DE19747742A1 - Rotary electrical machine with noise reduction device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine rotierende Elektromaschine mit einer Vorrichtung zur Verminderung des erzeugten Lärms, die einen Stator umfaßt, der aus einem Magnetkern und einer Stator- Karkasse besteht.The invention relates to a rotating electrical machine with a device for reducing the noise generated, the comprises a stator consisting of a magnetic core and a stator Carcass exists.
Es ist bekannt, daß in einer rotierenden Elektromaschine ein Rotor vorgesehen ist, der auf Lagern aufliegt, die mit einem Stator verbunden sind, der mittels einer Karkasse auf einer Basis ruht, und daß die Maschine mit einem elektronischen Wandler variabler Frequenz für die Stromversorgung ausgestattet sein kann.It is known that in a rotating electrical machine a rotor is provided, which rests on bearings with a Stator connected by means of a carcass on a Base rests, and that the machine with an electronic Variable frequency converter equipped for power supply can be.
Es ist auch bekannt, daß von elektronischen Wandlern mit variabler Frequenz gesteuerte rotierende Elektromaschinen besser als rotierende Elektromaschinen, die mit der festen Netzfrequenz versorgt werden, an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpaßbar sind.It is also known to use electronic converters variable frequency controlled rotating electrical machines better as rotating electrical machines with the fixed mains frequency are supplied to the different operating conditions are customizable.
Diese Elektromaschinen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie lauter sind.However, these electrical machines have the disadvantage that that they are louder.
In der Tat weisen die elektrischen Versorgungsgrößen der Elektromaschinen, von denen die elektromagnetischen Kräfte herrühren, die die drehbaren Teile bewegen, ein sehr dichtes harmonisches Spektrum auf, das auf Frequenzen ausgedehnt ist, die ein weites Schallfeld betreffen. Die davon abgeleiteten elektromagnetischen Kräfte alternierenden Typs beeinflussen die strukturellen mechanischen Einbauten der rotierenden Elektromaschine, was zur Emission von unerwünschtem Lärm führt. Dieser Lärm läßt sich in einen strukturellen Lärm, d. h. eine Schwingung der Oberflächen der Maschine und der Basis, und in einen Fluglärm, d. h. in. Schallwellen, die von den vibrierenden Oberflächen erzeugt werden, unterteilen.In fact, the electrical supply sizes of the Electric machines, of which the electromagnetic forces that move the rotating parts, a very tight one harmonic spectrum that extends to frequencies, that affect a wide sound field. The derived from it alternating electromagnetic forces influence the structural mechanical internals of the rotating Electric machine, which leads to the emission of unwanted noise. This noise can be broken down into structural noise, i.e. H. a Vibration of the surfaces of the machine and the base, and in aircraft noise, d. H. in. Sound waves from the vibrating Surfaces are created, subdivide.
Da die Notwendigkeit der Verminderung des Lärms am Arbeitsplatz und in den Verkehrsmitteln immer weiter zunimmt, insbesondere im Bereich des Personenverkehrs, und da aus naheliegenden Gründen die Verminderung des Fluglärms und des Strukturlärms bei Militärfahrzeugen von lebenswichtiger Bedeutung ist, stellt der von den bekannten rotierenden Elektromaschinen erzeugte Lärm eine Einschränkung für ihre Verwendung dar.Since the need to reduce noise on Workplace and in transportation is increasing, especially in the field of passenger transport, and from there obvious reasons the reduction of aircraft noise and Structural noise in military vehicles of vital importance What is important is that of the known rotating Electrical machines generated a restriction for their noise Use.
Derzeitig werden die Schwingungen, die von den rotierenden Maschinen auf die tragenden Strukturen übertragen werden, durch die Zwischenschaltung von elastischen Antischwingungseinsätzen zwischen den Füßen der Elektromaschine und der Basis vermindert.Currently the vibrations caused by the rotating machines transferred to the supporting structures through the interposition of elastic Anti-vibration inserts between the feet of the electric machine and diminished the base.
Diese Lösung verhindert jedoch nicht, daß die im Inneren der rotierenden Elektromaschine erzeugten Kräfte die äußeren Oberflächen der Maschine in Schwingungen versetzen, wobei unerwünschte Schallwellen erzeugt werden.However, this solution does not prevent the inside forces generated the external electrical machine Vibrate surfaces of the machine, whereby unwanted sound waves are generated.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile des Standes der Technik und insbesondere die Verminderung der Schwingungen, die sich zum Äußeren der rotierenden Maschine hin ausbreiten, sei es als Schallwellen oder auch als Schwingungen der Basis und der tragenden Struktur.The object of the present invention is that Eliminating the disadvantages of the prior art and in particular the reduction of the vibrations that result in Spread out the exterior of the rotating machine, be it as Sound waves or as vibrations of the base and the supporting structure.
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels einer rotierenden Elektromaschine gelöst, die eine Vorrichtung zur Verminderung des erzeugten Lärms aufweist, und einen Stator umfaßt, der aus einem Magnetkern und einer Statorkarkasse besteht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem Magnetkern und der Statorkarkasse elastische Einsätze zwischengeschaltet sind.The object of the invention is achieved by means of a rotating Electric machine solved a device for reduction of the generated noise, and includes a stator made of a magnetic core and a stator carcass is characterized in that between the magnetic core and the Stator carcass interposed elastic inserts.
Um in gleichförmiger Weise das Gewicht des Statormagnetkerns und die alternierenden elektrodynamischen Kräfte, die im Stator erzeugt werden, auf die elastischen Einsätze zu verteilen, sind die elastischen Einsätze in der Statorkarkasse entlang dem gesamten Umfang angeordnet.To uniformly weight the Stator magnetic core and the alternating electrodynamic Forces generated in the stator on the elastic To distribute inserts are the elastic inserts in the Stator carcass arranged along the entire circumference.
Man erhält so in vorteilhafter Weise ein elastisches Stützbett, auf dem der Statormagnetkern ruht. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ruhen die elastischen Einsätze entlang dem Umfang auf Stützringen für den Magnetkern. Vorteilhafterweise ruhen die elastischen Einsätze auf Lagern, die sich auf der Statorkarkasse befinden.An elastic is thus advantageously obtained Support bed on which the stator magnetic core rests. At a advantageous embodiment, the elastic inserts rest along the circumference on support rings for the magnetic core. The elastic inserts advantageously rest on bearings, which are on the stator carcass.
Noch vorteilhafter weisen die elastischen Einsätze eine Bogenform auf.The elastic inserts have an even more advantageous Arch shape.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die elastischen Einsätze mit dem in der Statorkarkasse vorhandenen Lager in geometrischem Eingriff stehen.Another advantage is that the elastic Operations with the stock in the stator carcass geometric interference.
Die elastischen Einsätze sind als Verbundkörper ausgebildet, da sie u. U. erheblichen Belastungen sowohl in radialer als auch in tangentialer und axialer Richtung in Bezug auf die rotierende Elektromaschine aushalten müssen.The elastic inserts are as a composite trained because u. U. significant burdens both in radial as well as in tangential and axial direction in Bear with respect to the rotating electrical machine.
In vorteilhafter Weise bestehen die elastischen Einsätze aus Schichten elastischen Materials, wie etwa synthetischem Material oder Naturkautschuk, die zwischen Schichten festen und steifen Materials angeordnet sind.The elastic inserts advantageously exist layers of elastic material, such as synthetic Material or natural rubber that is solid and between layers rigid material are arranged.
Vorteilhafterweise weisen die elastischen Einsätze einen V-Querschnitt auf.The elastic inserts advantageously have one V cross section.
Um den einfachen Austausch der elastischen Einsätze zu erlauben, beispielsweise aufgrund von thermischem Verschleiß der elastischen Materialien, und um die Maschinenstandzeiten zu vermindern, sind die elastischen Einsätze mit den Tragringen des Magnetkerns auf lösbare Weise verbunden.In order to easily replace the elastic inserts too allow, for example, due to thermal wear of the elastic materials, and to reduce machine downtimes reduce, are the elastic inserts with the support rings of the Magnetic core connected in a detachable manner.
Vorteilhafterweise weist das an der Statorkarkasse befindliche Lager seitliche Öffnungen mit Bogenform auf, deren Größe den elastischen Einsätzen entspricht. Vorteilhafterweise sind die Lager, auf denen die elastischen Einsätze ruhen, von zwei Teilen begrenzt, die das Lager longitudinal in zwei Hälften teilen, und die auf den Seiten der rotierenden Elektromaschine befindlichen Teile weisen eine Bogenform auf und sind lösbar.This advantageously points to the stator carcass located bearings on lateral openings with an arc shape, the Size corresponds to the elastic inserts. Advantageously, the bearings on which the elastic inserts rest, delimited by two parts, that the Split the bearing longitudinally in half, and the on the Parts located on the sides of the rotating electrical machine an arch shape and are detachable.
Für den Fall, daß die rotierende Elektromaschine seitlich nicht vollständig zugänglich ist, wenn sie betriebsgerecht eingebaut ist, bilden die auf der Statorkarkasse befindlichen Lager eine Führung aus, und in dieser Führung sind die elastischen Einsätze gleitend gelagert, wodurch die Rotation des Statormagnetkerns erlaubt wird, wodurch der zu wartende Teil des Stators in den zugänglichen Bereich der rotierenden Elektromaschine gelangt.In the event that the rotating electrical machine laterally is not fully accessible if it is operational installed, form those on the stator carcass Outsource a tour, and in that tour there are elastic inserts sliding, which causes the rotation of the Stator magnetic core is allowed, which means that the part of the Stator in the accessible area of the rotating Electric machine arrives.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind hauptsächlich in der Verminderung des Strukturlärms aufgrund der Dämpfung der auf die Statorkarkasse und daher auf die Basis der rotierenden Elektromaschine übertragenen Schwingung und in der Verminderung des Fluglärms, der von der Statorkarkasse erzeugt wird, zu sehen.The advantages of the present invention are mainly in the reduction of structural noise due to the Damping of the stator carcass and therefore based on the rotating electrical machine transmitted vibration and in the Reduction of aircraft noise generated by the stator carcass will see.
Der Gegenstand, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurde, wird nachfolgend eingehender beschrieben und anhand einer Ausführungsform dargestellt, die in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft veranschaulicht ist, in denen:The subject matter according to the present invention has been designed, is described in more detail below and represented by an embodiment shown in the accompanying Exemplary drawings are illustrated in which:
Fig. 1 schematisch den Querschnitt der rotierenden Elektromaschine zeigt, Fig. 1 schematically shows the cross section of the rotating electric machine,
Fig. 2 eine Frontalansicht eines elastischen Einsatzes zeigt, Fig. 2 is a front view of a resilient insert shows
Fig. 3 eine Seitenansicht eines elastischen Einsatzes zeigt, Fig. 3 shows a side view of an elastic insert,
Fig. 4 einen seitlichen Querschnitt eines elastischen Einsatzes zeigt, der an einer Elektromaschine montiert ist, Fig. 4 shows a lateral cross section of an elastic insert which is mounted on an electric machine,
Fig. 5 den Querschnitt einer alternativen Montage der elastischen Einsätze zeigt, und in denen Fig. 5 shows the cross section of an alternative assembly of the elastic inserts, and in which
Fig. 6 in seitlicher Ansicht einen Bereich der Elektromaschine zeigt. Fig. In a side view showing a portion of electric machine 6.
Aus der Fig. 1 lassen sich die wesentlichen Bestandteile der rotierenden Elektromaschine, wie beispielsweise eines Elektromotors oder ein Generators hoher Leistung, entnehmen, wobei die Maschine insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Der Ausbreitungsverlauf der am Luftspalt (2) von den elektromagnetischen Kräften erzeugten Schwingungen ist schematisch mit (V) angedeutet.From Fig. 1, the main components of the rotating electric machine such as an electric motor or a generator, high performance, can be found, the machine is generally designated 1. The course of the propagation of the vibrations generated by the electromagnetic forces at the air gap ( 2 ) is indicated schematically by (V).
Eine Statorkarkasse (3) ruht mittels Füßen (4) und mit den bekannten Antischwingungseinsätzen auf einer Basis (5). Zwischen dem Statormagnetkern (6) und der Karkasse (3) sind elastische Einsätze (7) vorgesehen.A stator carcass ( 3 ) rests on a base ( 5 ) by means of feet ( 4 ) and with the known anti-vibration inserts. Elastic inserts ( 7 ) are provided between the stator magnetic core ( 6 ) and the carcass ( 3 ).
Die elastischen Einsätze (7) sind an mehreren transversalen Querschnitten des Statormagnetkerns (6) vorhanden, beispielsweise an zwei Tragringen (8), die sich an den Enden des Stators (6) befinden.The elastic inserts ( 7 ) are present on several transverse cross sections of the stator magnetic core ( 6 ), for example on two support rings ( 8 ), which are located at the ends of the stator ( 6 ).
Die elastischen Einsätze (7) weisen Bogenform auf und sind entlang dem gesamten Umfang des Tragringes (8) kreissymmetrisch verteilt, wobei sie ein elastisches Bett zur Aufnahme des Statormagnetkerns (6) ausbilden.The elastic inserts ( 7 ) have an arc shape and are distributed in a circle-symmetrical manner along the entire circumference of the support ring ( 8 ), wherein they form an elastic bed for receiving the stator magnetic core ( 6 ).
Im Inneren des Statormagnetkerns (6) ist der Rotor (9) eingesetzt, der auf an sich bekannten Lagern, die nicht gezeigt sind, ruht, und die von der Karkasse (3) getragen werden.Inside the stator magnetic core ( 6 ), the rotor ( 9 ) is inserted, which rests on bearings known per se, which are not shown, and which are carried by the carcass ( 3 ).
Aus den Fig. 2, 3 und 4 läßt sich eine mögliche Ausführungsform des elastischen Einsatzes (7) entnehmen. Der elastische Einsatz (7) weist vorteilhafterweise einen Schaft (20) mit einem V-förmigen Querschnitt auf. An der Spitze der Schaftseiten ist beispielsweise mittels Klebung ein Nutenstein (21) aus elastischem Material, wie etwa einem synthetischen Material oder Naturkautschuk, angebracht. Oberhalb des Nutensteins (21) ist eine metallische Lamelle (22) angebracht. Im Schaftkörper (20) ist ein Lager (23) (Fig. 3) mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Mit Hilfe des Lagers (23) ist der elastische Einsatz (7) an dem Tragring (8) des Statormagnetkerns (6) montiert. Auf dem Schaft (20) des elastischen Einsatzes (7) sind seitlich des Lagers (23) für den Tragring (8) Löcher 30, 31, 32 ,für Zentrierdorne (33) und Verbindungsschrauben (34) vorgesehen.A possible embodiment of the elastic insert ( 7 ) can be seen from FIGS. 2, 3 and 4. The elastic insert ( 7 ) advantageously has a shaft ( 20 ) with a V-shaped cross section. A sliding block ( 21 ) made of elastic material, such as a synthetic material or natural rubber, is attached to the tip of the shaft sides, for example by means of adhesive. A metallic lamella ( 22 ) is attached above the sliding block ( 21 ). A bearing ( 23 ) ( FIG. 3) with a rectangular cross section is formed in the shaft body ( 20 ). With the help of the bearing ( 23 ), the elastic insert ( 7 ) is mounted on the support ring ( 8 ) of the stator magnetic core ( 6 ). Holes 30 , 31 , 32 , for centering mandrels ( 33 ) and connecting screws ( 34 ) are provided on the shaft ( 20 ) of the elastic insert ( 7 ) on the side of the bearing ( 23 ) for the support ring ( 8 ).
Die V-Form des Schaftquerschnittes (20) des elastischen Einsatzes (7) erlaubt das Aufnehmen und Dämpfen der Stöße sowohl vom radialen als auch vom axialen Typ, die vom Statormagnetkern (6) herrühren.The V-shape of the shaft cross-section ( 20 ) of the elastic insert ( 7 ) allows the absorption and damping of the impacts of both the radial and the axial type, which originate from the stator magnetic core ( 6 ).
Das Lager (40) für den elastischen Einsatz, das sich auf der Karkasse (3) befindet, wird von zwei Teilen begrenzt, die das Lager longitudinal in zwei Hälften teilen. Die Hälfte des Lagers (40), die zur äußeren Seite der rotierenden Elektromaschine (1) hin ausgerichtet ist, kann in der Nähe des elastischen Einsatzes (7) entfernt werden, wodurch eine Bogenöffnung erzeugt wird, die ausreichend ist, um den elastischen Einsatz (7) herauszunehmen, wenn er vom Tragring (8) abgelöst ist.The bearing ( 40 ) for elastic use, which is located on the carcass ( 3 ), is delimited by two parts which longitudinally divide the bearing in two halves. Half of the bearing ( 40 ), which is oriented towards the outer side of the rotating electrical machine ( 1 ), can be removed in the vicinity of the elastic insert ( 7 ), thereby creating an arc opening which is sufficient to accommodate the elastic insert ( 7 ) to take out when it is detached from the support ring ( 8 ).
Die elastischen Einsätze (7) stellen vorteilhafterweise Kufen dar, die in den Führungslagern gleiten, wodurch dem Statormagnetkern (6) erlaubt wird, um seine Achse herum zu rotieren, wobei er von Halte- und Rotationsmitteln festgehalten und geführt wird, wie beispielsweise von einer Endlosschraube und einer Zahnstange, die nicht gezeigt sind.The elastic inserts ( 7 ) advantageously represent runners that slide in the guide bearings, thereby allowing the stator magnetic core ( 6 ) to rotate around its axis, being held and guided by holding and rotating means, such as an endless screw and a rack, which are not shown.
Die Fig. 5 und 6 stellen eine alternative Ausführung des Lagers (40) dar, das sich für die Einsätze (7), die als Kufen ausgebildet sind, auf der Karkasse (3) befindet. Das Lager (40) ist einstückig ausgeführt. Entlang dem Umfang weist es oberhalb und auf der Seite, die auf das Äußere der Maschine (1) hin ausgerichtet ist, eine Öffnung (60) auf, die ausreichend groß ist, um die Herausnahme des auszuwechselnden elastischen Einsatzes (7) aus der Front der Maschine zu erlauben. FIGS. 5 and 6 illustrate an alternative embodiment of the bearing (40), is for the inserts (7), which are formed as runners on the carcass (3). The bearing ( 40 ) is made in one piece. Along the circumference, it has an opening ( 60 ) above and on the side facing the exterior of the machine ( 1 ) which is large enough to remove the elastic insert ( 7 ) to be replaced from the front of the machine To allow machine.
Der elastische Einsatz (7) stellt das einzige Verbindungsmittel zwischen dem aktiven Teil des Stators, d. h. dem Statormagnetkern (6) und der Tragestruktur der gesamten Maschine, d. h. der Statorkarkasse (3), dar. Der Nutenstein (21) aus elastischem Material der elastischen Einsätze (7) wird so ausgelegt, daß er die Anbringung dem Stators (6) an der Karkasse (3) erlaubt, und daß er gleichzeitig das von den elektromagnetischen Kräften am Luftspalt erzeugte Schwingungsniveau dämpft.The elastic insert ( 7 ) represents the only connecting means between the active part of the stator, ie the stator magnetic core ( 6 ) and the supporting structure of the entire machine, ie the stator carcass ( 3 ). The sliding block ( 21 ) made of elastic material of the elastic inserts ( 7 ) is designed so that it allows the stator ( 6 ) to be attached to the carcass ( 3 ) and at the same time dampens the vibration level generated by the electromagnetic forces at the air gap.
Daher wird dieser elastische Einsatz (7) statisch so ausgelegt, daß er das Gewicht des Statormagnetkerns (6) aufnimmt, dynamisch so, daß er die Vibrationen (V), die von den elektromagnetischen Kräften (F) am Luftspalt (2) erzeugt werden, unterdrückt und dämpft, und thermisch so, daß er die Temperaturbelastungen aushält, die in der rotierenden Elektromaschine (1) auftreten.Therefore, this elastic insert ( 7 ) is designed statically so that it absorbs the weight of the stator magnetic core ( 6 ), dynamically so that it absorbs the vibrations (V) which are generated by the electromagnetic forces (F) at the air gap ( 2 ), suppresses and dampens, and thermally so that it can withstand the temperature loads that occur in the rotating electrical machine ( 1 ).
Gerade aufgrund der thermischen Belastung nutzt sich der Nutenstein (21) des elastischen Einsatzes (7) aus beispielsweise synthetischem Material oder aus Naturkautschuk mit der Zeit ab. Es ist daher die Möglichkeit des Austausches der elastischen Einsätze (7) vorgesehen.Precisely due to the thermal load, the sliding block ( 21 ) of the elastic insert ( 7 ) made of, for example, synthetic material or natural rubber wears out over time. It is therefore possible to replace the elastic inserts ( 7 ).
Wird die äußere Hälfte (41) des Kreissegmentes des Lagers (40) entfernt, die dem elastischen Einsatz (7), den es zu ersetzen gilt, entspricht, so ist es möglich den elastischen Einsatz (7) von den Tragringen (8) des Statormagnetkerns zu lösen und den elastischen Einsatz (7) aus dem auf der Statorkarkasse (3) vorhandenen Lager (40) zu entfernen.If the outer half ( 41 ) of the circular segment of the bearing ( 40 ) is removed, which corresponds to the elastic insert ( 7 ) to be replaced, it is possible to remove the elastic insert ( 7 ) from the support rings ( 8 ) of the stator magnetic core to solve and remove the elastic insert ( 7 ) from the existing on the stator carcass ( 3 ) bearing ( 40 ).
Für den Fall, daß die elastischen Einsätze (7) Kufen für die Rotation des Statormagnetkerns (6) ausbilden, werden die auszutauschenden elastischen Einsätze mittels Rotation des Statormagnetkerns (6) in die Nähe der Öffnung (60) gebracht, die sich auf der Vorderseite des Lagers (40) der Statorkarkasse (3) befindet, und dann werden sie von den Tragringen (8) abgenommen und herausgenommen.In the event that the elastic inserts ( 7 ) form runners for the rotation of the stator magnetic core ( 6 ), the elastic inserts to be exchanged are brought into the vicinity of the opening ( 60 ), which is located on the front side of the stator magnetic core ( 6 ) Bearing ( 40 ) of the stator carcass ( 3 ), and then they are removed from the support rings ( 8 ) and removed.
Die Funktionsweise ist hiernach unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Im Luftspalt (2), der sich zwischen dem Rotor (9) und dem Stator (6) befindet, werden vom elektromagnetischen Feld die Kräfte erzeugt, die eine unerwünschte Vibration (V) des Stators (6) auslösen. Die Vibration (V) überträgt sich, stark gefiltert und gedämpft, von den elastischen Einsätzen (7) auf die Karkasse (3) und über die Füße (4) der Karkasse (3) erneut gefiltert und gedämpft, schließlich auf die Basis 5.The mode of operation is described below with reference to FIG. 1. In the air gap ( 2 ), which is located between the rotor ( 9 ) and the stator ( 6 ), the electromagnetic field generates the forces which trigger an unwanted vibration (V) of the stator ( 6 ). The vibration (V) is transmitted, heavily filtered and damped, from the elastic inserts ( 7 ) to the carcass ( 3 ) and via the feet ( 4 ) of the carcass ( 3 ) again filtered and damped, finally to the base 5 .
Auf diese Weise erzeugt die äußere Oberfläche der Karkasse (3), die einer verminderten Vibration (V) ausgesetzt ist, Schallwellen (S), die gedämpft sind, und die sich in einem engeren Frequenzband befinden, die sich in der die Elektromaschine (1) umgebenden Luft ausbreiten.In this way, the outer surface of the carcass ( 3 ), which is exposed to reduced vibration (V), generates sound waves (S), which are damped and which are in a narrower frequency band, which are in the electrical machine ( 1 ). spread the surrounding air.
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Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120501 |