Weak and strong nonlinearities in magnetic bearings

This paper presents analysis of dynamic properties of a rigid rotor supported on passive magnetic bearings. Forced vibrations excited by dynamic unbalance are investigated both without and with the contact between the shaft and the emergency retainer bearing. The influence of weak nonlinearity of the magnetic force field on response curves is investigated on a 4 DOF system without impacts. The effects of impacts in the retainer bearing are studied on a 2 DOF system showing strong nonlinearities. Hertzʹs impact law and material, viscous and Coulomb-friction damping are applied for modelling the dynamic contact between the rotor and the bearing. The vibration behaviour of the system is characterized by periodic, quasi-periodic and chaotic responses. Résumé Cet article concerne lʹanalyse des propriétés dynamiques dʹun rotor rigide sur paliers magnétiques passifs. Les vibrations forcées dues à des balourds sont examinées avec and sans contact entre lʹarbre et un palier pour le régime dʹarret et pour la sécurité. Lʹinfluence de faibles non-linéarités des forces magnétiques est etudiée par un systéme à 4 ddl et sans chocs. Les efféts des chocs sur le palier de sécurité sont analysés par un modʹele à 2 ddl et avec des non-linéarités fortes. La loi de Hertz des chocs et lʹamortissement visqueux et structural sont appliqués pour la modélisation du contact dynamique entre le rotor et le palier. Le comportement vibratoire du systéme est charactérisé par les responses périodiques, quasi-périodiques et chaotiques.