DE102022003494A1

DE102022003494A1 - Electric motor with stator housing

Info

Publication number: DE102022003494A1
Application number: DE102022003494.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Wilging
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2023-04-13

Abstract

Elektromotor mit Statorgehäuse,wobei ein Zwischenteil mit dem Statorgehäuse verbunden ist,wobei ein Plattenteil mittels Schrauben mit dem Plattenteil verbunden ist,wobei das Zwischenteil Gewindebohrungen aufweist, in welche die Schrauben eingeschraubt sind,wobei die Schraubenköpfe der Schrauben die Kühlplatte an das Zwischenteil andrücken.Electric motor with stator housing, an intermediate part being connected to the stator housing, a plate part being connected to the plate part by means of screws, the intermediate part having threaded bores into which the screws are screwed, the screw heads of the screws pressing the cooling plate onto the intermediate part.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromotor mit Statorgehäuse.The invention relates to an electric motor with a stator housing.

Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor ein Statorgehäuse aufweist und Verlustwärme beim Betrieb erzeugt.It is generally known that an electric motor has a stator housing and generates heat loss during operation.

Aus der DE 10 2012 023 525 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Kühlplatte für einen Elektromotor mit verbesserter Wärmeabstrahlfähigkeit bekannt.From the DE 10 2012 023 525 A1 a cooling plate for an electric motor with improved heat radiating ability is known as the closest prior art.

Aus der DE 10 2012 011 356 A1 ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer elektrischen Maschine bekannt.From the DE 10 2012 011 356 A1 a cooling device for cooling an electrical machine is known.

Aus der EP 3 955 435 A1 ist eine gehäuselose elektrische Traktionsmaschine bekannt.From the EP 3 955 435 A1 a caseless electric traction machine is known.

Aus der DE 20 2013 001 459 U1 ist ein Bausatz bekannt.From the DE 20 2013 001 459 U1 a kit is known.

Aus der CN 2 05 407 500 U ist ein Elektromotor bekannt.From the CN 2 05 407 500 U an electric motor is known.

Aus der DE 196 04 642 A1 ist ein Linearmotor bekannt.From the DE 196 04 642 A1 a linear motor is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Entwärmung weiterzubilden.The invention is therefore based on the object of further developing efficient heat dissipation.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved with the electric motor according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit Statorgehäuse vorgesehen ist, wobei ein Zwischenteil mit dem Statorgehäuse verbunden ist,
wobei ein Plattenteil mittels Schrauben mit dem Plattenteil verbunden ist,
wobei das Zwischenteil Gewindebohrungen aufweist, in welche die Schrauben eingeschraubt sind,
wobei die Schraubenköpfe der Schrauben die Kühlplatte an das Zwischenteil andrücken.Important features of the invention in the electric motor are that the electric motor is provided with a stator housing, with an intermediate part being connected to the stator housing,
wherein a plate part is connected to the plate part by means of screws,
the intermediate part having threaded holes into which the screws are screwed,
the screw heads of the screws pressing the cooling plate onto the intermediate part.

Von Vorteil ist dabei, dass die Verlustwärme des Elektromotors über das Zwischenteil und von dort über die im Zwischenteil eingeschraubten Schrauben ans Plattenteil durchleitbar ist. Denn die Schauben sind in Gewindebohrungen eingeschraubt und weisen somit einen guten Wärmekontakt auf. Auch wenn das Schraubgewinde, also zumindest der Gewindebereich, der jeweiligen Schraube mit einer Beschichtung versehen ist, fließt die Wärme ungehindert in die Schraube und von deren Schraubenkopf in das Plattenteil. Dabei durchdringt der Wärmestrom innerhalb der jeweiligen Schraube eine jeweilige Bohrung des Plattenteils, da die Schraubenköpfe an der von dem Zwischenteil abgewandten Seite des Plattenteils anliegen. Infolge der hohen Anpresskraft ist ein guter Wärmekontakt bewirkt und der Wärmestrom fließt aus den Schraubenköpfen in das Plattenteil.The advantage here is that the heat loss of the electric motor can be conducted through the intermediate part and from there via the screws screwed into the intermediate part to the plate part. Because the screws are screwed into threaded holes and therefore have good thermal contact. Even if the screw thread, ie at least the thread area, of the respective screw is provided with a coating, the heat flows unhindered into the screw and from its screw head into the plate part. The flow of heat within the respective screw penetrates a respective bore of the plate part, since the screw heads bear against the side of the plate part facing away from the intermediate part. As a result of the high contact pressure, good thermal contact is achieved and the flow of heat flows from the screw heads into the plate part.

Wichtig ist auch, dass das Zwischenteil weder A-seitig noch B-seitig, also nicht an den Stirnseiten des Motors, sondern seitlich anliegt und somit angepasst ist an die axiale Länge des Motors, insbesondere des Statorgehäuses.It is also important that the intermediate part rests neither on the A side nor on the B side, ie not on the end faces of the motor, but on the side and is therefore adapted to the axial length of the motor, in particular the stator housing.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt das Zwischenteil an einer Kontaktfläche des Statorgehäuses an,
wobei zwischen der Kontaktfläche und dem Zwischenteil Wärmeleitpaste angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein verbesserter Wärmeübergang erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the intermediate part is in contact with a contact surface of the stator housing,
wherein thermal paste is arranged between the contact surface and the intermediate part. The advantage here is that an improved heat transfer can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kontaktfläche fein bearbeitet, insbesondere geschliffen bearbeitet. Von Vorteil ist dabei, dass ein verbesserter Wärmeübergang erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the contact surface is finely machined, in particular ground. The advantage here is that an improved heat transfer can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kontaktfläche eine ebene Fläche. Von Vorteil ist dabei, dass ein verbesserter Wärmeübergang erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the contact surface is a flat surface. The advantage here is that an improved heat transfer can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Plattenteil Kühlkanäle auf, welche von einem Kühlmedium durchströmt sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Entwärmung verbessert ist.In an advantageous embodiment, the plate part has cooling channels through which a cooling medium flows. The advantage here is that the heat dissipation is improved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Zwischenteil aus Aluminium gefertigt,
wobei die Schrauben aus einem Leichtmetall, wie Aluminium, Kupfer oder Messing, gefertigt sind,
wobei das Plattenteil aus Aluminium gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass Aluminium ein guter Wärmeleiter ist und das Zwischenteil mit einer geringen Masse ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the intermediate part is made of aluminum,
the screws being made of a light metal such as aluminium, copper or brass,
wherein the plate part is made of aluminum. The advantage here is that aluminum is a good conductor of heat and the intermediate part can be designed with a low mass.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Gewindebereich der Schrauben mit einer Beschichtung ausgeführt und/oder mit einem Schmiermittel beschichtet,
insbesondere wobei das Schmiermittel ein Öl, eine Seife und/oder Graphit aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die Schrauben ebenfalls aus Aluminium ausführbar sind und beim Einschrauben in das Zwischenteil ein Fressen verhinderbar ist. Da die Beschichtung sehr dünn ist, insbesondere mit einer Schichtdicke von weniger als 20 µm, ist der Wärmeübergang nur geringfügig beeinflusst. Graphit oder Graphen-haltige Zusätze können den Wärmeübergang weiter verbessern.In an advantageous embodiment, the thread area of the screws is designed with a coating and/or coated with a lubricant,
in particular wherein the lubricant comprises an oil, a soap and/or graphite. The advantage here is that the screws can also be made of aluminum and seizing can be prevented when they are screwed into the intermediate part. Since the coating is very thin, especially with a layer thickness of less than 20 µm, the heat transfer is only slightly affected. Graphite or graphene-containing additives can further improve heat transfer.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zwischenteil einen U-förmigen Querschnitt auf. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits eine Aufspreizung von Wärme einfach ausführbar ist und andererseits ein geschützter Bereich, insbesondere ein Kabelkanal, erzeugbar ist.In an advantageous embodiment, the intermediate part has a U-shaped cross section. The advantage here is that, on the one hand, heat can be spread easily and, on the other hand, a protected area, in particular a cable duct, can be produced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zwischenteil einen Jochbereich auf, an welchem zwei voneinander beabstandete Schenkelbereiche angeformt sind,
wobei der Jochbereich an der Kontaktfläche des Statorgehäuses anliegt,
wobei die Schenkelbereiche an dem Plattenteil anliegen. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärme einfach aufnehmbar ist und an die Schenkelbereiche weiterleitbar und somit aufspreizbar ist.In an advantageous embodiment, the intermediate part has a yoke area on which two leg areas spaced apart from one another are formed,
the yoke area resting against the contact surface of the stator housing,
the leg portions abutting the plate member. The advantage here is that the heat can be easily absorbed and passed on to the thigh areas and can therefore be spread open.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung fungiert ein von den Schenkelbereichen, dem Jochbereich und dem Plattenteil begrenzten Raumbereich als Kabelkanal, insbesondere wobei ein Versorgungskabel des Elektromotors durch den Raumbereich geführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Kabelkanal geschützt ist und thermisch ausgeglichen ist.In an advantageous embodiment, a spatial area delimited by the leg areas, the yoke area and the plate part acts as a cable duct, in particular with a supply cable of the electric motor being routed through the spatial area. The advantage here is that the cable duct is protected and thermally balanced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der spezifische Wärmeübergangswiderstand an der Kontaktfläche zwischen Plattenteil und Zwischenteil größer als der spezifische Wärmeübergangswiderstand an der Kontaktfläche zwischen einem jeweiligen Schraubenkopf und dem Plattenteil. Von Vorteil ist dabei, dass infolge des besseren Wärmekontaktes zwischen dem Plattenteil und den Schraubenköpfen die Wärme im Wesentlichen von den Schrauben zur als Kühlplatte fungierenden Plattenteil hinleitbar ist - auch wenn der Weg über das Zwischenteil für den Wärmestrom kürzer wäre. Denn der Hauptwärmestrom wird mittels der Schrauben auf die vom Statorgehäuse abgewandte Seite des Plattenteils geleitet, insbesondere also durch die Ausnehmungen, insbesondere Bohrlöcher, des Plattenteils hindurch.In an advantageous embodiment, the specific heat transfer resistance at the contact surface between the plate part and the intermediate part is greater than the specific heat transfer resistance at the contact surface between a respective screw head and the plate part. The advantage here is that due to the better thermal contact between the plate part and the screw heads, the heat can essentially be conducted from the screws to the plate part acting as a cooling plate - even if the path via the intermediate part for the heat flow would be shorter. This is because the main flow of heat is conducted by means of the screws to the side of the plate part which is remote from the stator housing, ie in particular through the recesses, in particular boreholes, of the plate part.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Statorgehäuse in Gravitationsrichtung unterhalb des Zwischenteils und/oder Plattenteils angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Gewichtskraft des Statorgehäuses durch die Schrauben geleitet wird und somit die Schraubenköpfe zumindest mit der Gewichtskraft des Statorgehäuse an das Plattenteil angedrückt werden. Somit ist ein guter Wärmekontakt zwischen den Schraubenköpfen und dem Plattenteil gewährleistet.In an advantageous embodiment, the stator housing is arranged below the intermediate part and/or plate part in the direction of gravity. The advantage here is that the weight of the stator housing is passed through the screws and the screw heads are thus pressed against the plate part at least with the weight of the stator housing. This ensures good thermal contact between the screw heads and the plate part.

Außerdem wird die Wärme durch die Schrauben auf die vom Statorgehäuse abgewandte Seite des Plattenteils hingeleitet.In addition, the heat is conducted through the screws to the side of the plate part facing away from the stator housing.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages result from the dependent claims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures, in particular from the task and/or the task posed by comparison with the prior art.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Elektromotors dargestellt, der eine Kühlanordnung aufweist.
In der 2 ist eine zugehörige Vorderansicht gezeigt.

The invention will now be explained in more detail using schematic illustrations:

In the 1 a side view of an electric motor according to the invention is shown, which has a cooling arrangement.
In the 2 a front view thereof is shown.

Wie in den Figuren dargestellt, weist der Elektromotor ein Statorgehäuse 1 auf, mit welchem ein Zwischenteil 2 verbunden ist, das mittels Schrauben 5 mit einem Plattenteil 4 verbunden ist, welches zumindest einen Kühlkanal 3 aufweist, in welchem ein Kühlmedium strömt.As shown in the figures, the electric motor has a stator housing 1, to which is connected an intermediate part 2, which is connected by means of screws 5 to a plate part 4, which has at least one cooling channel 3 in which a cooling medium flows.

Somit ist das Plattenteil 4 gekühlt.Thus, the plate part 4 is cooled.

Die Schrauben 5 sind in Gewindebohrungen des Zwischenteils 2 eingeschraubt und drücken mit ihren Schraubenköpfen das Plattenteil 4 an das Zwischenteil 2 an.The screws 5 are screwed into threaded holes in the intermediate part 2 and press the plate part 4 onto the intermediate part 2 with their screw heads.

Das Statorgehäuse 1 ist an demjenigen Oberflächenbereich des Statorgehäuses 1, welcher das Zwischenteil 2 berührt, fein bearbeitet, insbesondere geschliffen.The stator housing 1 is finely machined, in particular ground, on that surface area of the stator housing 1 which touches the intermediate part 2 .

Vorzugsweise ist der Oberflächenbereich, also die Kontaktfläche eben ausgeführt.The surface area, ie the contact surface, is preferably designed to be flat.

Zur Verringerung des Wärmeübergangswiderstands zwischen dem Zwischenteil 2 und dem Statorgehäuse 1 ist zwischen dem Zwischenteil 2 und dem Statorgehäuse 1 Wärmeleitpaste angeordnet.In order to reduce the heat transfer resistance between the intermediate part 2 and the stator housing 1, thermally conductive paste is arranged between the intermediate part 2 and the stator housing 1.

Das Zwischenteil 2 weist einen U-förmigen Querschnitt auf, so dass ein Freiraum, der als Kabelkanal, insbesondere für die Versorgungskabel des Elektromotors, fungiert, bereitgestellt ist.The intermediate part 2 has a U-shaped cross section, so that a free space that acts as a cable duct, in particular for the supply cable of the electric motor, is provided.

Das Joch des U liegt an der Kontaktfläche an. Die beiden Schenkel des U werden über das Joch verbunden.The yoke of the U rests against the contact surface. The two legs of the U are connected via the yoke.

Das Zwischenteil 2 ist vorzugsweise aus einem Weichmetall, insbesondere Aluminium, ausgeführt.The intermediate part 2 is preferably made of a soft metal, in particular aluminum.

Die Schrauben 5 sind aus einem Weichmetall, wie Aluminium, Kupfer oder Messing, ausgeführt. Insbesondere bei Ausführung der Schrauben 5 aus Aluminium sind die Schrauben 5, insbesondere ihr Gewindebereich, mit einer Beschichtung ausgeführt und/oder ein Schmiermittel ist an den Schrauben 5 vorgesehen. Somit ist Fressen verhinderbar.The screws 5 are made of a soft metal such as aluminum, copper or brass. In particular when the screws 5 are made of aluminum, the screws 5, in particular their threaded area, are designed with a coating and/or a lubricant is provided on the screws 5. Thus eating is preventable.

Das Schmiermittel weist vorzugsweise ein Öl, eine Seife und/oder eine Graphit-haltige Komponente auf.The lubricant preferably has an oil, a soap and/or a graphite-containing component.

Als Kühlmedium ist entweder ein Gas, wie Luft, oder eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Öl, verwendbar.Either a gas, such as air, or a liquid, such as water or oil, can be used as the cooling medium.

Vorzugsweise wird das Kühlmedium von einer Fördereinheit, wie Pumpe oder Lüfter, gefördert, so dass der Strom des Kühlmediums die vom Plattenteil 4 aufgenommene Wärme abtransportiert.The cooling medium is preferably conveyed by a delivery unit, such as a pump or fan, so that the flow of the cooling medium transports the heat absorbed by the plate part 4 away.

Die vom Statorgehäuse 1 über die Wärmeleitpaste 6 ans Zwischenteil 2 strömende Wärme wird an den Gewindebohrungen über den jeweiligen Gewindebereich der jeweiligen Schraube 5 in die Schraube übertragen. Von dem so in die jeweilige Schraube 5 einströmenden Wärmestrom strömt der größte Anteil in der Schraube 5 über deren Schraubenkopf an der Berührfläche des Schraubenkopfs ins Plattenteil 4 hinein.The heat flowing from the stator housing 1 via the thermally conductive paste 6 to the intermediate part 2 is transferred into the screw at the threaded bores via the respective threaded area of the respective screw 5 . Most of the heat flow flowing into the respective screw 5 in this way flows into the screw 5 via its screw head at the contact surface of the screw head into the plate part 4 .

Der wesentliche Anteil des Wärmestroms wird also durch die Bohrungen des Plattenteils 4 hindurch geleitet, da der Wärmeübergangswiderstand zwischen der sonstigen Schraube 5 und dem Plattenteil 4 größer ist als der Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Schraubenkopf und dem Plattenteil 4 an der genannten Berührfläche des Schraubenkopfs mit dem Plattenteil 4.The main part of the heat flow is thus conducted through the bores of the plate part 4, since the heat transfer resistance between the rest of the screw 5 and the plate part 4 is greater than the heat transfer resistance between the screw head and the plate part 4 at the mentioned contact surface of the screw head with the plate part 4 .

Das Statorgehäuse 1 nimmt auch Lager zur Lagerung der Rotorwelle auf. Somit strömt die Verlustwärme der Lager zusammen mit weiteren Verlustwärmeströmen vom Statorgehäuse 1 zum Zwischenteil 2 hin.The stator housing 1 also accommodates bearings for supporting the rotor shaft. The heat loss of the bearings thus flows together with other heat loss streams from the stator housing 1 to the intermediate part 2 .

Die Schnittfläche des Zwischenteils 2 mit einer Ebene, deren Normalenrichtung parallel zur Drehachse der Rotorwelle des Elektromotors ist, ergibt den U-förmigen Querschnitt.The intersection of the intermediate part 2 with a plane whose normal direction is parallel to the axis of rotation of the rotor shaft of the electric motor results in the U-shaped cross section.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weist der Elektromotor eine elektromagnetisch betätigbare Bremse auf, deren Verlustwärme über das Statorgehäuse 1 ebenfalls mittels des Zwischenteils 2 und der Schrauben 5 ans Plattenteil 4 abgeführt wird.In further exemplary embodiments according to the invention, the electric motor has an electromagnetically actuable brake, whose heat loss is also dissipated via the stator housing 1 by means of the intermediate part 2 and the screws 5 to the plate part 4 .

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Elektromotor kein Synchronmotor, sondern ein Asynchronmotor.In further exemplary embodiments according to the invention, the electric motor is not a synchronous motor but an asynchronous motor.

Bezugszeichenlistereference list

11: Statorgehäusestator housing
22: Zwischenteilintermediate part
33: Kühlkanalcooling channel
44: Plattenteilplate part
55: Schraubescrew
66: Wärmeleitpastethermal paste
2020: KabelkanalCabel Canal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102012023525 A1 [0003]
DE 102012011356 A1 [0004]
EP 3955435 A1 [0005]
DE 202013001459 U1 [0006]
CN 205407500 U [0007]
DE 19604642 A1 [0008]

Claims

Electric motor with stator housing, characterized in that an intermediate part is connected to the stator housing, a plate part being connected to the intermediate part by means of screws, the intermediate part having threaded bores into which the screws are screwed, the screw heads of the screws attaching the plate part to the intermediate part press.

electric motor after claim 1 , characterized in that the intermediate part bears against a contact surface of the stator housing, heat-conducting paste being arranged between the contact surface and the intermediate part.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surface is finely machined, in particular ground.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surface is a flat surface.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the plate part has cooling channels through which a cooling medium flows.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the screws are made of a light metal such as aluminium, copper or brass.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate part is made of aluminium, the plate part being made of aluminium.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the threaded area of the screws is provided with a coating and/or is coated with a lubricant, in particular the lubricant having an oil, a soap, graphene-containing material and/or graphite.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate part has a U-shaped cross section.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate part has a yoke area on which two spaced leg areas are formed, the yoke area abutting the contact surface of the stator housing, the leg areas abutting the plate part.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that a spatial area delimited by the leg areas, the yoke area and the plate part acts as a cable duct, in particular a supply cable of the electric motor being routed through the spatial area.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the cable duct runs, in particular extends, parallel to the axis of rotation of the rotor shaft of the electric motor, in particular the rotor shaft being rotatably mounted by means of bearings accommodated in the stator housing.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the specific heat transfer resistance at the contact surface between plate part and intermediate part is greater than the specific heat transfer resistance at the contact surface between a respective screw head and the plate part.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the stator housing is arranged in the direction of gravity below the intermediate part and/or plate part.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that a heat flow, in particular a predominant part of the heat loss flow of the electric motor, is introduced into the plate part by the screws on the side of the plate part facing away from the stator housing, and/or that a heat flow, in particular the predominant part Heat loss flow of the electric motor is guided from the stator housing via the intermediate part into the screws and from the screws on the Sta goal housing facing away from the plate part is introduced into the plate part.