Fluidpumpenanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpenanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Leiterplatte, sowie ein Kraftfahrzeug mit der Fluidpumpenan ordnung und ein Verfahren zum Kühlen der elektrischen Lei terplatte .

Insbesondere bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Kühlwasser pumpen können elektrische Leiterplatten hohen thermischen Belastungen durch die Umgebung, insbesondere eine Brenn kraftmaschine, und/oder Verlust (ab) wärme von auf der Leiter platte angeordneten elektrischen Bauteilen ausgesetzt sein, so dass bei rein konvektiver Kühlung durch Umgebungsluft die Leistung und/oder Lebensdauer der Leiterplatte beeinträchtig sein kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fluidpum penanordnung bzw. deren Betrieb zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Fluidpumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9, 10 stellen ein Kraftfahrzeug mit einer hier beschriebenen Fluidpumpenanordnung bzw. ein Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Leiterplatte einer hier beschriebenen Fluidpumpenanordnung unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Fluidpumpenanordnung, insbesondere -baugruppe, (wenigstens) eine Fluidpumpe und (wenigstens) einen Elektromotor auf, der die Pumpe, in einer Ausführung einen Rotor der Pumpe, antreibt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist bzw. verwendet wird. In einer Ausführung ist der Elektromotor- mit dem Pum penrotor gekoppelt oder integral ausgebildet. In einer Ausführung fördert die Pumpe Kühlfluid und/oder Wasser bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet, sie kann somit insbesondere eine (elektrische) Kühlwasserpumpe sein. Zusätzlich oder alternativ versorgt sie in einer Ausführung eine Brennkraftmaschine bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu ver wendet. Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird die Flu idpumpenanordnung in einem Kraftfahrzeug angeordnet bzw.

verwendet .

Dies stellt, insbesondere aufgrund der, insbesondere thermischen und/oder mechanischen, Umgebungsbedingungen, besonders vor teilhafte Anwendungen der vorliegenden Erfindung dar, ohne dass diese hierauf beschränkt ist.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Fluidpumpenanordnung (wenigstens) eine elektrische Leiterplatte auf, auf der in einer Ausführung ein oder mehrere elektrische, insbesondere elektronische, Bauteile, in einer Ausführung wenigstens ein elektr (on) isches Bauteil einer Leistungs elektronik, angeordnet sind. In einer Ausführung steuert die Leiterplatte, insbesondere das wenigstens eine Bauteil, den Elektromotor und/oder versorgt diesen mit Strom bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu ver wendet .

Aufgrund der thermischen Umgebungsbedingungen kann die vor liegende Erfindung hier mit besonderem Vorteil verwendet werden.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Fluidpumpenanordnung (wenigstens) ein ein- oder mehrstückiges bzw. -teiliges, in einer Ausführung elektrisch isolierendes, Wärmeleitpad auf, das die elektrische Leiterplatte, insbesondere das wenigstens eine darauf angeordnete elektr (on) ische Bauteil, berührt bzw. hieran, vorzugsweise flächig, insbesondere großflächig, anliegt. In einer Ausführung bedeckt das Wärmeleitpad wenigstens 2%, insbesondere wenigstens 5%, in einer Ausführung wenigstens 10% einer Stirnfläche, insbesondere einer Oberfläche, der Lei terplatte und/oder wenigstens 25%, insbesondere wenigstens 50%, in einer Ausführung wenigstens 90% einer Stirnfläche, insbe sondere einer Oberfläche, des darauf angeordneten

elektr (on) ischen Bauteils.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Wärmeableitung und/oder mechanische Abstützung verbessert werden.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung berührt eine, insbesondere gegenüberliegende, Kontaktfläche des Wärme- leitpads, die in einer Ausführung wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 15%, in einer Ausführung wenigstens 25% einer Stirnfläche, insbesondere einer (Außen) Oberfläche, des Wär- meleitpads beträgt bzw. bildet, eine (Ober) Fläche der Flu idpumpenanordnung bzw . -baugruppe, insbesondere der Fluidpumpe, des Elektromotors oder eines mit der Fluidpumpe und/oder dem Elektromotor direkt oder indirekt verbundenen und/oder zusammen mit der Fluidpumpe und/oder dem Elektromotor in einem, ins besondere teilweise oder vollständig innerhalb eines, Gehäuse (s) der Fluidpumpenanordnung angeordneten Elements, („Fluidpum penanordnungsfläche") derart, dass, insbesondere in wenigstens einem (vorgesehenen) Betriebszustand, insbesondere bei einem Normal- bzw. Auslegungsbetriebszustand, Wärme von der Lei terplatte zu bzw. in diese (r) Fluidpumpenanordnungsfläche abgeleitet wird, bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Kühlung der Leiterplatte bzw. des darauf angeordneten elektr (on) ischen Bauteils realisiert werden. Zusätzlich oder alternativ können hierdurch in einer Ausführung auch eine mechanische Abstützung der Leiterplatte bzw. des darauf angeordneten elektr (on) ischen Bauteils an der Fluidpumpenanordnungsfläche realisiert und so insbesondere Vibrationen gedämpft werden. Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung begrenzt bzw. definiert, insbesondere dichtet, eine, in einer Ausführung der Leiterplatte gegenüberliegende, Kontaktflache des Wärme- leitpads, die in einer Ausführung wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 15%, in einer Ausführung wenigstens 25% einer Stirnfläche, insbesondere einer (Außen) Oberfläche, des Wär- meleitpads beträgt bzw. bildet, einen Fluidraum der Pumpe derart (ab) , dass, insbesondere in wenigstens einem (vorgesehenen) Betriebszustand, insbesondere bei einem Normal- bzw. Ausle gungsbetriebszustand, Wärme von der Leiterplatte, insbesondere direkt bzw. unmittelbar, zu bzw. in, in einer Ausführung durch von der Fluidpumpe gefördertes, Fluid in dem Fluidraum abgeleitet wird, bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet. In einer Ausführung deckt die Kontaktfläche des Wärmeleitpads eine (Durchgangs) Öffnung (in einem Element, insbesondere dem Topf, der Fluidpumpenanordnung) zu dem Fluidraum teilweise oder vollständig ab bzw. verschließt diese (Durchgangs) Öffnung.

In einer Ausführung ist die Fluidpumpenanordnungsfläche eine Oberfläche eines, insbesondere in wenigstens einem (vorgese henen) Betriebszustand, insbesondere bei einem Normal- bzw. Auslegungsbetriebszustand, aktiv, insbesondere durch von der Fluidpumpe gefördertes Fluid, gekühlten Elements der Flu idpumpenanordnung, insbesondere eine fluidseitige oder flu- idabgewandte Oberfläche einer Wandung, die einen Fluidraum der Pumpe begrenzt, insbesondere abdichtet.

Einer Ausführung liegt somit die Idee zugrunde, Wärme von der Leiterplatte bzw. dem Bauteil über das Wärmeleitpad an von der Fluidpumpe gefördertes Fluid abzuleiten und hierzu mit dem Wärmeleitpad direkt das Fluid zu kontaktieren oder aber eine fluidbeaufschlagte Wandung, insbesondere deren fluidabgewandte Außenfläche, als Wärmesenke zu nutzen. Zusätzlich oder al ternativ kann in einer Ausführung die Fluidpumpenanordnungs fläche auch anders aktiv gekühlt bzw. hierzu eingerichtet bzw. verwendet sein bzw. werden, beispielsweise durch einen Wär metauscher oder dergleichen.

Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils eine Kühlung der Leiterplatte bzw. des darauf angeordneten elektr (on) ischen Bauteils (weiter) verbessert werden.

In einer Ausführung ist die Fluidpumpenanordnungsfläche vollständig oder teilweise aus Metall hergestellt.

Zusätzlich oder alternativ ist die Fluidpumpenanordnungsfläche in einer Ausführung eine Oberfläche eines Einsatzes in einem Topf der Fluidpumpenanordnung, wobei der Einsatz in einer Ausführung separat hergestellt und mit dem Topf reib-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist bzw. wird, in einer Ausführung bei einem Urformen des Topfes oder Einsatzes. Der Topf begrenzt in einer Ausführung einen Fluidraum der Fluidpumpenanordnung bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Wärmeleitung vom Wärmeleitpad in die Fluidpumpenanordnungsfläche verbessert werden .

In einer Ausführung ist bzw. wird das Wärmeleitpad mit der Leiterplatte form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Zu sätzlich oder alternativ ist bzw. wird das Wärmeleitpad in einer Ausführung mit der Fluidpumpenanordnungsfläche und/oder einem Rand einer bzw. der durch die Kontaktfläche wenigstens teilweise abgedeckten Öffnung zu dem Fluidraum reib-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden, in einer Ausführung bei einem Urformen der Fluidpumpenanordnungsfläche und/oder des Wärmeleitpads . Insbesondere kann also das Wärmeleitpad in den Boden eines Topfes der Fluidpumpenanordnung eingegossen sein bzw. werden.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Wärmeleitung und/oder mechanische Abstützung und/oder Montage verbessert werden. In einer Ausführung ist bzw. wird das Wärmeleitpad zwischen der Leiterplatte und der Fluidpumpenanordnungsfläche und/oder einem bzw. dem Rand einer bzw. der durch die Kontaktfläche wenigstens teilweise abgedeckten Öffnung zu dem Fluidraum einge- bzw. verspannt, insbesondere elastisch deformiert, insbesondere komprimiert .

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Wärmeleitung und/oder mechanische Abstützung und/oder Montage verbessert werden.

In einer Ausführung weist das Wärmeleitpad, insbesondere bei 20°C, eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1 W/mK, insbe sondere wenigstens 2,5 W/mK, in einer Ausführung wenigstens 5 W/mK, und/oder höchstens 100 W/mK, insbesondere höchstens 50 W/mK, in einer Ausführung höchstens 15 W/mK, auf. Es ist in einer Ausführung flexibel und/oder flächig ausgebildet.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Wärmeleitung (weiter) verbessert werden.

Zusätzlich oder alternativ weist das Wärmeleitpad in einer Ausführung Silikon, Polyurethan (PU) und/oder Keramik, ins besondere Aluminiumoxydkeramik auf.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Wärmeleitung und/oder mechanische Abstützung und/oder Montage verbessert werden.

Zusätzlich oder alternativ weist das Wärmeleitpad in einer Ausführung eine, insbesondere keramische, Füllung, die in einer Ausführung Aluminiumoxydkeramik, und eine diese umhüllende Hülle, die in einer Ausführung Silikon und/oder Polyurethan aufweist, auf.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Wärmeleitung und/oder mechanische Abstützung und/oder Montage verbessert werden. In einer Ausführung ist die elektrische Leiterplatte und/oder das Wärmeleitpad und/oder die Fluidpumpenanordnungsfläche und/oder der Fluidraum in einem, insbesondere vollständig oder teilweise innerhalb eines, ein- oder mehrteiligen Gehäuse (s) der Flu idpumpenanordnung angeordnet.

Bei solchen eingehäusten Teilen kann die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil verwendet werden.

In einer Ausführung ist der Fluidraum vollständig oder teilweise mit, in einer Ausführung von der Fluidpumpe gefördertem, Fluid gefüllt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, bzw. wird hierzu verwendet.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteran sprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert, die einzige:

Fig. 1: einen Teil einer Fluidpumpenanordnung nach einer

Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Fluidpumpenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Axial- bzw. Meridianschnitt .

Die Fluidpumpenanordnung weist ein mehrteiliges Gehäuse 100 auf, in dem eine Fluidpumpe bzw. Pumpenstufe, von dem in Fig. 1 ihr Ringkanal 2 angedeutet ist, und ein Elektromotor zum Antreiben der Pumpe, von dem in Fig. 1 sein Stator 1 angedeutet ist, angeordnet sind.

Die Fluidpumpenanordnung weist weiter eine elektrische Lei terplatte 20 mit einem darauf angeordneten elektronischen Bauteil 21 sowie einen Topf 30 auf, der einen Fluidraum 40 der Fluidpumpenanordnung, der im Betrieb von von der Fluidpumpe gefördertem Fluid 41 durchströmt wird, gegen die elektrische Leiterplatte 20 abdichtet. In einem Topfboden ist ein scheibenförmiger Metalleinsatz 31 eingesetzt, dessen fluidseitige Oberfläche (oben in Fig. 1) den Fluidraum 40 abdichtet und dessen fluidabgewandte Oberfläche eine Fluidpumpenanordnungsfläche 32 bildet.

Ein Wärmeleitpad 50 ist so zwischen der Leiterplatte 20 und der Fluidpumpenanordnungsfläche 32 eingespannt, dass es die Lei terplatte 20 und das darauf angeordnete elektronische Bauteil 21 berührt und eine gegenüberliegende Kontaktfläche 51 des

Wärmeleitpads die Fluidpumpenanordnungsfläche 32 auf ihrer gesamten Stirnseite berührt.

Im Betrieb leitet das Wärmeleitpad 50 Wärme von der Leiterplatte 20, insbesondere dem Bauteil 21, an die Fluidpumpenanord nungsfläche 32 des Metalleinsatzes 31 und über diese an von der Fluidpumpe gefördertes Fluid im Fluidraum 40 ab. Zudem stützt das elastisch komprimierte Wärmeleitpad 50 die Leiterplatte 20 mechanisch an der Fluidpumpenanordnungsfläche 32 ab und kann so insbesondere Vibrationen dämpfen und das Bauteil 21 schützen.

In einer nicht dargestellten Abwandlung entfällt der Metal leinsatz 31. Stattdessen ist das Wärmeleitpad 50 so in die hierdurch freie Durchgangsöffnung in dem Topf (boden) eingesetzt oder eingegossen, dass seine Kontaktfläche 51 den Fluidraum 40 der Pumpe, der im Betrieb von von der Fluidpumpe gefördertem Fluid 41 durchströmt wird, gegen die elektrische Leiterplatte 20 abdichtet .

Im Betrieb leitet bei dieser Abwandlung das Wärmeleitpad 50 Wärme von der Leiterplatte 20, insbesondere dem Bauteil 21 direkt an von der Fluidpumpe gefördertes Fluid 41 im Fluidraum 40 ab.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Aus führungen 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 exemp larischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, ins- besondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der be schriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Bezugs zeichenliste

1 (Stator des) Elektromotor ( s )

2 (Ringkanal der) Fluidpumpe 20 Leiterplatte

21 elektronisches Bauteil

30 Topf

31 Metalleinsatz

32 Fluidpumpenanordnungsfläche 40 Fluidraum

41 Fluid

50 Wärmeleitpad

51 Kontaktfläche

100 Gehäuse