JP2018068042A - Fitting structure for reinforcement member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製の補強部材の取付構造に関する。 The present invention relates to a mounting structure for a metal reinforcing member.
電気自動車、ハイブリッド車両等の車両では、車両の駆動用の電動モータが搭載される。また、車両によっては発電機が搭載される。このような電動モータまたは発電機である回転電機はケースに収容される。また、回転電機は、ステータと、その内側に配置したロータとを含み、ケースに固定されてステータを形成するステータコアは、複数の円環状の鋼板を積層して構成する場合がある。ステータコアは、内方に向かって伸びる複数のティースを含み、複数のティースにステータコイルが巻回される。 In vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles, an electric motor for driving the vehicle is mounted. Moreover, a generator is mounted depending on the vehicle. Such a rotating electric machine that is an electric motor or a generator is housed in a case. Further, the rotating electrical machine includes a stator and a rotor disposed inside thereof, and the stator core fixed to the case to form the stator may be configured by stacking a plurality of annular steel plates. The stator core includes a plurality of teeth extending inward, and a stator coil is wound around the plurality of teeth.
このような構成では、使用時にステータコアにおける鋼板の積層方向の振動が大きくなると、ステータコイルに接続された動力線が振動して、動力線とステータコイルとの接続部の耐久性が低下する等の不都合を生じるおそれがある。特許文献1に記載された構成では、ステータコアの鋼板の積層方向における振動を抑制するために、ケースに補強部材をねじ止めによって取り付けて、ステータコアの軸方向端面を積層方向に押し付けている。 In such a configuration, when the vibration in the stacking direction of the steel plates in the stator core increases during use, the power line connected to the stator coil vibrates and the durability of the connection portion between the power line and the stator coil decreases. There is a risk of inconvenience. In the configuration described in Patent Document 1, in order to suppress vibration in the stacking direction of the steel sheets of the stator core, a reinforcing member is attached to the case by screwing, and the axial end surface of the stator core is pressed in the stacking direction.
特許文献1に記載された構成において、補強部材を剛性の高い金属製とする場合には、回転電機の性能低下を抑制する面から、補強部材をできる限りコイルエンドから離して絶縁距離を大きくすることが望まれる。このために、作業者が手作業で治具を用いて絶縁距離を大きくするように微調整を行いながら補強部材の取付を行うことが考えられるが、ケース内での作業空間は狭く、その微調整は困難である。 In the configuration described in Patent Document 1, when the reinforcing member is made of a metal having high rigidity, the reinforcing member is separated from the coil end as much as possible from the surface that suppresses the performance deterioration of the rotating electrical machine, and the insulation distance is increased. It is desirable. For this reason, it is conceivable that the worker manually attaches the reinforcing member while making fine adjustments so as to increase the insulation distance by using a jig. Adjustment is difficult.
本発明の目的は、補強部材の取付構造において、補強部材とコイルエンドとの絶縁距離を大きくした状態で補強部材をケースに取り付ける作業の作業性を向上することである。 The objective of this invention is improving the workability | operativity of the operation | work which attaches a reinforcement member to a case in the state which made the insulation distance of a reinforcement member and a coil end large in the attachment structure of a reinforcement member.
本発明に係る補強部材の取付構造は、円環状の鋼板が積層されて構成されるステータコアと、前記ステータコアから内方に向かって伸びる複数のティースに巻回されたステータコイルと、前記ステータコアの外方に設けられるケースと、を含む回転電機において、前記ステータコイルにおいて前記ステータコアから軸方向に突出するコイルエンドと、その半径方向外側に位置する前記ケースの内壁との間に配置され、前記ステータコアの軸方向端面を前記鋼板の積層方向に押し付ける金属製の補強部材の取付構造であって、前記補強部材は、前記半径方向において前記コイルエンドから離れる方向に向かって厚くなることによる補強部材側斜面を有し、前記補強部材側斜面にワッシャが押し付けられた状態で軸方向に伸びるボルトによって前記ケースに取り付けられ、前記ワッシャは、前記ボルトを貫通させる貫通孔を有するとともに、前記半径方向において前記コイルエンドから離れる方向に向かって薄くなることによる、前記補強部材側斜面に対応したワッシャ側斜面を有し、前記ワッシャ側斜面が前記補強部材側斜面に面接触し、前記補強部材は、前記ボルトのねじ部の最大直径より大きい直径の貫通孔を有し、前記ボルトは、前記ワッシャの貫通孔と前記補強部材の貫通孔とを貫通して前記ケースに結合される。 A reinforcing member mounting structure according to the present invention includes a stator core formed by stacking annular steel plates, a stator coil wound around a plurality of teeth extending inward from the stator core, and an outer surface of the stator core. A rotating electrical machine including a case provided on a side of the stator core, wherein the stator coil is disposed between a coil end protruding in the axial direction from the stator core and an inner wall of the case located radially outward of the stator core. It is a mounting structure of a metal reinforcing member that presses the axial end face in the direction of laminating the steel plates, and the reinforcing member has a reinforcing member side inclined surface that becomes thicker in a direction away from the coil end in the radial direction. And a bolt that extends in the axial direction with the washer pressed against the reinforcing member side slope. The washer attached to the case has a through-hole through which the bolt passes, and has a washer-side slope corresponding to the reinforcing-member-side slope by being thinned in a direction away from the coil end in the radial direction. The washer-side inclined surface is in surface contact with the reinforcing member-side inclined surface, the reinforcing member has a through-hole having a diameter larger than the maximum diameter of the threaded portion of the bolt, and the bolt is a through-hole of the washer. And the through hole of the reinforcing member are coupled to the case.
本発明に係る補強部材の取付構造によれば、ボルトをケースに結合してワッシャを補強部材に軸方向に押し付けることにより、ワッシャと補強部材との斜面同士が摺動し、補強部材が自動的にコイルエンドから離れる方向に移動する。これにより、補強部材とコイルエンドとの絶縁距離を大きくした状態で補強部材をケースに取り付ける作業の作業性を向上できる。 According to the mounting structure of the reinforcing member according to the present invention, by connecting the bolt to the case and pressing the washer against the reinforcing member in the axial direction, the inclined surfaces of the washer and the reinforcing member slide, and the reinforcing member automatically Move away from the coil end. Thereby, the workability | operativity of the operation | work which attaches a reinforcement member to a case in the state which enlarged the insulation distance of a reinforcement member and a coil end can be improved.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料、及び個数は、説明のための例示であって、補強部材の取付構造を含む回転電機の仕様に応じて適宜変更することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、本文中の説明においては、必要に応じてそれ以前に述べた符号を用いるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The shapes, materials, and numbers described below are illustrative examples, and can be changed as appropriate according to the specifications of the rotating electrical machine including the reinforcing member mounting structure. In the following description, identical elements are denoted by the same reference symbols in all drawings. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1Aは、実施形態の補強部材である第1補強部材31の取付構造30を含む回転電機10の一部を切断し、かつ回転電機10の一部を省略して示す斜視図である。図1Bは、図1Aからケースを取り除いて要部を示す斜視図である。図2は、回転電機10の全体構成を示している図1AのA−A断面相当図である。
FIG. 1A is a perspective view showing a part of the rotating
第1補強部材31の取付構造30は、回転電機のケース20に第1補強部材31を取り付ける構造である。第1補強部材31は、回転電機10のステータ12を構成するステータコア13の軸方向一端面13aを、ステータコア13の鋼板の積層方向である軸方向(図1A、図1B、図2の上下方向)に押し付けるために用いられる。一方、ステータ12の軸方向において、取付構造30と反対側では、取付構造40によって、第2補強部材41をケース20に取り付ける。第2補強部材41は、ステータコア13の軸方向他端面13bを、軸方向に押し付けるために用いられる。図2を用いて回転電機10を説明する。
The
回転電機10は、例えば3相交流電流で駆動する磁石付の同期電動機である。例えば、回転電機10は、ハイブリッド車両を駆動するモータとして、または、発電機として、または、その両方の機能を有するモータジェネレータとして用いられる。
The rotating
回転電機10は、ステータ12の径方向内側にロータ16を対向配置することにより形成される。ロータ16は、例えば円筒状のロータコア17の周方向複数位置に磁石(図示せず)を配置することにより形成される。
The rotating
ロータコア17の中心部に形成された軸孔(図示せず)に回転軸18が挿入されて固定されるとともに、回転軸18の両端部がケース20に対し軸受24により回転可能に支持される。
The
ステータ12は、ケース20の内側に固定されたステータコア13と、ステータコイル15とを含む。ステータコア13は、複数の円環状の鋼板(電磁鋼板)が軸方向に積層されて、カシメ等により一体に連結されて円筒状に構成される。ステータコア13は、内方に向かって伸びる複数のティース13cと、外周面の周方向に離れた等間隔の複数位置(図1Aの例では3つの位置)において半径方向外側に突出形成された軸方向に長いコア側突部14とを含む。各コア側突部14には軸方向に貫通する貫通孔14aが形成される。各コア側突部14は、貫通孔14aに貫通されたボルト32によって、ケース20にステータコア13を固定するために用いられる。ここで、「周方向」とはステータ12の中心軸Oを中心とする円周方向をいい、「半径方向」とはステータ12の中心軸Oに対し直交するステータ12の半径方向をいい、「軸方向」とはステータ12の軸方向をいう。
The
ステータコイル15は、ステータコア13の複数のティース13cに、例えば集中巻きまたは分布巻きによって巻回される。さらに、ステータコイル15は、ステータコア13の軸方向両端面から軸方向に突出するコイルエンド15aを含む。ステータコイル15は、3相に分かれてそれぞれの相のコイルが動力線(図示せず)を介して、端子台(図示せず)の中継端子に接続される。端子台は、ケース20に固定される。ステータコイル15へは、中継端子を介して電源側の駆動回路(図示せず)から3相の交流電流が供給される。これによって、ステータ12に回転磁界が発生して、ステータ12とロータ16との磁気的相互作用によって、回転電機10が駆動する。
The
ステータ12及びロータ16は、ステータコア13の外方に設けられるケース20に収容される。ケース20の軸方向一端には、ケース20の開口部を閉塞する蓋部材22(図2)が取り付けられる。また、ケース20の内壁面には、ステータコアのコア側突部14をボルト32で固定するためのケース側突部21a(図2)が形成される。図1Aに示す例では、ステータコア13には、外周面の周方向に離れた等間隔の3つの位置にコア側突部14が形成される。このため、コア側突部14に対応して、ケース側突部21aもケース20の内壁面の等間隔の3つの位置に形成される。また、3つのケース側突部21aのうち、2つのケース側突部21aは、後述する第1補強部材31の両端部の固定用としても用いられる。
The
一方、ケース20の内壁面で3つのケース側突部21aと周方向に離れた別の位置、具体的には、3つのケース側突部21aのうち、第1補強部材31の両端部が固定される2つのケース側突部21aの間の中間位置には第2ケース側突部21bが形成される。第2ケース側突部21bには、後述する第2補強部材41がボルト42(図1A)によって固定される。なお、コア側突部14は、ステータコア13から半径方向外側に向けて突出する部分である。
On the other hand, on the inner wall surface of the
このような回転電機10において、図1Aに示すように、ステータコア13の軸方向一端面13aは、金属製の第1補強部材31によって鋼板の積層方向に押し付けられる。また、ステータコアの軸方向他端面13bは、金属製の第2補強部材41によって鋼板の積層方向に押し付けられる。これによって、後述のように鋼板の積層方向の振動が抑制される。なお、第1補強部材31は、円弧状の部材であって、両端がボルト32によりステータコア13の軸方向一端面13aの外周部分の上、具体的には2つのケース側突部21aの上に位置する2つのコア側突部14の上に固定される。この例では、周方向に等間隔で3つのボルト32が設けられており、第1補強部材31は2つのボルト32によって固定されているため、第1補強部材31は、120°を若干上回る範囲に渡って配置されている。
In such a rotating
図3は、図1Aに示した第1補強部材31を取り出して示す図である。図4は、第1補強部材31を図3のB−B断面で切断して示している斜視図である。第1補強部材31は、金属により円弧状に形成され、両端部において中間部の円弧形部31aよりも半径方向の幅が広がった取付部31bが形成される。取付部31bには貫通孔31cが形成される。図4に示すように、第1補強部材31は、ボルト32によってケース20に取り付けられる両端部分において、半径方向外側に向かうほど厚みが大きくなっている。これにより、第1補強部材31は、軸方向一端(図4の下端)において、軸方向に対し直交する平面上に位置する押し付け面31dを有する。押し付け面31dは、ステータコア13の軸方向一端面13a(図1A、図1B、図2)に押し付けられる。さらに、第1補強部材31は、軸方向他端(図4の上端)において、押し付け面31dに対し傾斜した補強部材側斜面31eを有する。
FIG. 3 is a view showing the first reinforcing
第1補強部材31の両端の取付部31bの貫通孔31cには、第1補強部材31をケース20に結合するための、軸方向に伸びるボルト32(図2)が貫通される。図2に示すように、ボルト32は、ワッシャ33、第1補強部材31、ステータコア13のコア側突部14(図1A、図2)を貫通し、下端のねじ部32aがケース側突部21aに形成されたねじ孔21cに結合される。このとき、ボルト32の頭部32bは、ワッシャ33を介して第1補強部材31を、コア側突部14に軸方向に押し付ける。また、後述の図6、図7に示すように、ワッシャ33は、第1補強部材31の補強部材側斜面31eに対応したワッシャ側斜面33aを有し、斜面31e、33a同士が軸方向に押し付け合う。この押し付け合いにより、ワッシャ33及び第1補強部材31は、半径方向において離れる方向に移動する。これについては後で詳しく説明する。
Bolts 32 (FIG. 2) extending in the axial direction for coupling the first reinforcing
また、第1補強部材31は、両端部がコア側突部14を介してケース20に結合された状態で、中間部の円弧形部31aがステータコア13の外周部のうち、2つのコア側突部14の間領域を、ステータコア13の鋼板の積層方向に押し付ける。この状態で、図1A、図2に示すように、第1補強部材31は、ステータコイル15のコイルエンド15aと、その半径方向外側に位置するケース20の内壁との間に配置される。コイルエンド15aは、ステータコア13から軸方向に突出するものであるが、図1Aでは斜格子部によってコイルエンド15aを模式的に示している。また、図1Bでは、ステータコイル15の図示を省略している。
Further, the first reinforcing
図5は、図1Aに示した第2補強部材41を取り出して示す図である。第2補強部材41は、金属により長尺な板状に形成され、長手方向一端(図5の左端)に向かうほど幅が広がっている。第2補強部材41の厚み方向(軸方向)両側面は平行である。第2補強部材41の長手方向一端部には貫通孔41aが形成される。第2補強部材41は、軸方向一端(図5の表側端)に、ステータコア13の軸方向他端面13b(図1A、図2)に押し付けられる押し付け面41bを有する。
FIG. 5 is a view showing the second reinforcing
第2補強部材41の貫通孔41aには、第2補強部材41をケース20に結合するためのボルト42が貫通される。このボルト42のねじ部は、ワッシャ43、第2補強部材41を介して第2ケース側突部21bに形成されたねじ孔(図示せず)に結合される。第2ケース側突部21bは、第2補強部材41の長手方向のほぼ全長にわたって半径方向外側端部とほぼ軸方向に重なるように、周方向に伸びている。なお、第2補強部材41の長手方向他端(図5の右端)には貫通孔41aより小さい第2貫通孔41cが形成される。第2貫通孔41cは、例えば第2ケース側突部21bに軸方向に突出するように固定されたピンまたは軸方向の突部が挿通されて、第2補強部材41のボルト42を中心とした回転を防止するために用いることができる。
A
また、第2補強部材41は、長手方向一端部が第2ケース側突部21bに結合された状態で、半径方向内側端部(図5の上端部)がステータコア13の軸方向他端面13bのうち、第1補強部材31と軸方向に重なる部分を、鋼板の積層方向に押し付ける。これによって、ステータコア13の周方向の一部は、第1補強部材31と第2補強部材41とで軸方向に挟まれて、ステータコア13の鋼板の振動が抑制される。このため、ステータコイル15に接続された動力線の振動及び異音の発生を抑制できる。また、動力線の耐久性の向上を図れる。さらに、ステータコア13の軸方向一端面13a及び軸方向他端面13bのそれぞれ全周にわたって補強部材を設ける場合と異なり、回転電機の軽量化を図れる。この状態で、第2補強部材41は、コイルエンド15aと、その半径方向外側に位置するケース20の内壁との間に配置される。
In addition, the second reinforcing
また、第1補強部材31が金属製であるので、剛性及び強度を高くできる。また、第1補強部材31を樹脂製とする場合と異なり、ボルトの締め付けによって第1補強部材31がへたることを防止できるので、ボルトの緩みを防止できる。
Moreover, since the
一方、第1補強部材31は金属製であるので、コイルエンド15aに近づいて配置されると、コイルエンド15aとの絶縁距離が小さくなり、回転電機10の性能向上を妨げる原因となる。実施形態では、このような不都合を防止するために、上記のように第1補強部材31に補強部材側斜面31eを形成し、ワッシャ33(図7)のワッシャ側斜面33aとの押し付け合いにより絶縁距離を大きくした状態で第1補強部材31をケースに取り付ける。
On the other hand, since the first reinforcing
図6は、第1補強部材31の取付構造30において、ボルト32の締結直前の状態を示している図2のD部拡大相当図である。図7は、図6において、ボルト32を完全に締め付けた後の状態を示している図である。
FIG. 6 is an enlarged view corresponding to the portion D of FIG. 2 showing a state immediately before the
第1補強部材31がボルト32によってケース20(図1A、図2)に取り付けられた状態で、第1補強部材31の補強部材側斜面31eは、半径方向においてコイルエンド15aから離れる方向(図6、図7の左側)に向かって厚くなることによる斜面となる。また、補強部材側斜面31eにワッシャ33が押し付けられた状態で、ボルト32は軸方向に伸びている。さらに、ワッシャ33は、ボルト32を貫通させる貫通孔33bを有する。これとともに、ワッシャ33は、半径方向においてコイルエンド15aから離れる方向に向かって薄くなることによる、補強部材側斜面31eに対応したワッシャ側斜面33aを有する。そして、ワッシャ側斜面33aが補強部材側斜面31eに面接触する。ワッシャ側斜面33aと軸方向に対し直交する平面との間でなす角度θ1は、補強部材側斜面31eと軸方向に対し直交する平面との間でなす角度θ2と、ほぼ同じである。
In a state where the first reinforcing
第1補強部材31は、ボルト32のねじ部32aの最大直径より大きい直径の貫通孔31cを有する。ワッシャ33は、ボルト32のねじ部32aの最大直径より大きい直径の貫通孔33bを有する。そして、ボルト32は、ワッシャ33の貫通孔33bと第1補強部材31の貫通孔31cとを貫通してケース20に結合される。
The first reinforcing
これにより、図7に示すように、ボルト32をケース20(図1A、図2)に結合してワッシャ33を第1補強部材31に軸方向に押し付けることにより、ワッシャ33と第1補強部材31との斜面33a、31e同士が摺動する。そして、第1補強部材31が、自動的にコイルエンド15aから離れる方向である、ケース内壁側に移動する。これにより、第1補強部材31とコイルエンド15aとの絶縁距離を大きくできる。また、このようにボルト32をケース20に結合する際に作業者が手作業で第1補強部材31をコイルエンド15aから大きく離すように微調整を行う必要がない。このため、第1補強部材31とコイルエンド15aとの絶縁距離を大きくした状態で第1補強部材31をケース20に取り付ける作業の作業性を向上できる。さらに、ボルトの締付によって第1補強部材31がコイルエンド15a側に寄ることを考慮しなくてよいので、設計時に第1補強部材31のコイルエンド側の隙間を広げることを考慮しなくて済み、設計作業の容易化を図れる。また、ワッシャ33とボルト32とが片当たりすることがなく、ボルト32の締付力の低下を抑制できる。
Accordingly, as shown in FIG. 7, the
なお、上記では、第2補強部材41にはワッシャと接触する面を軸方向に対し傾斜しない平面状としている。一方、第2補強部材41の取付構造40において、ボルト42をケース20に対し図1Aとは反対側から結合し、第1補強部材31の取付構造30と同様に、第2補強部材41とワッシャ43とに、軸方向に対し傾斜した斜面を形成することもできる。この場合には、ボルト42をケース20に結合した状態で、ワッシャ43を第2補強部材41に軸方向に押し付けて面接触させることにより、ワッシャ43と第2補強部材41との斜面同士を摺動させる。これにより、ボルト42の結合によって、第2補強部材41を自動的にコイルエンド15aから離れる方向に移動させることができる。その場合には、第2補強部材41とコイルエンド15aとの絶縁距離を大きくした状態で第2補強部材41をケース20に取り付ける作業の作業性を向上できる。また、ワッシャ33の貫通孔33bはボルト32の径と同様にして、ワッシャ33はボルト32を締めるときに移動できなくてもよい。この場合も、ワッシャ側斜面33aが補強部材側斜面31eを押圧することで、第1補強部材31が外方側に移動する。
In the above description, the second reinforcing
また、ケース20の軸方向他端の底部において断面が円弧形のリブ状の補強部を立設させ、その補強部に第2補強部材41を固定することもできる。また、その補強部を直接にステータコアの軸方向他端面に押し付けて、補強部と第1補強部材31とでステータコアの鋼板の周方向一部を、積層方向に押し付け合う構成とすることもできる。この場合には第2補強部材41を省略できる。また、図1Aの構成において、第2ケース側突部21bの上側面に第2補強部材41を介さず直接にステータコアの軸方向他端面の周方向一部を押し付けることにより、第2補強部材を省略することもできる。
Further, a rib-shaped reinforcing portion having an arcuate cross section can be provided upright at the bottom of the other axial end of the
10 回転電機、12 ステータ、13 ステータコア、13a 軸方向一端面、13b 軸方向他端面、13c ティース、14 コア側突部、14a 貫通孔、15 ステータコイル、15a コイルエンド、16 ロータ、17 ロータコア、18 回転軸、20 ケース、21a ケース側突部、21b 第2ケース側突部、21c ねじ孔、22 蓋部材、24 軸受、30 取付構造、31 第1補強部材、31a 円弧形部、31b 取付部、31c 貫通孔、31d 押し付け面、31e 補強部材側斜面、32 ボルト、32a ねじ部、32b 頭部、33 ワッシャ、33a ワッシャ側斜面、33b 貫通孔、40 取付構造、41 第2補強部材、41a 貫通孔、41b 押し付け面、41c 第2貫通孔、42 ボルト、43 ワッシャ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記補強部材は、前記半径方向において前記コイルエンドから離れる方向に向かって厚くなることによる補強部材側斜面を有し、前記補強部材側斜面にワッシャが押し付けられた状態で軸方向に伸びるボルトによって前記ケースに取り付けられ、
前記ワッシャは、前記ボルトを貫通させる貫通孔を有するとともに、前記半径方向において前記コイルエンドから離れる方向に向かって薄くなることによる、前記補強部材側斜面に対応したワッシャ側斜面を有し、前記ワッシャ側斜面が前記補強部材側斜面に面接触し、
前記補強部材は、前記ボルトのねじ部の最大直径より大きい直径の貫通孔を有し、
前記ボルトは、前記ワッシャの貫通孔と前記補強部材の貫通孔とを貫通して前記ケースに結合される、補強部材の取付構造。 A rotating electrical machine including a stator core formed by stacking annular steel plates, a stator coil wound around a plurality of teeth extending inwardly from the stator core, and a case provided outside the stator core In the stator coil, the stator coil is disposed between a coil end protruding in the axial direction from the stator core and an inner wall of the case located on the outer side in the radial direction, and presses the axial end surface of the stator core in the stacking direction of the steel plates. A mounting structure for a metal reinforcing member,
The reinforcing member has a reinforcing member side inclined surface that is thickened in a direction away from the coil end in the radial direction, and the bolt extends in the axial direction with a washer pressed against the reinforcing member side inclined surface. Attached to the case,
The washer has a through hole through which the bolt penetrates, and has a washer side slope corresponding to the reinforcing member side slope by thinning in a direction away from the coil end in the radial direction, and the washer The side slope is in surface contact with the reinforcing member side slope,
The reinforcing member has a through hole having a diameter larger than the maximum diameter of the threaded portion of the bolt,
A mounting structure for a reinforcing member, wherein the bolt is coupled to the case through the through hole of the washer and the through hole of the reinforcing member.
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