DE3318103A1 - Rotating electrical machine having an oblique air gap - Google Patents
Rotating electrical machine having an oblique air gapInfo
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Abstract
Description
Rotierende elektrische Maschine mit schrägem LuftspaltRotating electrical machine with an inclined air gap
Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine mit schrägem Luftspalt.The invention relates to a rotating electrical machine with an inclined Air gap.
Auf dem Gebiete der Konstruktion von elektrischen Maschinen gibt es eine Reihe von technischen Problemen. Einiger dieser Probleme sind: - Verminderung des Luftspaltes zwischen dem Rotor und dem Stator (dies erbringt einerseits eine Verminderung der Ausmaße der Konstruktionselemente der Maschine und andererseits eine Verminderung der Sicherheitsgrenzen, die im Maschinenbetrieb nicht überschritten werden dürfen).In the field of electrical machine construction there are a number of technical problems. Some of these problems are: - Mitigation of the air gap between the rotor and the stator (on the one hand this produces a Reduction of the dimensions of the structural elements of the machine and on the other hand a reduction in the safety limits that are not exceeded during machine operation may be).
Kürzung der Rotorwelle (dies führt zu einer Herabsetzung der Ausmaße der Maschine und damit zu einer Materialersparnis).Shortening of the rotor shaft (this leads to a reduction in the dimensions of the machine and thus to a material saving).
- Wirksame Kühlung der Wicklungen (dies führt zu einer rationelleren Ausnutzung der Elektroleiter und damit zur Herabsetzung der Maschinenausmaße).- Effective cooling of the windings (this leads to a more rational Utilization of the electrical conductors and thus to reduce the dimensions of the machine).
- Anwendungsmöglichkeit von nominellen Hochspannungen mit vermindertem, zulässigen Isolierungsniveau der Wicklungen (dies hat eine Verminderung der Maschinenausmaße zur Folge).- Possibility of using nominal high voltages with reduced, permissible level of insulation of the windings (this has a reduction in the dimensions of the machine result).
- Erhöhung des Anlaufmomentes und Herabsetzung des Anlaufstromes (dies begünstigt die Verminderung der Maschinenaus maße und wirkt sich positiv auf die verlangten Charakte- ristiken der Maschine aus.- Increase of the starting torque and decrease of the starting current (this favors the reduction of the machine dimensions and has a positive effect on the required characters characteristics of the machine.
- Herabsetzung der Größe der für die Herstellung von Elementen für Maschinen größerer Leistung erforderlichen Werkzeug einschließlich Erhöhung der Stückzahl dieser Elemente (dies ermöglicht eine wirtschaftlichere Herstellung).- Reduction in the size of the elements used for the manufacture of Machines of greater power required tools including increasing the Number of pieces of these elements (this enables a more economical production).
- Vereinfachung der Herstellung von Dynamoblechen (fördert die Wirtschaftlichkeit der Herstellung).- Simplification of the production of dynamo sheets (promotes economic efficiency the production).
Rotierende elektrische Maschinen klassischer Art bestehen aus einem Stator und einem in diesem untergebrachten zylindrischen Rotor. Der zylindrische Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator gewährleistet eine freie Rotordrehung innerhalb des Stators, wobei die Achse des zylindrischen Luftspaltes mit der Drehachse des Rotors zusammenfällt.Classic rotating electrical machines consist of one Stator and a cylindrical rotor housed in this. The cylindrical one Air gap between the rotor and the stator ensures free rotor rotation inside the stator, the axis of the cylindrical air gap with the axis of rotation of the rotor collapses.
Die Ausmaße der an beiden Seiten des Gehäuses gelagerten Rotorwelle gewährleisten die nötige Größe des Luftspaltes.The dimensions of the rotor shaft mounted on both sides of the housing ensure the necessary size of the air gap.
Für eine bestimmte Leistung und bestimmte Charakteristiken der rotierenden elektrischen Maschinen ist eine aktive Länge und ein bestimmter Umfang des Rotors erforderlich.For a certain power and certain characteristics of the rotating electric machines is an active length and a certain circumference of the rotor necessary.
Die Wicklungen sind dabei vollkommen im Stator und im Rotor ausgeführt. Die Dynamobleche werden durch Stanzen aus Blechtafeln hergestellt.The windings are completely carried out in the stator and in the rotor. The dynamo sheets are made from sheet metal by punching.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vollkommen neuartige rotierende elektrische Maschine zu schaffen, die gegenüber bekannten Konstruktionen erheblich verbessert ist.The object of the present invention is to provide a completely new to create rotating electrical machine, compared to known constructions is vastly improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polkerne samt Polschuhen des Stators und des Rotors Luftspalte mit einem Neigungswinkelo<'= 250 - 1550 bzw.This object is achieved according to the invention in that the pole cores including the pole pieces of the stator and the rotor, air gaps with an angle of inclination o <'= 250 - 1550 or
2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors aufweisen, daß der STator und der Rotor aus je zwei, in Be- zug auf die Ebene durch eine zur Drehachse der Welle senkrechte Symmetrieachse, symmetrischen und ausgeglichenen Hälften bestehen, und daß die Polkerne samt Polschuhen aus Dynamobandblech in Form von Ringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind.2050 - 3550 with respect to the axis of rotation of the shaft of the rotor, that the stator and the rotor each consist of two, in train on the plane by an axis of symmetry perpendicular to the axis of rotation of the shaft, symmetrical and balanced halves exist, and that the pole cores including pole pieces are made of dynamo sheet metal are made in the form of rings of various diameters.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, daß die Polkerne samt Polschuhen des Stators und des Rotors abgerundete Luftsspalte bilden, deren Tangentialebenen NeigungswìnkolcC= 250 - 1550 bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors bilden.It is particularly advantageous that the pole cores together with pole pieces of the stator and the rotor form rounded air gaps, their tangential planes Inclination angle = 250 - 1550 or 2050 - 3550 in relation to the axis of rotation of the shaft of the rotor.
Ferner ist es zweckmäßig, daß die Polkerne samt Polschuhen aus Dynamoblechen in Form von komischen Ringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind oder daß die Polkerne samt Polschuhen aus Dynamoblechen in Form von Flachringen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt sind.It is also useful that the pole cores and pole pieces are made of dynamo sheets are made in the form of strange rings of different diameters or that the pole cores including pole pieces made of dynamo sheets in the form of flat rings with different Diameters are made.
Die Hauptcharakteristiken einer erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine sind folgende: - Ausbildung der Luftspalte geneigt gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors bzw. Aufteilung des Stators und des Rotors in je zwei (in Bezug auf eine senkrecht zur Drehachse der Welle des Rotors ausgerichtete Symmetrieachse) symmetrische und ausgeglichene Teile.The main characteristics of a rotating electric according to the invention Machine are as follows: - Formation of the air gap inclined with respect to the axis of rotation the shaft of the rotor or division of the stator and the rotor into two each (in relation to on an axis of symmetry aligned perpendicular to the axis of rotation of the shaft of the rotor) symmetrical and balanced parts.
- Möglichkeit der Herstellung der Polkerne samt der Polschuhe aus Dynamoblech in Bandform.- Possibility of producing the pole cores including the pole shoes Dynamo sheet in strip form.
Mit einer erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine werden im Vergleich mit der klassischen Maschine ferner folgen de Vorteile und Verbesserungen erzielt: 1. Verminderung der Luftspalte, 2. Verkürzung der Rotorwelle, 3. wirksamere Kühlung der Wicklungen, 4. Anwendungsmöglichkeit für nominelle Hochspannungen, 5. Verminderung der Werkzeuggröße, 6. Einsatzmöglichkeit von Dynamoblechen in Bandform.With a rotating electrical machine according to the invention In comparison with the classic machine, there are also the following advantages and improvements achieved: 1. reduction of the air gap, 2. shortening of the rotor shaft, 3. more effective Cooling of the windings, 4. Possible application for nominal high voltages, 5. Reduction of the tool size, 6. Use of dynamo sheets in strip form.
Die Verminderung der Luftspalte hat eine entsprechende Verminderung des Magnetisierungsstromes und des Durchmessers der Welle zur Folge. Die Verminderung des Magnetisierungsstromes bewirkt eine entsprechende Verminderung der Verluste und eine entsprechende Verminderung des Durchmessers der Wicklungen. Sie bewirkt ferner eine Verminderung der Reactant-Strom-Komponente, während die Verminderung des Durchmessers der Welle zu einer Materialersparnis führt.The reduction in the air gap has a corresponding reduction the magnetizing current and the diameter of the shaft result. The diminution of the magnetizing current causes a corresponding reduction in losses and a corresponding reduction in the diameter of the windings. She causes also a decrease in the reactant flow component while the decrease the diameter of the shaft leads to material savings.
Die Verminderung des Durchmessers der Wicklungen ermöglicht ihre bessere Ausnutzung und Kühlung und vermindert sowohl die Menge des für deren Herstellung erforderlichen Materials, als auch die Verminderung der Magnetnuten bzw. der Dynamobleche für die Polkerne Die Verminderung der Reactant-Strom-Komponente ergibt eine Ersparnis im Verbrauch der Reactant-Elektro-Energie, die in Elektroenergie-Bilanzen immer kritischer wird.Reducing the diameter of the windings enables them to be better Utilization and cooling and reduces both the amount of material used for their manufacture required material, as well as the reduction of the magnet grooves or the dynamo sheets for the pole cores The reduction in the reactant current component results in a saving in the consumption of reactant electrical energy, which is always in electrical energy balances becomes more critical.
Die Änderung des Neigungs IinkelsC= 250 - 1550 bzw. 2050 -3550 der Zwischenräume gegenüber der Drehachse der Welle und die entsprechende Abrundung derselben, ändert die Charakteristiken der Maschine und eröffnet somit die Möglichkeit der Erfüllung von vorgegebenen Forderungen in Bezug auf die Charakteristiken.The change in the angle of inclination C = 250 - 1550 or 2050 - 3550 the Gaps in relation to the axis of rotation of the shaft and the corresponding rounding the same, changes the characteristics of the machine and thus opens up the possibility the fulfillment of specified requirements with regard to the characteristics.
Außerdem kann eine Verbesserung des Anlaufmomentes und eine Verminderung des Anlauf stromes erzielt werden.In addition, there can be an improvement in the starting torque and a reduction in of the starting current can be achieved.
Die Kürzung der Welle des Rotors führt zu einer Kürzung der Länge des Rotors und zwar wegen der Lage der Zwischenräume mit Neigung gegenüber der Drehachse der Welle des Rotors bzw. wegen der erfindungsgemäßen Aufteilung des Stators und des Rotors in zwei symmetrische und ausgeglichene Teile. Dadurch wird der Durchmesser der Welle vermindert und Material gespart.The shortening of the shaft of the rotor leads to a shortening of the length of the rotor because of the position of the spaces with an inclination with respect to the axis of rotation the shaft of the rotor or because of the division of the stator according to the invention and of the rotor into two symmetrical and balanced parts. This will make the diameter the shaft is reduced and material is saved.
Die wirksamere Kühlung der Wicklungen beruht auf deren Teilung in zwei symmetrische und ausgeglichene Teile, wodurch auch eine rationellere Ausnutzung der Wicklungen ermöglicht wird.The more effective cooling of the windings is based on their division into two symmetrical and balanced parts, which also allows a more rational use the windings is made possible.
Die Anwendung von nominellen Hochspannungen mit niedrigerem Isolierungsniveau der Wicklungen eröffnet die Möglichkeit einer Serien-, Paralell- oder Stern-Schaltung, wodurch die Herstellung der Wicklungen und der Polkerne billiger wird.The use of nominal high voltages with a lower level of insulation of the windings opens up the possibility of a series, parallel or star connection, whereby the manufacture of the windings and the pole cores becomes cheaper.
Die Verminderung der für die Herstellung von Maschinen größerer Leistung erforderlichen Werkzeuggröße, wird durch die vorerwähnte Aufteilung des Stators und des Rotors in zwei symmetrische und ausgeglichene Teile erreicht, wodurch deren Zahl vergrößert wird. Aufgrund der kleineren Ausmaße wird ferner die Ausnutzung der Werkzeuge sparsamer.The reduction of the necessary for the manufacture of machines of greater power required tool size, is due to the aforementioned division of the stator and the rotor is achieved in two symmetrical and balanced parts, making their Number is increased. Due to the smaller dimensions, the utilization is also the tools more economical.
Der Einsatz von Dynamoblechen in Bandform vereinfacht die Herstellung der Polkerne uwd der Polschuhe.The use of dynamo sheets in strip form simplifies production the pole cores and the pole shoes.
Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben: Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Maschine mit einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator, der gegenüber der Rotordrehachse geneigt ist, Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit einem Luftspalt unterschiedlicher Neigung, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit gegenüber der Drehachse senkrecht gestelltem Luftspalt zwischen Rotor und Stator, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine, jedoch mit abgerundetem Luftspalt zwischen Rotor und Stator, Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit Dynamoblechen in Form von Flachringen verschiedenen Durchmessers, Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemß Figur 2, jedoch mit Dynamoblechen in Form von Flachringen verschiedenen Durchmessers, Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 1, jedoch mit Dynamoblechen in Form von konischen Ringen verschiedenen Querschnittes und Fig. 8 ein siebentes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine gemäß Figur 2, jedoch mit Dynamoblechen in Form von konischen Ringen mit verschiedenen Durchinessern.The following are for further explanation and better understanding various embodiments of the invention with reference to the attached The drawings are described in more detail: FIG. 1 shows a vertical longitudinal section of FIG Machine according to the invention with an air gap between the rotor and stator, the opposite the rotor axis of rotation is inclined, Fig. 2 shows a first embodiment of the invention rotating electrical machine according to Figure 1, but with an air gap different Inclination, Fig. 3 shows a second embodiment of the rotating according to the invention electrical machine according to Figure 1, but with respect to the axis of rotation perpendicular provided air gap between rotor and stator, Fig. 4 shows a third embodiment the rotating electrical machine according to the invention, but with a rounded Air gap between rotor and stator, FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of rotating electrical machine according to the invention according to Figure 1, but with dynamo sheets in the form of flat rings of different diameters, FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment the rotating electrical machine according to the invention according to Figure 2, but with Dynamo sheets in shape of flat rings of different diameters, 7 shows a sixth embodiment of the rotating electrical according to the invention Machine according to Figure 1, but with different dynamo sheets in the form of conical rings Cross-section and FIG. 8 shows a seventh embodiment of the invention rotating electrical machine according to Figure 2, but with dynamo sheets in the form of conical rings with different diameters.
Wie aus dem vertikalen Längsschnitt gemäß Figur 1 hervorgeht, besteht die erfindungsgemäße Maschine aus einem Stator 11 und einem Rotor 12 mit um die Symmetrieachse 6 symmetrisch angeordneten Polkernen 1 und 3 mit Polschuhen 2 und 4, sowie Wicklungen 7 und 8. Die Luftspalte 5 zwischen der Innenfläche des Stators 11 und der Außenfläche des Rotors 12 bilden einen Winkel «= 250 - 1550 bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehwelle 10 des Rotors 12, die in Lagern 13 gelagert ist. Zur Kühlung der Maschine sind Ventilationsrippen 14, und am Rotor 12 Ventilationsschaufeln 9, 9a vorgesehen.As can be seen from the vertical longitudinal section according to FIG. 1, there is the machine according to the invention from a stator 11 and a rotor 12 with around the Axis of symmetry 6 symmetrically arranged pole cores 1 and 3 with pole pieces 2 and 4, as well as windings 7 and 8. The air gaps 5 between the inner surface of the stator 11 and the outer surface of the rotor 12 form an angle = 250-1550 and 2050, respectively - 3550 opposite the rotating shaft 10 of the rotor 12, which is mounted in bearings 13. There are ventilation ribs 14 for cooling the machine and ventilation blades 12 on the rotor 9, 9a provided.
Die Polkerne 1 und 3 mit den Polschuhen 2 und 4 sind erfindungsgemäß aus Dynamoblech in Bandform: oder in Form von Ringen mit vearschieder,-an Durchmesser hergestellt.The pole cores 1 and 3 with the pole pieces 2 and 4 are according to the invention Made of dynamo sheet in band form: or in the form of rings with different diameters manufactured.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine ist in Fig. 2 dargestellt. Gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Maschine mit einer anderen Anordnung für den größeren und den kleineren Durchmesser des LuftSpaltes 5 gegenüber der Symmetrieachse 6 sowie mit Ventilationsrippen 14a und Ventilationsschaufeln 9b nebst Rippen 14 und Schaufeln 9a ausgestattet.A first embodiment of the rotating electrical according to the invention The machine is shown in FIG. Compared to the embodiment shown in Figure 1 is the machine with a different arrangement for the larger and smaller Diameter of the air gap 5 with respect to the axis of symmetry 6 and with ventilation ribs 14a and ventilation blades 9b together with ribs 14 and blades 9a.
Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine entspricht im wesentlichen dem der Figur 1, ist aber mit gegenüber der Drehachse der Welle 10 senkrechten (d= 900) Luftspalte 5 und ohne Ventilationsschaufeln ausgestattet, wie sich aus Figur 3 ergibt.The second embodiment of the rotating electrical according to the invention Machine corresponds essentially to that of Figure 1, but is opposite to that Axis of rotation of the shaft 10 vertical (d = 900) air gap 5 and without ventilation blades equipped, as can be seen from FIG.
Das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine ist mit abgerundeten Luftspalten 5 ausgestattet, deren Tangentialebenen einen Neigungswinkel oC:= 250 - 1550, bzw. 2050 - 3550 gegenüber der Drehachse der Welle 10 bilden. Es besitzt keine VentilAtionsschaufeln, wie dies aus Figur 4 hervorgeht.The third embodiment of the rotating electrical according to the invention Machine is equipped with rounded air gaps 5, their tangential planes an angle of inclination oC: = 250 - 1550, or 2050 - 3550 with respect to the axis of rotation of the Form wave 10. It has no valve action blades, as can be seen from FIG.
Das vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine entspricht wiederum etwa dem der Figur 1, ist aber mit Dynamoblechen in Form von Flachringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzte konische Luftspalte 5 bilden und mit Ventilationsschaufeln 9b ausgestattet sind, wie dies aus Figur 5 hervorgeht.The fourth embodiment of the rotating electrical according to the invention Machine again corresponds roughly to that of Figure 1, but is in with dynamo sheets Form of flat rings equipped with different diameters, the compound form conical air gaps 5 and are equipped with ventilation blades 9b, as can be seen from FIG.
Das fünfte Ausführungsbeispiei der erfindungsgemäßen rotieren elektrischen Maschine entspricht im wesentlichen dem der Figur 2, ist aber mit Dynamoblechen in Form von Flachringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzte konische Luftspalte 5 bilden. Es besitzt keine Ventilationsschaufeln, wie dies aus Figur 6 hervorgeht.The fifth embodiment of the rotating electrical according to the invention Machine corresponds essentially to that of Figure 2, but is with dynamo sheets in the form of flat rings with different diameters, the compound Form conical air gaps 5. It has no ventilation blades like this one Figure 6 can be seen.
Das sechste Ausführungsbeispiel der erf indungsgemäBen rotierenden elektrischen Maschine entspricht wiederum dem der Figur 1, ist aber mit Dynamoblechen in Form von konischen Ringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzt die Luftspalte 5 bilden. Es besitzt Ventila- tionsschaufeln 9b, wie dies aus Figur 7 hervorgeht.The sixth embodiment of the rotating according to the invention electrical machine again corresponds to that of Figure 1, but is with dynamo sheets in the form of conical rings of different diameters that are assembled the air gaps 5 form. It has valve tion blades 9b, as can be seen from FIG.
Das siebente Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine entspricht etwa dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist aber mit Dynarnoblechen in Form von konischen Ringen mit verschiedenen Durchmessern ausgestattet, die zusammengesetzt die konischen Luftspalte 5 bilden, wie dies aus Figur 8 hervorgeht.The seventh embodiment of the rotating according to the invention electrical machine corresponds approximately to the embodiment shown in Figure 2, but is with Dynarnoblechen in the form of conical rings with different diameters equipped, which when put together form the conical air gaps 5, like this Figure 8 can be seen.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0562610A1 (en) * | 1992-03-27 | 1993-09-29 | Quirino Bertagni | Pair of cores with air gap of the truncated cone type, obtained from ferromagnetic tape for an electric rotary machine, in particular for an electric induction motor, and relative production method |
| WO1994005070A1 (en) * | 1992-08-21 | 1994-03-03 | Abb Industry Oy | Rotor structure for an electrical machine |
| DE19547159A1 (en) * | 1994-12-21 | 1996-06-27 | Wolfgang Hill | Transverse flux machine with rotor parts within soft magnetic body |
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1982
- 1982-05-18 YU YU105082A patent/YU42469B/en unknown
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1983
- 1983-05-17 SE SE8302756A patent/SE8302756L/en unknown
- 1983-05-18 DE DE19833318103 patent/DE3318103A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| YU105082A (en) | 1984-12-31 |
| SE8302756L (en) | 1983-11-19 |
| YU42469B (en) | 1988-08-31 |
| SE8302756D0 (en) | 1983-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |