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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit der Fluidpumpe und ein Verfahren zum Herstellen der Fluidpumpe.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fluidpumpe zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fluidpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 10, 11 stellen ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer hier beschriebenen Fluidpumpe bzw. ein Verfahren zum Herstellen einer hier beschriebenen Fluidpumpe unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Fluidpumpe ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse und wenigstens ein Pumpenrad auf, das Fluid durch einen Raum fördert, welcher vollständig oder teilweise von dem Gehäuse begrenzt ist bzw. wird („Fluidraum des Gehäuses“), in einer Ausführung in diesen und/oder aus diesem Fluidraum fördert und/oder in diesem Fluidraum bewegt, bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
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In einer Ausführung ist bzw. wird das Pumpenrad teilweise oder vollständig in dem Fluidraum angeordnet. Wenn der Fluidraum in einer Ausführung zwei oder mehr Kavitäten aufweist, die strömungstechnisch bzw. fluidisch miteinander kommunizieren bzw. verbunden sind, ist das Pumpenrad in einer Weiterbildung teilweise oder vollständig in einer d(ies)er Kavitäten des Fluidraums angeordnet. Der Fluidraum kann insbesondere auch eine Kavität aufweisen, insbesondere sein, die das Pumpenrad bzw. eine das Pumpenrad aufnehmende Kavität umschließt.
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Dadurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination, eine Wärmeübertragung zu dem Fluid verbessert werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Fluidpumpe wenigstens einen Elektromotor auf, der seinerseits wenigstens einen Rotor, der, in einer Ausführung über wenigstens eine Welle, mit dem Pumpenrad gekoppelt, in einer Ausführung drehfest verbunden, ist, und wenigstens einen Stator aufweist, der diesen Rotor antreibt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird, und in einem Raum angeordnet ist bzw. wird, welcher vollständig oder teilweise von dem Gehäuse begrenzt ist bzw. wird („Statorraum des Gehäuses“).
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In einer Ausführung weist der Stator eine oder mehrere bestromte bzw. hierzu vorgesehene, insbesondere eingerichtete, bzw. verwendete (Stator)Wicklungen zum Ausbilden eines drehenden Magnetfeldes zum Antreiben des Rotors auf, der hierzu in einer Ausführung seinerseits einen oder mehrere Permanentmagnete und/oder bestromte bzw. hierzu vorgesehene, insbesondere eingerichtete, bzw. verwendete (Rotor)Wicklungen aufweist. In einer Ausführung ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor.
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Bei solchen Motoren kann die Erfindung aufgrund von deren thermischer Charakteristik besonders vorteilhaft eingesetzt werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist wenigstens eine Wandung des Gehäuses, die den Fluidraum und/oder den Statorraum (jeweils) wenigstens teilweise begrenzt, einen ein- oder mehrteiligen Grundkörper aus Kunststoff auf, in den eine ein- oder mehrteilige Wärmeleitstruktur teilweise oder vollständig eingeformt ist bzw. wird.
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Durch einen Kunststoff-Grundkörper können in einer Ausführung vorteilhaft Gewicht und/oder Kosten der Fluidpumpe reduziert und/oder eine Designfreiheit erhöht werden.
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Durch die Wärmeleitstruktur kann in einer Ausführung vorteilhaft Wärme von dem Stator(raum) ab- bzw. dem Fluid(raum) zugeführt werden.
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Dadurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination, die Kühlung des Elektromotor(stator)s verbessert werden.
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Durch eine vollständig eingeformte Wärmeleitstruktur kann diese in einer Ausführung vorteilhaft geschützt werden, durch eine (nur) teilweise eingeformte Wärmeleitstruktur in einer Ausführung die Wärmeaufnahme bzw. -abgabe verbessert werden.
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In einer Ausführung wird bzw. ist der Grundkörper aus dem Kunststoff urgeformt, insbesondere gegossen, vorzugsweise spritzgegossen, und/oder die Wärmeleitstruktur, vorzugsweise dabei, von dem Kunststoff teilweise oder vollständig umhüllt, in einer Ausführung mit diesem teilweise oder vollständig umspritzt.
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Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders kompakte und/oder stabile Bauform realisiert werden.
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In einer Ausführung weist die Wärmeleitstruktur Metall, vorzugsweise Kupfer und/oder Aluminium, auf, in einer Weiterbildung ist bzw. wird sie hieraus hergestellt, insbesondere ur- und/oder umgeformt, beispielsweise gegossen, gebogen, insbesondere (tief)gezogen, oder dergleichen.
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Durch (solches) Metall kann in einer Ausführung die Kühlung des Elektromotor(stator)s (weiter) verbessert werden. Durch eine einteilige bzw. -stückige Wärmeleitstruktur kann in einer Ausführung die Wärmeleitung über die Struktur verbessert werden, durch eine Wärmeleitstruktur, die in einer Ausführung zwei oder mehr miteinander verbundene Teile aufweist, deren Herstellung vereinfacht werden, durch eine Wärmeleitstruktur, die in einer Ausführung zwei oder mehr separate, voneinander beabstandete Teile aufweist, deren Platzierung vereinfacht werden.
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In einer Ausführung ist die Wandung, in einer Weiterbildung die Wärmeleitstruktur, wenigstens teilweise zwischen Fluid- und Statorraum angeordnet, in einer Weiterbildung trennt die Wandung Fluid- und Statorraum voneinander.
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Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders kompakte Bauform realisiert werden.
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In einer Ausführung ist der Statorraum gegen den Fluidraum abgedichtet.
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Hierdurch kann in einer Ausführung der Stator geschützt werden.
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In einer Ausführung ist bzw. wird in einen Abschnitt der Wandung, der zwischen Fluid- und Statorraum angeordnet ist, in einer Ausführung den Fluid- und Statorraum voneinander trennt, wenigstens ein Abschnitt der Wärmeleitstruktur eingeformt.
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Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders kompakte Bauform realisiert und/oder eine Wärme(ab)leitung verbessert werden.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung in einen Abschnitt der Wandung, der eine äußere, insbesondere freie, Oberfläche („Außenoberfläche“) des Gehäuses bildet, wenigstens ein Abschnitt der Wärmeleitstruktur eingeformt.
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Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft zusätzlich Wärme über die Außenfläche des Gehäuses abgegeben und dadurch die Kühlung des Elektromotor(stator)s (weiter) verbessert werden.
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In einer Ausführung um- bzw. übergreift die Wandung, in einer Weiterbildung die Wärmeleitstruktur, eine, insbesondere radiale, Außenfläche des Stators auf wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, in einer Ausführung 100%, des Umfangs dieser Außenfläche und/oder auf wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, in einer Ausführung 100%, der axialen Höhe dieser Außenfläche, insbesondere radial außen.
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Hierdurch kann in einer Ausführung die Kühlung des Elektromotor(stator)s (weiter) verbessert werden.
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In einer Ausführung weist die topfartige Wärmeleitstruktur einen ein- oder mehrteiligen Topfboden mit wenigstens einer Durchgangsöffnung und eine, insbesondere daran anschließende und/oder ein- oder mehrteilige, Topfwand auf. In einer Weiterbildung ist der Topfboden wenigstens teilweise zwischen Fluid- und Statorraum angeordnet. Zusätzlich oder alternativ umgreift in einer Weiterbildung die Topfwand die, insbesondere radiale, Außenfläche des Stators auf wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, in einer Ausführung 100%, ihres Umfangs und/oder auf wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, in einer Ausführung 100%, ihrer axialen Höhe, insbesondere radial außen. Zusätzlich oder alternativ durchgreift in einer Weiterbildung wenigstens eine Welle, die Pumpenrad und Rotor koppelt, die Durchgangsöffnung.
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Eine axiale Richtung bzw. Höhe ist in einer Ausführung parallel zu einer Rotationsachse des Rotors, eine Umfangsrichtung entsprechend eine Rotationsrichtung um diese Achse, eine radiale Richtung senkrecht zur axialen und Umfangsrichtung, insbesondere von der Rotationsachse weg(weisend).
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Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination, eine besonders kompakte Bauform realisiert und/oder eine Wärme(ab)leitung verbessert werden.
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In einer Ausführung ist die Fluidpumpe für eine minimale Fluidtemperatur von höchstens -20°C, insbesondere höchstens -35° C, und/oder eine maximale Fluidtemperatur von wenigstens 100°C, insbesondere wenigstens 125°C, eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist die Fluidpumpe in einer Ausführung eine Fluidpumpe für ein bzw. eines Kraftfahrzeug(s), in einer Ausführung zum Fördern von Temperier-, insbesondere Kühlfluid, insbesondere (Kühl)Wasser, in einer Ausführung zum Temperieren, insbesondere Kühlen, eines Motors und/oder eines Innen- bzw. Passagierraums des Kraftfahrzeugs, bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet. Allgemein ist das Fluid in einer Ausführung ganz oder teilweise flüssig.
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Hierfür kann die Erfindung, insbesondere aufgrund der thermischen, mechanischen und/oder baulichen Randbedingungen, besonders vorteilhaft verwendet werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen einer hier beschriebenen Fluidpumpe die Schritte auf:
- - teilweises oder vollständiges Einformen der Wärmeleitstruktur in die Wandung, in einer Ausführung beim Urformen der Wandung; und
- - Montage von Pumpenrad und Elektromotor in dem Gehäuse.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- 1: eine Fluidpumpe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Axialschnitt; und
- 2: ein Verfahren zum Herstellen der Fluidpumpe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine Fluidpumpe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Axialschnitt.
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Die Fluidpumpe weist ein Pumpenrad 1 zum Fördern von Fluid durch einen Fluidraum 11 eines Gehäuses 5 und einen Elektromotor mit einem Stator 2 in einem Statorraum 12 des Gehäuses zum Antreiben eines mit dem Pumpenrad 1 über eine Welle 3 gekoppelten Rotors 4 des Elektromotors auf.
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In eine Wandung des Gehäuses 5, die den Fluid- und Statorraum 11, 12 jeweils teilweise begrenzt und einen Grundkörper 20 aus Kunststoff aufweist, ist eine topfartige Wärmeleitstruktur 31, 32 aus Metall eingeformt.
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Ein Topfboden 31 der Wärmeleitstruktur mit einer Durchgangsöffnung 33 für die Welle 3 ist in einen Abschnitt 21 der Wandung, der Fluid- und Statorraum trennt, eingeformt und wenigstens teilweise zwischen Fluid- und Statorraum 11, 12 angeordnet.
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Eine Topfwand 32 der Wärmeleitstruktur ist in einen Abschnitt 22 der Wandung, der eine Außenoberfläche des Gehäuses bildet, eingeformt und umgreift eine Außenfläche 2.1 des Stators auf ihrem gesamten Umfang und ihrer gesamten axialen Höhe.
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Durch den Grundkörper 20 und einen zusätzlichen Topf 6 ist der Statorraum 12 gegen den Fluidraum 11 abgedichtet.
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Zum Herstellen der Fluidpumpe werden die Wärmeleitstruktur in die Wandung eingeformt (2: Schritt S10) und Pumpenrad und Elektromotor in dem Gehäuse montiert (2: Schritt S20).
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pumpenrad
- 2
- Stator
- 2.1
- Stator-Außenfläche
- 3
- Welle
- 4
- Rotor
- 5
- Gehäuse
- 6
- Topf
- 11
- Fluidraum
- 12
- Statorraum
- 20
- Grundkörper
- 21, 22
- Grundkörperabschnitt
- 31
- Wärmeleitstruktur-Topfboden
- 32
- Wärmeleitstruktur-Topfwand
- 33
- Wärmeleitstruktur-Topfbodendurchgangsöffnung
