Elektrische rotierende Maschine mit Permanentmagneten Die Erfindung betrifft eine elektrische rotierende Maschine.

Ferner betrifft die Erfindung ein Wasserfahrzeug mit zumin- dest einer derartigen elektrischen rotierenden Maschine.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her- stellung einer derartigen elektrischen rotierenden Maschine.

Beim Betrieb der meisten Fahrzeuge ist es häufig das Ziel, laute Geräusche zu dämpfen oder gar zu vermeiden. Dies ist beispielsweise der Fall bei Wasserfahrzeugen, insbesondere bei U-Booten.

Die Offenlegungsschrift WO 2017/207283 Al beschreibt ein Ver- fahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine, die insbeson- dere zum Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere von U-Booten, vorgesehen ist. Die elektrische Maschine umfasst einen Sta- tor, der mehrere Spulen aufweist, sowie mehrere Umrichter zur Stromeinspeisung der Spulen. Im Hinblick auf eine Geräusch- kompensation im Betrieb der elektrischen Maschine wird durch eine erste Gruppe von Umrichtern in die zugeordneten Spulen mit einem jeweiligen Phasenversatz ein erster Strom, der eine Grundschwingung mit überlagerten OberSchwingungen aufweist, eingespeist und gleichzeitig wird durch eine zweite Gruppe von Umrichtern in die zugeordneten Spulen ein zweiter, in Be- zug auf die OberSchwingungen des ersten Stroms modifizierter, insbesondere invertierter, Strom eingespeist.

Beispielsweise während des Betriebes der elektrischen rotie- renden Maschine im Luftspalt auftretende zusätzliche Spekt- ralanteile erzeugen ein breites Spektrum an anregenden Kraft- wellen, die das akustische Verhalten der elektrischen rotie- renden Maschine negativ beeinträchtigen. Die Offenlegungsschrift JP 2005 045 984 A beschreibt einen permanentmagnetischen Synchronmotor, der eine rotierende Wel- le, einen Rotorkern und eine Vielzahl von Magnetpolen, die an der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns befestigt sind, auf- weist. Die Magnetpole sind in eine Vielzahl von Permanentmag- neten pro Pol unterteilt, und die Magnete sind so angeordnet, dass sich die Magnetisierungsrichtung jedes Permanentmagneten in der Magnetpolmitte konzentriert, was als Halbach-Magnetan- ordnung bezeichnet wird, um eine hohe magnetische Flussdichte zu erhalten und eine hohe Drehmomentdichte zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische rotierende Maschine bereitzustellen, die während des Betrie- bes, im Vergleich zum Stand der Technik, ein verbessertes akustisches Verhalten aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektri- sche rotierende Maschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator ein Spalt ausgebildet ist, wobei am Rotor in Umfangsrichtung Magnetpole angeordnet sind, wobei die Magnetpole jeweils eine Mehrzahl von Perma- nentmagneten aufweisen, wobei die Mehrzahl von Permanentmag- neten in einer Halbach-Anordnung angeordnet sind und wobei eine Magnetisierungsrichtung der jeweiligen Permanentmagnete der Halbach-Anordnung derartig ausgeführt ist, dass ein im Wesentlichen sinusförmiges Magnetfeld im Spalt ausgebildet wird.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Wasserfahr- zeug mit zumindest einer derartigen elektrischen rotierenden Maschine gelöst.

Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elektrischen ro- tierenden Maschine gelöst.

Die in Bezug auf die elektrische rotierende Maschine nachste- hend angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf das Wasserfahrzeug und das Verfah- ren übertragen.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, in einer

elektrischen rotierenden Maschine, insbesondere in einer Syn- chronmaschine, ein möglichst sinusförmiges Feld zwischen Ro- tor und Stator zu erzeugen, indem Permanentmagnete auf dem Rotor in einer Halbach-Anordnung angeordnet werden. Durch das im Wesentlichen sinusförmige Feld im Spalt, insbesondere Luftspalt, zwischen Rotor und Stator wird ein verbessertes akustisches Verhalten während des Betriebes erreicht. Unter einer Verbesserung des akustischen Verhaltens versteht man, dass Frequenzen in einem gewünschten Frequenzbereich, bei- spielsweise in einem von Menschen und/oder Tieren hörbaren und/oder auf andere Weise, beispielsweise über Körperschall, wahrnehmbaren Bereich, unterdrückt werden. Ein im Wesentli- chen sinusförmiges Feld weist eine minimale Anzahl von zu- sätzlichen Spektralanteilen in dem gewünschten Frequenzbe- reich auf. Dies wird erreicht, indem die einzelnen Permanent- magnete der Halbach-Anordnung jeweils Magnetisierungsrichtun- gen aufweisen, die in Bezug auf eine Unterdrückung von zu- sätzlichen Spektralanteilen optimiert sind. Eine Optimierung der Magnetisierungsrichtungen führt zu einer minimalen Anzahl von zusätzlichen Spektralanteilen. Die Optimierung findet beispielsweise mittels Simulation, Berechnung und/oder empi- risch statt. Abweichungen von einer derartigen Halbach-Anord- nung mit optimierten Magnetisierungsrichtungen führen zu ei- ner erhöhten Anzahl von zusätzlichen Spektralanteilen und da- mit zu einem schlechteren akustischen Verhalten der elektri- schen rotierenden Maschine während des Betriebes. Die Abmes- sungen der Permanentmagnete eines Magnetpols können gleich sein oder innerhalb der Halbach-Anordnung variieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Magnetisie- rungsrichtungen der Permanentmagnete eines Magnetpols achsen- symmetrisch zur radialen Symmetrieachse des jeweiligen Mag- netpols angeordnet. Jeweils korrespondierende achsensymmet- risch angeordnete Permanentmagnete sind durch Drehen erhält- lieh, wodurch für die Realisierung des Rotors weniger ver- schiedene Permanentmagnete erforderlich sind. Daraus ergibt sich ein Kostenvorteil.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Permanentmagne- te der Halbach-Anordnung eine rechteckige Querschnittsfläche auf und sind, zumindest in Umfangsrichtung, gleich groß aus- gebildet. Durch eine rechteckige Querschnittsfläche sind die Permanentmagnete einfach und kostengünstig herstellbar. Fer- ner wird bei der Montage ein hoher Füllfaktor erreicht. Durch eine zumindest in Umfangsrichtung gleich große Dimensionie- rung wird die Ermittlung der optimalen Magnetisierungsrich- tungen erleichtert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Be- trag einer Winkeldifferenz der Magnetisierungsrichtungen je- weils benachbarter Permanentmagneten gleich groß und kleiner als 90°, wobei ein Winkel der Magnetisierungsrichtung eines äußeren der Permanentmagnete der Hälfte des Betrages der Win- keldifferenz der Magnetisierungsrichtung der jeweils benach- barten Permanentmagneten entspricht. Dies führt zu einer für das akustische Verhalten der elektrischen rotierenden Maschi- ne besonders günstigen Feldverteilung. Ferner wird die Er- mittlung der optimalen Magnetisierungsrichtungen erleichtert.

Besonders vorteilhaft errechnet sich der Betrag der Winkel- differenz zu 180° dividiert durch die Anzahl der Permanent- magnete pro Magnetpol. Dies führt zu einer für das akustische Verhalten der elektrischen rotierenden Maschine besonders günstigen Feldverteilung. Ferner wird die Ermittlung der op- timalen Magnetisierungsrichtungen erleichtert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung errechnet sich ein Winkel der Magnetisierungsrichtung eines Permanentmagneten zu wobei n die Anzahl der Permanentmagnete eines Magnetpols und i ein Index der Position des jeweiligen Permanentmagneten im Magnetpol ist. Durch eine derartige Berechnung der Magneti- sierungsrichtungen ist eine optimierte Feldverteilung er- reichbar. Die Berechnung erfolgt schnell und einfach.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Permanentmagnete der Magnetpole in einer durchgängigen Ringanordnung angeord- net, und jeweils zwei benachbarte Magnetpole bilden ein Pol- paar. Durch eine derartige durchgängige Ringanordnung wird eine hohe Bedeckung der Rotoroberfläche erreicht. Ferner sind hochpolige elektrische rotierende Maschinen realisierbar.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Permanentmagnete der Magnetpole aufgeklebt . Aufkleben ist insbesondere bei einer großen Anzahl von Permanentmagneten kostengünstig und zuverlässig, um die Permanentmagnete gegen im Betrieb auftretende Fliehkräfte zu sichern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung enthalten die Permanentmagnete Neodym, Eisen und Bor und/oder Samarium und/oder Kobalt. Beispielsweise ist Neodym-Eisen-Bor eine Le- gierung, aus der die derzeit stärksten Permanentmagnete her- gestellt werden. Weiterhin zeichnen sich Permanentmagnete, die Samarium und/oder Kobalt aufweisen, durch eine hohe Tem- peraturbeständigkeit aus.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung bilden die Permanentmag- nete eines Magnetpols zumindest auf einer dem Spalt zugewand- ten Seite eine plane Fläche aus . Die Permanentmagnete für die plane Fläche sind kostengünstig herstellbar und es wird, bei- spielsweise bei der Verwendung von Permanentmagneten mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt, ein hoher Füll- faktor erzielt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine Anzahl der Per- manentmagnete eines Magnetpols derartig gewählt, dass während des Betriebes der elektrischen rotierenden Maschine ein opti- miertes akustisches Verhalten erreicht wird. Unter einem op- timierten akustischen Verhalten ist zu verstehen, dass Fre- quenzen in einem gewünschten Frequenzbereich, beispielsweise in einem von Menschen und/oder Tieren hörbaren und/oder auf andere Weise wahrnehmbaren Bereich, optimal unterdrückt wer- den. Eine optimale Unterdrückung findet beispielsweise statt, wenn störende Frequenzen unter einem vorgegebenen Pegel lie- gen und/oder die Summe der Leistung der störenden Frequenzen einen vorgegebenen Pegel unterschreitet. Wird beispielsweise die Anzahl der Permanentmagnete erhöht, liegen die Spektral- anteile der Oberwellen, auch Harmonische genannt, weiter aus- einander und es befinden sich weniger Spektralanteile im ge- wünschten Frequenzbereich, was zu einer Verbesserung der akustischen Eigenschaften der elektrischen rotierenden Ma- schine führt. Wird eine optimale Unterdrückung erreicht, ist die Anzahl der Permanentmagnete der Halbach-Anordnung ausrei- chend groß . Je nach Anforderungen sind mehr oder weniger Per- manentmagnete erforderlich.

Besonders vorteilhaft umfassen die Magnetpole jeweils eine gerade Anzahl von Permanentmagneten, insbesondere vier oder acht Permanentmagnete, mit einer quadratischen Querschnitts- fläche. Durch die Verwendung einer geraden Anzahl von Perma- nentmagneten und quadratischen Querschnittsflächen sind für die Realisierung des Rotors weniger verschiedene Permanent- magnete erforderlich, was zu einer Kostenersparnis führt. Insbesondere bei der Verwendung von vier Permanentmagneten pro Magnetpol ist für die Realisierung des Rotors nur ein einziger Magnettyp erforderlich, da die für die Realisierung benötigten Magnetisierungsrichtungen durch Drehen des einen Magnettypen herstellbar sind. Durch vier Permanentmagnete pro Magnetpol wird ein gutes akustische Verhalten der elektri- schen rotierenden Maschine bei niedrigen Kosten erreicht.

Acht Permanentmagnete pro Magnetpol stellen einen guten Kom- promiss zwischen der Anzahl der Permanentmagnete und einem sehr guten akustischen Verhalten der elektrischen rotierenden Maschine dar. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er- läutert. Es zeigen: FIG 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen ro- tierenden Maschine im Querschnitt,

FIG 2 eine vergrößerte Darstellung einer ersten Ausfüh- rungsform eines Rotors im Bereich eines Polpaars,

FIG 3 ein simuliertes Oberwellenspektrum für eine erste

Ausführungsform eines Rotors,

FIG 4 ein simuliertes Oberwellenspektrum für eine erste

Ausführungsform eines Rotors mit einer randomisierten Variation der Magnetisierungsrichtungen,

FIG 5 eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Ausfüh- rungsform eines Rotors im Bereich eines Magnetpols und

FIG 6 ein simuliertes Oberwellenspektrum für eine zweite

Ausführungsform eines Rotors,

FIG 7 ein Wasserfahrzeug mit einer elektrischen rotierenden

Maschine .

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen han- delt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Kom- ponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, wel- che die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiter- bilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Er- findung ergänzbar.

Gleiche BezugsZeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.

FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen rotierenden Maschine 2 im Querschnitt. Die elektrische rotie- rende Maschine 2 ist mit einer Leistung von zumindest 1 Mega- watt betreibbar, ist als permanenterregte Synchronmaschine ausgeführt und umfasst einen um eine Rotationsachse 4 rotier- baren Rotor 6 und einen Stator 8, wobei der Stator 8 bei- spielhaft radial außerhalb des Rotors 6 angeordnet ist. Die Rotationsachse 4 definiert eine Axialrichtung, eine Radial- richtung und eine Umfangsrichtung. Zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 ist ein Spalt 10, der insbesondere als Luftspalt ausgeführt ist, ausgebildet. Alternativ ist der Rotor 6 als Glockenläufer ausgeführt, wobei der Stator 8 radial außerhalb oder radial innerhalb des Glockenläufers angeordnet ist.

Der Rotor 6 weist eine Mehrzahl von Magnetpolen 12 auf, die jeweils eine Mehrzahl von Permanentmagneten 14 umfassen. Die Permanentmagneten 14 der Magnetpole 12 sind in einer Haibach- Anordnung angeordnet. Ferner bilden die Permanentmagnete 14 eines Magnetpols 12 auf einer dem Spalt 10 zugewandten Seite eine plane Fläche aus . Alternativ wird von den Permanentmag- neten 14 zumindest ein Ausschnitt einer im Wesentlichen zy- linderförmigen Fläche ausgebildet. Die Permanentmagnete 14 der Magnetpole 12 sind auf einem Polrad 16 aufgeklebt und beispielsweise aus Samarium-Kobalt, Aluminium-Nickel-Kobalt, Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Eisen-Nickel oder aus einer Mi- schung mindestens zwei der Werkstoffe hergestellt. Das Polrad 16 ist massiv oder geblecht ausgeführt und aus einem ferro- magnetischen Material, beispielsweise Stahl oder Eisen. Al- ternativ ist das Polrad 16, insbesondere aus Gewichtsgründen, aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt. Jeweils zwei Magnetpole 12 bilden ein Polpaar, wobei durch das Polrad 16 ein magnetischer Rückschluss hergestellt wird. Zusätzlich oder alternativ werden die Permanentmagnete 14 über Bandagen fixiert. Insbesondere sind die Permanentmagnete 14 der Mag- netpole 12 quaderförmig ausgeführt und so auf einer im We- sentlichen ebenen Fläche des Polrads 16 aufgeklebt, dass zu- mindest die Seitenflächen benachbarter Permanentmagnete 14 eines Magnetpols 12 im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Beispielsweise berühren sich die Seitenflächen benachbarter Permanentmagnete 14 eines Magnetpols 12 flächig, insbesondere vollflächig.

FIG 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer ersten Ausfüh- rungsform eines Rotors 6 im Bereich eines Polpaars 18. Die korrespondierenden Magnetpole 12 des Polpaars 18 umfassen je- weils vier Permanentmagnete 14, welche einen quadratischen Querschnitt aufweisen und auf dem Polrad 16 aufgeklebt sind. Das Polpaar 18 weist insgesamt acht Permanentmagnete 14 auf. Die Permanentmagnete 14 des Polpaars 18 unterscheiden sich durch einen Winkel a _i für i = 1,2, ...,8 einer Magnetisierungs- richtung 20. Die Winkel a _i der Magnetisierungsrichtungen 20 der Permanentmagnete 14 eines Magnetpols 12 sind achsensym- metrisch zur radialen Symmetrieachse r des jeweiligen Magnet- pols 12 angeordnet.

Im Allgemeinen errechnet sich der Winkel a _i der Magnetisie- rungsrichtung 20 eines Permanentmagneten 14 zu

wobei m die Anzahl der Permanentmagnete 14 eines Polpaars 18 und i ein Index der Position des jeweiligen Permanentmagneten 14 im Polpaar 18 ist. Im konkreten Fall der FIG 1 mit m = 8 ergeben sich a _i = 22,5°, a ₂ = 67,5°, a ₃ = 112,5°, a ₄ = 157,5°, a ₅ = 202,5°, a ₆ = 247,5°, a ₇ = 292,5° und a ₈ = 337,5°. Die Gesamtmagneti- sierungsrichtungen 22 der jeweiligen Magnetpole 12 des Pol- paars 18 verlaufen gegenläufig in Radialrichtung.

Ein Betrag einer Winkeldifferenz |a _i — a _i _ ₁ | der Magnetisie- rungsrichtungen 20 jeweils benachbarter Permanentmagnete 14 ist gleich groß und errechnet sich zu

beziehungsweise 360° dividiert durch die Anzahl der Perma- nentmagnete 14 pro Polpaar 18. In diesem konkreten Fall be- trägt die Winkeldifferenz |a _i — a _i _ ₁ | 45°. Ein Winkel a _i der Magnetisierungsrichtung 20 eines äußeren der Permanentmagne- te 14 entspricht der Hälfte des Betrages der Winkeldifferenz der Magnetisierungsrichtung 20 der jeweils benachbarten Per- manentmagneten 14, im Fall von FIG 2 22,5°.

Die Wahl der oben berechneten Magnetisierungsrichtungen 20 führt zu einer minimalen Anzahl von zusätzlichen Spektralan- teilen. Im Idealfall werden nur ganzzahlige Harmonische er- zeugt. Durch eine derartige Halbach-Anordnung der Permanent- magnete 14 des Polpaars 18 auf dem Rotor 6 ergibt sich ein annährend sinusförmiges Luftspaltfeld, da durch die jeweili- gen Magnetisierungsrichtungen 20 weniger zusätzliche Spekt- ralanteile auftreten. Das sinusförmige Luftspaltfeld mit re- duzierter Anzahl von Spektralanteilen führt zu einer Verbes- serung der akustischen Eigenschaften der elektrischen rotie- renden Maschine, da die Zahl anregender Kraftwellen reduziert wird. Auf die wenigen verbleibenden Kraftwellen entsprechend reagiert werden kann z.B. durch konstruktive Maßnahmen.

Ein Vorteil von Polpaaren 18 mit, wie in FIG 2 gezeigt, acht Permanentmagneten 14 mit jeweils einem quadratischen Quer- schnitt sowie den oben beschriebenen Winkeln a _i ist, dass für die Realisierung des Rotors 6 nur ein Magnettyp erforderlich ist, da alle Winkel a _i durch Drehen des Magnettypen herstell- bar sind. Daraus ergibt sich ein Kostenvorteil. Die weitere Ausführung des Rotors 6 in FIG 2 entspricht der Ausführung in FIG 1.

FIG 3 zeigt ein simuliertes Oberwellenspektrum für eine erste Ausführungsform eines Rotors 6. Der simulierte Rotor 6 weist, wie der Rotor 6 in FIG 2, Polpaare 18 mit jeweils acht Perma- nentmagneten 14 auf. Die Permanentmagnete 14 im Simulations- modell weisen beispielhaft eine relative Permeabilität von 1,05 und eine Koerzitivfeidstärke von 800 kA/m auf. Der Sta- tor 8 wird als ungeschützt mit unendlicher Permeabilität an- genommen. Die normierten spektralen Anteile sind in Abhängig- keit der Ordnung v _j der Oberwelle aufgetragen. Die Ordnung v _j der auftretenden Oberwellen ist abhängig von der Anzahl der verwendeten Magnete. Die Ordnung vy der Ober- welle berechnet sich zu

wobei j ein Index für die Ordnung der Oberwelle ist. Bei- spielsweise ist für m = 8 die nächste Oberwelle die Oberwelle neunter Ordnung . Bei einer Grundfrequenz von 50 Hz wäre dann die Oberwelle neunter Ordnung bei 450 Hz. Je weiter die Ober- wellen aufgrund einer größeren Anzahl von Permanentmagne- ten 14 pro Polpaar 18 auseinander liegen, desto weniger

Spektralanteile befinden sich beispielsweise im hörbaren Spektrum. Daher führt eine größere Anzahl von Permanentmagne- ten 14 pro Polpaar 18 zu einer Verbesserung der akustischen Eigenschaften der elektrischen rotierenden Maschine 2.

FIG 4 zeigt ein simuliertes Oberwellenspektrum für eine erste Ausführungsform eines Rotors 6 mit einer randomisierten Vari- ation der Magnetisierungsrichtungen 20. Die Variation der Magnetisierungsrichtungen 20 beträgt beispielhaft <3°. Im Vergleich zu FIG 3 sind, insbesondere im Bereich der Oberwel- len niedrigerer Ordnung vy, zusätzliche Spektralanteile auf- grund der Variation der Magnetisierungsrichtungen 20 zu se- hen. Die zusätzlichen Spektralanteile führen in einem ge- wünschten Frequenzbereich, beispielsweise in einem von Men- schen und/oder Tieren hörbaren und/oder auf andere Weise wahrnehmbaren Bereich, zu zusätzlichen, insbesondere akusti- schen, Störungen.

FIG 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Aus- führungsform eines Rotors 6 im Bereich eines Magnetpols 12, wobei der Magnetpol 12 acht Permanentmagnete 14 aufweist. Der korrespondierende Magnetpol 12 mit weiteren acht Permanent- magneten 14 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in FIG 3 nicht dargestellt. Insgesamt liegen sechzehn Permanentmagne- te 14 pro Polpaar 1 ^L 8 vor. Die Permanentmagnete 14 des Mag- netpols 12 unterscheiden sich durch den Winkel a _i für i = 1, 2, ..., 8 ihrer Magnetisierungsrichtung 20. Im Allgemeinen errechnet sich der Winkel ci _f der Magnetisie- rungsrichtung 20 eines Permanentmagneten 14 in einem Magnet- pol 12 zu

wobei n die Anzahl der Permanentmagnete 14 eines Magnetpols 12 und i ein Index der Position des jeweiligen Permanentmag- neten 14 im Magnetpol 12 ist. Im konkreten Fall der FIG 2 mit n = 8 ergeben sich a ₁ = 11,25°, a ₂ = 33,75°, a ₃ = 56,25°, a ₄ = 78,75°, a ₅ = 101,25°, a ₆ = 123,75°, a ₇ = 146,25° und a ₈ = 168,75°. Die Gesamt- magnetisierungsrichtungen 22 der jeweiligen Magnetpole 12 des Polpaars 18 verlaufen gegenläufig in Radialrichtung.

Ein Betrag einer Winkeldifferenz der Magnetisie- rungsrichtungen 20 jeweils benachbarter Permanentmagnete 14 ist gleich groß und errechnet sich zu

beziehungsweise 360° dividiert durch die Anzahl der Perma- nentmagnete 14 pro Magnetpol 12. In diesem konkreten Fall be- trägt die Winkeldiffere |a _i — a _i _ ₁ | 22,5°. Ein Winkel a _i der Magnetisierungsrichtung 20 eines äußeren der Permanentmagne- te 14 entspricht der Hälfte des Betrages der Winkeldifferenz der Magnetisierungsrichtung 20 der jeweils benachbarten Per- manentmagneten 14, im Fall von FIG 5 11,25°.

Die Anordnung in FIG 5 ist aus zwei Magnettypen durch ent- sprechende Drehung herstellbar. Die weitere Ausführung des Rotors 6 in FIG 5 entspricht der Ausführung in FIG 2.

FIG 6 zeigt ein simuliertes Oberwellenspektrum für eine zwei- te Ausführungsform eines Rotors 6. Das simulierte Rotor 6 weist, wie der Rotor 6 in FIG 5, Magnetpole 12 mit jeweils acht Permanentmagneten 14 auf, was sechzehn Permanentmagneten 14 pro Polpaare 18 entspricht. Für n = 8 beziehungsweise m = 16 die nächste Oberwelle die Oberwelle siebzehnter Ordnung. Bei einer Grundfrequenz von 50 Hz wäre dann die Oberwelle siebzehnter Ordnung bei 850 Hz. Da im Vergleich zu FIG 3 die Anzahl von Permanentmagnete 14 pro Polpaar 18 erhöht wurde, liegen die Spektralanteile der Oberwellen weiter auseinander und es befinden sich weniger Spektralanteile im gewünschten Frequenzbereich, was zu einer Verbesserung der akustischen Eigenschaften der elektrischen rotierenden Maschine 2 führt.

FIG 7 zeigt ein Wasserfahrzeug 24 mit einer elektrischen ro- tierenden Maschine 2, welches exemplarisch als U-Boot ausge- führt ist. Das U-Boot befindet sich unterhalb einer Wasser- oberfläche 26.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine elektrische ro- tierende Maschine 2 mit einem Rotor 6 und einem Stator 8, wo- bei zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 ein Spalt 10 ausge- bildet ist, wobei am Rotor 6 in Umfangsrichtung Magnetpole 12 angeordnet sind, wobei die Magnetpole 12 jeweils eine Mehr- zahl von Permanentmagneten 14 aufweisen, wobei die Mehrzahl von Permanentmagneten 14 in einer Halbach-Anordnung angeord- net sind. Um während des Betriebes, im Vergleich zum Stand der Technik, ein verbessertes akustisches Verhalten zu errei- chen, wird vorgeschlagen, dass eine Magnetisierungsrichtung 20 der jeweiligen Permanentmagnete 14 der Halbach-Anordnung derartig ausgeführt ist, dass ein im Wesentlichen sinusförmi- ges Magnetfeld im Spalt 10 ausgebildet wird.