungen die Realisierung von Aktoran ordnungen. Als thermische Aktoranordnungen werden Aktoren mit thermoelastischen Aktorel ementen bezeichnet, die durch Einwirkung von Wärme eine Stellbewegung hervorrufen kön nen. Thermische Aktoranordnungen können beispielsweise mit thermoelastischen Aktorele menten ausgebildet sein, die ein thermoelastisches Material (auch als elastokalorisches oder mechanokalorisches Material bezeichnet) aufweisen. Derartige thermoelastische Materialien ändern ihre Mikrostruktur bei Einwirkung einer Temperaturänderung. Dadurch können ther moelastische Elemente bei Erwärmung ihre Abmessungen verringern bzw. eine Zugkraft aus üben. Im Falle einer Abkühlung nimmt das thermoelastische Element insbesondere bei Vor liegen einer entsprechenden Rückstellkraft die ursprüngliche Form wieder ein. Eine Gruppe gebräuchlicher thermoelastischen Materialien sind Formgedächtnislegierungen und Polymere, wie z.B. Kautschuk.

Thermische Aktoranordnungen werden in aller Regel zur variablen Verstellung eines Stellelements zwischen zwei definierten Stellpositionen verwendet, wie beispielsweise zur Ansteuerung eines Ventils. Ein Rückstellen von Stellaktoren ist in bestimmten An wendungen zeitkritisch. So muss beispielsweise bei einem Ventilaktuator ein Schließen des Ventils im Falle einer Notabschaltung sehr schnell erfolgen. Die Verwendung eines thermischen Aktors, der durch eine Erwärmung von thermoelastischen Material aktivier bar ist, kommt für die Realisierung der Notabschaltungsfunktion nicht in Frage, da eine Rückstellung durch Abkühlen des thermoelastischen Materials aufgrund der langsamen Abkühlrate zu lange dauert. Andere Mechanismen zur schnellen Rückstellung des Ak tors sind aufwändig und haben einen hohen Bauraumbedarf.

Darüber hinaus sind antagonistische thermische Aktoren bekannt, bei denen eine Rück stellbewegung durch ein weiteres thermoelastisches Element bewirkt wird.

Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 19963 501 A1 ein Aktor für ein Stellglied be kannt, das zwischen einer Grundposition und einer Stellposition verstellbar ist. Der Ak tuator weist gegeneinander wirkende Formgedächtniselemente auf, von denen ein ers tes Formgedächtniselement bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur in Richtung einer Stellposition und das zweite Formgedächtniselement entsprechend in Gegenrich tung wirksam ist.

Aus der Druckschrift US 8,707,694 B2 ist ein Aktuator mit einem ersten Formgedächtni selement bekannt, das eine Kraft auf ein Stellelement des Aktuators ausüben kann, und ein weiteres Formgedächtniselement umfasst, das eine Gegenkraft auf das Stellelement ausübt. Das Stellelement dient zum Betreiben eines Ventils, das durch selektives An steuern des ersten und zweiten Formgedächtniselementes aktiviert bzw. deaktiviert wer den kann.

Auch aus der Druckschrift WO 2019/106340 ist ein thermoelastischer Aktuator mit einem thermoelastischen Draht und einem Stellglied bekannt, wobei der thermoelastische Draht zwischen einem statischen Teil und dem Stellglied angeordnet ist, um durch Kon traktion eine Bewegung des Stellglieds bezüglich des feststehenden Teils zu bewirken. Ferner ist ein Rückstellelement vorgesehen, das mit dem Stellglied verbunden ist, um das Stellglied zurückzustellen.

Darüber hinaus können thermoelastische Elemente aus parallel angeordneten Stran gelementen ausgebildet sein, die z.B. in Form einer Wicklung hergestellt werden. Durch gleichzeitige Aktivierung (Temperaturbeaufschlagung oder Längenänderung) der Stran gelemente können diese in einem Energiewandler verwendet werden, wobei sich die Höhe der umsetzbaren Energie sich mit der Anzahl der parallelen Strangelemente er höht.

Aus der Druckschrift DE 10 2017 007 596 B4 ist beispielsweise eine solche Anordnung von parallelen strangförmigen Formgedächtniselementen dargestellt.

Bei der Herstellung solcher thermoelastischen Anordnungen mit einer Vielzahl von ther moelastischen Strangelementen besteht ein Problem darin, dass aufgrund von Toleran zen des Herstellungsprozesses die einzelnen Strangelemente der Anordnung unter schiedlichen Belastungen ausgesetzt sind. Dies führt zu einer unterschiedlichen Bean spruchung, die die Lebensdauern der einzelnen Strangelemente verschieden beein flusst.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer thermi schen Wandleranordnung zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Reproduzier barkeit, eine höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Wandleranordnung gewähr leistet.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung einer thermoelastischen An ordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch die thermoelastische Anordnung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer thermoelastischen Anordnung für einen Energiewandler vorgesehen, wobei thermoelastische Strangelemente mit einer konstanten Dehnung zwischen mindestens zwei Halteelemen ten fixiert werden, um ein Bündel von sich in einer Längsrichtung erstreckenden Stran gelementen mit identischen Vordehnungen zu erhalten.

Weiterhin kann das Verfahren folgende weitere Schritte aufweisen:

Bewickeln von zwei Halteelementen mit dem thermoelastischen Endlos- Strangelement mit einer konstanten Dehnung, um ein Bündel von sich in ei ner Längsrichtung erstreckenden Strangelementen mit identischen Vordeh nungen zu erhalten, wobei das Endlos-Strangelement wickelbar ausgebildet ist;

Nach dem Bewickeln, Fixieren der Windungen der Strangelemente an den Halteelementen.

Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, eine thermoelastische Anordnung zur Verwendung in einem Energiewandler zur Verfügung zu stellen. Diese weist Wandlerele mente auf, die jeweils aus einem Bündel von sich in einer gemeinsamen Längsrichtung erstreckenden thermoelastischen Strangelementen ausgebildet sind. Insbesondere kön nen diese Bündel durch Umwickeln von voneinander beabstandeten Halteelemente mit einem Endlos-Strangelement hergestellt werden.

Die Strangelemente unterliegen während ihrer Nutzung in einem Energiewandler ther mischen und mechanischen Belastungen, die die Geschwindigkeit der Degradation des thermoelastischen Materials beeinflussen. Insbesondere altern diejenigen Strangele mente schneller, die im Vergleich zu den übrigen Strangelementen des Bündels stärker belastet sind. Bei Bewickeln der Halteelemente mit einer konstanten Kraft ergibt sich aufgrund von Querschnittsschwankungen des Endlos-Strangelements, Schwankungen der Materialzusammensetzung und/oder Temperaturschwankungen während des Bewi- ckelns eine Variation der Dehnungen der einzelnen Strangelemente im Bündel. Um zu gewährleisten, dass bei einem Betrieb der Wandlerelemente diese einer identischen Al terung bzw. identischen Degradation unterliegen, ist vorgesehen die Strangelemente in einem Bündel mit identischer Vordehnung anzuordnen. Dabei kann beispielsweise beim Wickeln des Endlosdrahts eine im Wesentlichen gleichbleibende Dehnung wirken, so dass die Vordehnung der so hergestellten Strangelemente im Wesentlichen gleichblei bend ist. Durch Fixieren des so gewickelten Endlos-Strangelements an den zwei vonei nander beabstandeten Halteelementen kann ein Bündel aus Strangelementen erzeugt werden, dessen einzelne Strangelemente im Wesentlichen die gleiche Vordehnung auf weisen.

Das Verfahren kann die weiteren Schritte aufweisen:

Positionieren mindestens eines Mittenhaltelements an einer Position zwi schen den Halteelementen, so dass beide Windungsseiten des gewickelten Strangelements an dem mindestens einen Mittenhaltelement anliegen, und Fixieren der Windungen des Strangelements an dem Mittenhalteelement, so dass mindestens zwei Wandlerelemente zwischen dem Mittenhalteelement und einem der Halteelemente gebildet werden;

- Ausbilden des Energiewandlers durch ortsfestes Anordnen der Halteele mente und des Mittenhalteelements, so dass die durch die Bündel der Stran gelemente gebildeten Wandlerelemente mit einer identischen Vordehnung versehen sind.

Durch ein Klemmen des Bündels an einer Zwischenposition mit einem Mittenhalteele ment können zwei miteinander verbundene Wandlerelemente gebildet werden, die se parat ansteuerbar sind und in einer antagonistischen Wandleranordnung eines Protago nist-Antagonist- Energiewandlersystem mit zwei gegeneinander wirkenden Wandlerele menten, insbesondere eines antagonistischen Aktorsystems oder einer Heiz-/Kühlvor- richtung, genutzt werden können.

Ein solches Verfahren ermöglicht eine vereinfachte reproduzierbare Fertigung und eine reproduzierbare Bewegung der Wandleranordnung ohne aufwendiges Kalibrierungsver fahren. Durch leitende Ausbildung der Halteelemente und des Mittenhalteelements ist eine einfache elektrische Ankopplung zum elektrischen Ansteuern der Strangelemente möglich.

Durch das Wickeln des Endlos-Strangelements mit konstanter Dehnung sind alle Stran gelemente in gleichem Maße vorbelastet und eine unterschiedliche Beanspruchung ein zelner Strangelemente in dem Bündel während des Betriebs kann vermieden werden. Eine unterschiedliche Beanspruchung einzelner Strangelemente führt zu einer erhöhten Variation der Degradation der einzelnen Strangelemente und kann zu Frühausfällen ein zelner Strangelemente führen, die die Leistungsfähigkeit des Energiewandlers, insbe sondere des Aktorsystems oder der Heiz-/Kühlvorrichtung, vor Ablauf einer geplanten Einsatzzeit reduzieren. Durch das mehrfache Vorsehen von Mittenhalteelementen an mehr als zwei Positionen entlang der Längserstreckung des gewickelten Bündels von Strangelementen können auch mehr als zwei miteinander verbundene Wandlerelemente aufgebaut werden. Dies eignet sich zum Aufbau eines erweiterten Protagonist-Antagonist-Energiewandlersys- tems, insbesondere eines Aktorsystems. Durch die so erzeugten aneinanderhängenden Wandlerelemente kann ein mit dem Mittenhalteelement verbundenes Stellglied betätigt werden, indem beispielsweise die Wandlerelemente wechselweise aktiviert werden. Das an dem Mittenhalteelement angeordnete Stellglied kann sowohl zum Ausführen einer translatorischen Bewegung als auch zum Ausführen einer Schwenkbewegung gehalten sein.

Zudem ermöglicht das obige Verfahren das Vorsehen einer automatischen Positionie rung des Strangelements durch Führungselemente an den Halteelementen, so dass ein reproduzierbares Verhalten der so hergestellten thermoelastischen Wandleranordnung erreicht werden kann.

Weiterhin kann das Bewickeln der Halteelemente mit dem Strangelement durch neben einander Anordnen der Windungen mit gleichbleibender Wicklungsfläche oder durch übereinander Anordnen der Windungen mit sich ändernder Wicklungsfläche durchge führt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass das Ausbilden des Energiewandlers als ein rotatorisches Energiewandlersystem so erfolgt, dass das Mittenhalteelement schwenkbeweglich an geordnet wird, so dass die daran fixierten Strangelemente um eine Umfangsfläche des Mittenhalteelements verlaufen, so dass durch Ausüben einer Zugkraft durch Aktivierung eines der Wandlerelemente das Mittenhalteelement verschwenkt wird oder so dass durch Verschwenken des Mittenhalteelements eines der Wandlerelemente belastet wird, wodurch sich dieses erwärmt, und/oderein anderes der Wandlerelemente entlastet wird, wodurch dieses Wärmeenergie aufnimmt.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Ausbilden des Energiewandlers als ein trans latorisches Energiewandlersystem so erfolgen, dass das Mittenhalteelement auf einem beweglichen Schlitten angeordnet wird, wobei die daran fixierten Strangelemente in zu einander entgegengesetzten Richtungen verlaufen, so dass durch Ausüben einer Zug kraft durch Aktivierung eines der Wandlerelemente das Mittenhalteelement translatorisch bewegt wird oder so dass durch Verschieben des Mittenhalteelements ei nes der Wandlerelemente belastet wird, wodurch sich dieses erwärmt, und/oder ein an deres der Wandlerelemente entlastet wird, wodurch dieses Wärmeenergie aufnimmt.

Weiterhin kann das Bewickeln so durchgeführt werden, dass die Windungen nebenei nander oder übereinander angeordnet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Energiewandler mit mindestens einem Wand lerelement aus einem Bündel von Strangelementen vorgesehen, die zwischen zwei Hal teelementen aufgespannt sind, wobei die Strangelemente identische Dehnungen auf weisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Energiewandlersystem mit dem obigen Energie wandler, insbesondere als ein Aktorsystem oder ein Heiz-/Kühlsystem, vorgesehen, wo bei mindestens ein Mittenhaltelement an einer Position zwischen den Halteelementen angeordnet ist, so dass mehrere seriell angeordnete Wandlerelemente ausgebildet sind, wobei das Mittenhalteelement schwenkbeweglich angeordnet wird, so dass durch Akti vierung eines der Wandlerelemente das Mittenhalteelement durch Ausüben einer Zug kraft verschwenkt wird oder so dass durch Verschwenken des Mittenhalteelements eines der Wandlerelemente belastet wird, wodurch sich dieses erwärmt, und/oder ein anderes der Wandlerelemente entlastet wird, wodurch dieses Wärmeenergie aufnimmt.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Energiewandlersystem mit dem obigen Energie wandler, insbesondere als ein Aktorsystem oder ein Heiz-/Kühlsystem, vorgesehen, wo bei mindestens ein Mittenhaltelement an einer Position zwischen den Halteelementen angeordnet ist, so dass mehrere seriell angeordnete Wandlerelemente ausgebildet sind, wobei das Mittenhalteelement an einem beweglichen Schlitten angeordnet ist, wobei die daran fixierten Wandlerelemente in zueinander entgegengesetzten Richtungen verlau fen, so dass durch Ausüben einer Zugkraft durch Aktivierung eines der Wandlerelemente der Schlitten translatorisch bewegt wird oder so dass durch Verschieben des Mittenhal teelements eines der Wandlerelemente belastet wird, wodurch sich dieses erwärmt, und/oder ein anderes der Wandlerelemente entlastet wird, wodurch dieses Wärmeener gie aufnimmt. Durch die Wandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie kann ein solcher Ener giewandler auch zur Energierückgewinnung aus warmen Medien genutzt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Heiz-/Kühlsystem mit dem obigen Energiewandler vorgesehen, wobei der Energiewandler durch extern einwirkende Verformung Wärme abgibt oder Wärme aufnimmt.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Wärmekraftmaschine mit einem Energiewandler vorgesehen, wobei der Energiewandler durch gesteuerte Zuführung oder Abführung von Wärme eine mechanische Bewegung bewirkt, die als Nutzenergie verwendet wird oder in elektrische Energie gewandelt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1a-1c verschiedene Ansichten eines rotatorischen Protagonist-Antago- nist-Energiewandlersystems mit einer thermoelastischen Aktoran ordnung;

Figuren 2a-2c verschiedene Ansichten eines translatorischen Protagonist-Anta gonist-, Energiewandlersystems mit einer thermoelastischen Ak toranordnung;

Figuren 3a-3e Verfahrensstände zum Herstellen einer antagonistischen Wand leranordnung; und

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Klemmvorrichtung an einem Halteelement.

Beschreibung von Ausführungsformen Figuren 1a -1c zeigen eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische An sicht eines Energiewandlersystems 1 , insbesondere zur Nutzung als ein Aktorsystem, mit einem verschwenkbaren Stellglied 2 als Beispiel für einen Energiewandler. Das ver- schwenkbare Stellglied 2 ist an einer Schwenkwelle 3 gehalten, die durch eine antago nistische Wandleranordnung 4 als thermoelastische Anordnung verschwenkt werden kann. Die Schwenkwelle 3 ist an einem Mittenhalteelement 5 angeordnet, wobei die Schwenkwelle 3 durch ein Drehen des Mittenhalteelements 5 verschwenkt werden kann.

Um das Mittenhalteelement 5 ist ein Bündel von thermoelastischen Strangelementen 6 geführt und dort mithilfe einer geeigneten Klemmeinrichtung 51, wie z. B. eines Klemm stiftes 53, der die Strangelemente 6 in einer Nut 52 verklemmt, fixiert. Das durch das Mittenhalteelement 6 separierte Bündel von thermoelastischen Strangelemente 6 ist an ihren anderen Enden an jeweiligen Halteelementen 7 angebracht.

An den Halteelementen 7 sind die Strangelemente 6 ebenfalls durch entsprechende Klemmelemente 71 geklemmt, so dass zwischen einem der Halteelemente 7 und dem Mittenhalteelement 6 jeweils ein Bündel von thermoelastischen Strangelementen 6 an geordnet ist, die gemeinsam ein Aktorelement als Wandlerelement 8 bilden.

Die Strangelemente 6 entsprechen länglichen schnurartigen, bandförmigen oder draht artigen Elementen aus einem thermoelastischen Material. Die Strangelemente 6 können z.B. eine runde, elliptische oder eckige Querschnittsfläche aufweisen und sind länglich, schnür- oder bandförmig mit einer ausreichenden Biegsamkeit für eine Bewicklung der Halteelemente 7 ausgebildet.

Eine solche Wandleranordnung 4 kann als Aktoranordnung durch Aktivieren und Deak tivieren der Wandlerelemente 8 betätigt werden. Dies erfolgt durch gesteuertes Kontra hieren der Strangelemente 6 durch Erwärmen und Entspannen durch Abkühlen. Das Erwärmen kann im gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Zuführen elektrischer Ener gie erfolgen.

Alternativ kann diese Wandleranordnung 4 durch ein Einbringen einer Schwenkbewe gung auf das Stellglied 2 zum Erwärmen eines der Wandlerelemente 8a, 8b und zum Abkühlen des entsprechend anderen Wandlerelements 8b, 8a führen. Dies kann in einer Heiz-/Kühlvorrichtung genutzt werden. Zwischen dem Mittenhalteelement 5 und einem ersten der Halteelemente 7a ist ein ers tes Wandlerelement 8a aus mehreren Strangelementen 6 und zwischen dem Mittenhal teelement 5 und einem zweiten Halteelement 7b ein zweites Wandlerelement 8b aus mehreren Strangelementen 6 angeordnet. Die Halteelemente 7a, 7b und das Mittenhal teelement 5 sind dazu ortsfest montiert und die Strangelemente 6 der Wandlerelemente 8a, 8b jeweils mit einer definierten, für alle Strangelemente 6 identischen Vordehnung vorgespannt.

Die Strangelemente 6 umgeben das Mittenhalteelement 5, so dass bei Zug eines der Wandlerelemente 8a, 8b aufgrund der Fixierung der Strangelemente 6 an dem Mitten halteelement 5 ein Drehmoment auf das Mittenhalteelement 5 ausgeübt wird. Die Stran gelemente 6 sind um das Mittenhalteelement 5 herumgeführt, so dass eine Ansteuerung der Wandlerelemente 8a, 8b zu zueinander entgegengesetzten Drehmomenten an dem Mittenhalteelement 5 führt.

Das thermoelastische Material des thermoelastischen Strangelements 6 kann eine Formgedächtnislegierung, wie z.B. NiTi, oder ein Polymer wie z.B. Naturkautschuk ent halten und so durch einen Phasenübergang, d.h. eine Umwandlung der Gitterstruktur, bei elastischer Verspannung oder Entspannung latente Wärme freisetzen oder aufneh men. Üblicherweise wandelt sich bei Formgedächtnislegierungen als thermoelastischen Materialien, die unter Krafteinwirkung einer mechanischen Verformung ausgesetzt wer den, eine austenitische Material Struktur in eine martensitische Material Struktur um, wo bei diese Wärme abgibt. Wird das Material entlastet, so nimmt dieses aufgrund der elas tischen Verformung die ursprüngliche Form wieder ein, wobei sich die martensitische Material Struktur in eine austenitische Material Struktur zurückwandelt und dabei Wärme aus der Umgebung aufnimmt. Umgekehrt kann bei Zuführung oder Abführung von Wär meenergie das thermoelastische Strangelement 6 entspannt bzw. verspannt werden, so dass eine Kraft ausgeübt wird.

Alternativ kann, wie in der Draufsicht, der Seitenansicht und der perspektivischen An sicht der Figuren 2a-2c gezeigt, ein translatorisches Energiewandlersystem 1‘, insbeson dere ein Aktorsystem, vorgesehen sein. Dieses weist eine antagonistische Wandleran ordnung 4 auf, wie sie zuvor in Bezug zu den Figuren 1a-1c beschrieben wurde. Bei dem translatorischen Energiewandlersystem V ist das Mittenhalteelement 5 an einem Schlit ten 9 angeordnet, der translatorisch beweglich entlang einer Führung 10, wie z.B. einer Führungsschiene, geführt ist. Die Wandlerelemente 8a, 8b erstrecken sich von dem Schlitten 9 in einander entgegengesetzte Richtungen, so dass durch Ansteuerung eines der Wandlerelemente 8a, 8b eine Zugkraft über das Mittenhalteelement 5 auf den Schlit ten 9 aufgebracht wird und dieser entlang der Führung 10 bewegt wird. Die Halteele mente 7a, 7b sind dazu ortsfest montiert und die Strangelemente 6 der Wandlerelemente 8a, 8b mit identischen Dehnungen vorgespannt.

Zur Herstellung einer solchen Wandleranordnung wird ein Herstellungsverfahren ver wendet, wie es anhand der Skizzen der Figuren 3a bis 3e ausführlicher dargestellt ist. Das Herstellungsverfahren für die antagonistische Wandleranordnung 4 der zuvor be schriebenen Energiewandlersysteme 1, 1‘ sieht zunächst das Bewickeln von zwei fest stehenden, voneinander beabstandeten Halteelementen 7a, 7b vor, wie in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist. Das Bewickeln erfolgt mithilfe einer Wicklungsvorrichtung 15, einem Endlos-Strangelemente 16, der als thermoelastischer Endlosdraht oder ther moelastische Endlosschnur aus einem thermoelastischen Material von einer Rolle 17 bereitgestellt ist.

Das Bewickeln der Halteelemente 7a, 7b kann bei gleichbleibender Vordehnung erfol gen, wobei die Drahtwindungen nebeneinander- und/oder übereinandergelegt werden.

Die Wicklungsvorrichtung 15 weist neben der Rolle 17 eine Dehnungsrolle 18 auf, die sich zum Bereitstellen einer konstanten Dehnung beim Abwickeln des Endlos-Strangele ments 16 von der Rolle 17 mit einer Geschwindigkeit dreht, die eine größeren Strang durchlaufgeschwindigkeit aufweist als eine Strangabspulgeschwindigkeit der Rolle 17. Dadurch wird das Endlos-Strangelement 16 zwischen der Rolle 17 und der Dehnungs rolle beim Abspulen um eine definierte Länge gedehnt, bevor das Endlos-Strangelement 16 auf die Halteelement gewickelt wird. Die Bewicklung um die Halteelemente 7 erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die die Dehnung des Endlos-Strangelements 16 nach dem Verlassen der Dehnungsrolle 18 beibehält, d.h. der bewickelte Weg um die Halteele mente 7 entspricht der Strangdurchlaufgeschwindigkeit der Dehnungsrolle 18. Um eine ausreichende Haftung des Endlos-Strangelements 16 auf der Dehnungsrolle 18 zu ge währleisten, kann dieses mehrfach die Dehnungsrolle 18 umlaufen.

In Figur 3c ist dargestellt, dass nach Beenden der Bewicklung der Halteelemente 7a, 7b die umlaufenden Windungsseiten des Endlos-Strangelements 16 an den Halteelemen ten 7a, 7b mit einer Fixierung 18 fixiert werden. Dies kann durch Klemmen, Kleben, Lö ten, Schweißen (Laserschweißen und Widerstandsschweißen) oder in sonstiger Weise erfolgen. Die Fixierung erfolgt so, dass eine gemeinsame elektrische Kontaktierung der durch die Windungen gebildeten Bündel an Strangelementen 6 möglich ist. Dazu können beispielsweise die Halteelemente 7a, 7b aus einem metallischen oder sonstigen leitfähi gen Material ausgebildet sein.

Nach dem Bewickeln der Halteelemente 7a, 7b kann, wie in den Figuren 3c und 3d ge zeigt, das Mittenhalteelement 5 quer zur Längserstreckung der Strangelemente 6 an ei ner Position zwischen den Halteelementen 7a, 7b an die Strangelemente 6 geführt wer den. Sobald alle Strangelemente 6 an dem Mittenhalteelement 5 anliegen, können diese daran befestigt werden, insbesondere durch Klemmen, Kleben, Löten, Schweißen oder in sonstiger Weise. Wie in der Figur 3d gezeigt, kann dies durch Klemmen, z. B. mit dem Klemmstift 53 in der Nut 52, erfolgen.

In einer alternativen Ausführungsform kann das eine oder die mehreren Mittenhalteele- mente schon in dem Wickelprozess als passives Element integriert werden, so dass das Endlos-Strangelement 16 um das Mittenhalteelement herumgewickelt wird. Das Fixieren der einzelnen Strangelemente 6 an dem Mittenhalteelement 5 erfolgt dann beidseitig des Mittenhalteelements 5 durch Klemmen, Kleben, Löten, Schweißen und dergleichen.

Je nach Anwendung können die Strangelemente 6 teilweise um eine Umfangsfläche des Mittenhalteelements 5 geführt werden, so dass eine Zugkraft der Strangelemente 6 in eine Rotation des Mittenhalteelements 5 umgesetzt wird.

In einem Schritt 3e werden die Halteelemente 7a, 7b in dem Energiewandlersystem 1 fixiert und das Mittenhalteelement 5 mit dem Stellglied an einer Welle oder Achse mon tiert oder mit dem Schlitten 9 verbunden. Die Halteelemente 7a, 7b werden so positio niert, dass die Strangelemente 6 zwischen dem Mittenhalteelement 5 und dem jeweili gen Halteelement 7a, 7b mit einer vorgegebenen Vordehnung versehen sind. Durch die Fixierung der Strangelemente 6 an den Halteelementen 7a, 7b und an dem Mittenhal teelement 5 kann die Anordnung der Strangelemente 6spielfrei gestaltet werden und diese in jedem der Wandlerelemente 8a, 8b mit identischen Vordehnungen bzw. identi schen Längen versehen werden. Auch ermöglicht die gemeinsame Anordnung der Strangelemente 6 durch eine Bewicklung von zwei Halteelementen 7a, 7b ein einfaches Fertigungssystem für die Herstellung eines rotatorischen oder translatorischen Energie wandlersystems 1, 1 ‘ mit einer antagonistischen Wandleranordnung 4. Das Energiewandlersystem 1 , 1 ‘ kann als Aktorsystem bei gesteuerter Erwärmung eines der Wandlerelemente 8 oder als Heiz-/Kühlvorrichtung bei mechanischer rotatorischer oder translatorischer Bewegung des Mittenhalteelements 5 verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform kann eine weitere Energiewandlung der durch die gesteuerte Erwärmung bewirkten mechanischen Bewegung z.B. in elektrische Energie vorgesehen werden.

In Figur 4 sind beispielhaft Querschnittsansicht von möglichen Halteelementen 7 darge stellt. Beim Bewickeln wird das Endlos-Strangelement 16 in zwischen verschiebbaren parallel zueinander angeordneten Plättchen 21 gebildeten Nuten 22 geführt. Dies kann in einer oder mehreren Lagen erfolgen. Durch Pressen der Plättchen 21 quer zur ihren Flächenrichtungen, beispielsweise durch Festziehen einer Schraube 23 werden die Plättchen 21 gegeneinander gepresst und die darin gehaltenen Strangelemente 6 ver klemmt.

Bezugszeichenliste

1 Energiewandlersystem

2 Stellglied

3 Schwenkwelle

4 antagonistische Wandleranordnung

5 Mittenhalteelement

51 Klemmeinrichtung

53 Klemmstift

52 Nut

6 Strangelement

7 Halteelemente

7a, 7b erstes, zweites Halteelement 71 Klemmelemente

8 Wandlerelement

8a, 8b erstes, zweites Wandlerelement

9 Schlitten

10 Führung

15 Wicklungsvorrichtung

16 Endlos-Strangelement

17 Drahtrolle

18 Dehnungsrolle

21 Plättchen

22 Nuten

23 Schraube