Fanglagerkontakt magnetgelagerter Rotoren : Nichtlineare Modellierung sowie Systemanalyse nach einem Magnetlagerausfall

Aktive Magnetlager, die einen Rotor mit Hilfe geregelter Magnetkräfte berührungslos zentrieren, gewinnen immer mehr an Bedeutung. Mit der wachsenden Zahl ihrer Einsatzgebiete steigen auch die Anforderungen hinsichtlich der Robustheit und Systemsicherheit im Schadensfall, wenn zum Beispiel die Magnetlager versagen, oder bei einer Überlastung des Systems. Von entscheidender Bedeutung sind dabei die Fanglager, meist Wälz- oder Gleitlager, die einen definierten Luftspalt zum Rotor aufweisen und die in den oben genannten Fällen die Aufgabe haben, Systemschäden zu vermeiden.Gerade beim Ausfall der Magnetlager kann sich eine Rotorbewegung entwickeln, bei der sich der Rotor entlang des Fanglagerinnenringes und entgegen seiner Rotationsrichtung bewegt. Bildet sich eine solche Rückwärtswirbelbewegung. kurz Wirbelbewegung genannt, aus, so wirken auf das System und dabei insbesondere auf die Fanglager sehr hohe Belastungen.Die vorliegende Arbeit stellt eine ModelIierungsmethode für Magnetlagersysteme vor, mit der es möglich ist, den nichtlinearen Effekt des Fanglagerkontaktes zu berücksichtigen.Ein besonderes Augenmerk gilt dabei der Reduktion der Bewegungsgleichung von Rotor und Gehäuse. Die Reduktion ist notwendig, um die Berechnung mit einem akzeptablen Zeitaufwand durchfuhren zu können. Sie bedeutet aber immer gleichzeitig einen Verlust an Information, der sich besonders nachteilig bei Modellen auswirken kann, die während einer Berechnung ihre dynamischen Eigenschaften ändern, was der Fall ist, wenn es zu einem Kontakt zwischen Rotor und Fanglager kommt.