תורן סיבוביות
תורכע היסוס, המוכר גם כטורק התאמה, הוא תופעה המתרחשת באלמנטים פרומגנטיים כאשר הם מוצבים בשדה מגנטי חיצוני. הטורק הזה פועל כדי למקם את האלמנט הפרומגנטי בכיוון השדה המגנטי החיצוני. כשהוא מותך בשדה מגנטי חיצוני, האובייקט הפרומגנטי יוצר שדה מגנטי פנימי בתגובה. האינטראקציה בין השדה המגנטי הפנימי הנגרם לשדה המגנטי החיצוני גורמת לתורכע היסוס, המכריח את האובייקט להתארגן מחדש עד שהוא ממוקם באופן אופטימלי לאורך קווי השדה המגנטי החיצוני. ההתאמה הזו מתרחשת כשמערכת מנסה להפחית את ההתנגדות המגנטית, שהיא מדד להתנגדות להצבת זרם מגנטי בתוך האובייקט.
הטורק נובע מהאינטראקציה בין שני השדות המגנטיים, המגיעה לאובייקט להסתובב סביב ציר הנמצא בכיוון השדה המגנטי. הטורק פועל על האובייקט ומחייב אותו לשנות את מיקומו באופן שמפחית את ההתנגדות המגנטית, ובכך מאפשר מסלול חלק ככל האפשר עבור זרם המגנטיזציה לזרום.
טורק זה מכונה גם טורק בולט, מאחר והייצור שלו מיוחס ישירות לתכונות הבולט של המכונה. הבולט, המתייחס לא-סימטריה גיאומטרית ומגנטית בתוך המכונה, יוצר שונות בהתנגדות המגנטית שמדריב את הייצור של הטורק הזה.
מנועי היסוס מתבססים בעיקר על טורק היסוס לתפעול שלהם. תפקוד המנוע תלוי באינטראקציה המתמשכת וההסדרה מחדש של השדות המגנטיים, שנעשית באמצעות הטורק, כדי לייצר תנועה סיבובית. ניתן לחשב את הגודל של טורק ההיסוס באמצעות נוסחה מסוימת, שמקבלת בחשבון פרמטרים שונים כגון ערכי השדות המגנטיים, הגיאומטריה של המכונה ותכונות החומר, ומספקת מדד כמותי קריטי לעיצוב, ניתוח ואופטימיזציה של מכונות חשמליות מבוססות היסוס.
בהקשר לחישוב טורק היסוס, משתמשים בסימונים הבאים:
Trel מייצג את הערך הממוצע של טורק ההיסוס.
V מייצג את המתח המושך, הממלא תפקיד קריטי בהפעלת המנוע והשפעה על האינטראקציות בין השדות המגנטיים.
f מייצג את תדירות הקו, המحدد את קצב שינוי השדות המגנטיים ולכן משפיע על תהליך יצירה של הטורק.
δrel הוא זווית הטורק, הנמדדת במעלות חשמליות. הזווית הזו מצביעה על ההבדל הפאזה בין השדות המגנטיים של הסטטור והרוטור היא גורם מפתח בחישוב הגודל של טורק ההיסוס.
K הוא קבוע המנוע, פרמטר ספציפי למכונה המכיל תכונות רבות הקשורות לעיצוב, כגון גיאומטריית מעגל המגנט ותכונות החומר.
טורק היסוס נוצר בעיקר במנועי היסוס. העיקרון הבסיסי מאחורי יצירה זו במנועים אלה נמצאת בשינוי ההתנגדות המגנטית. כשהרוטור נע בשדה המגנטי של הסטטור, שינויים באורך הפער האווירי וגיאומטריית מסלול המגנט גורמים לתנודות בהתנגדות. השינויים הללו, בתורם, גורמים לטורק ההיסוס, המניע את הסיבוב של המנוע.
גבול היציבות של מנועי היסוס, ביחס לזווית הטורק, בדרך כלל נע בין +δ/4 ל- -δ/4. פעילות בתוך טווח הזוויות הזה מבטיחה שהמנוע ממשיך לפעול בצורה יציבה, תוך הימנעות מבעיות כמו עצירת או התנהגות בלתי צפוי.
בנוגע לבנייה, הסטטור של מנוע היסוס דומה מאוד לזה של מנוע אינדוקציה חד-פאזתי, המציג עקלות מתוכנן ליצור שדה מגנטי סיבובי. הרוטור, לעומת זאת, הוא בדרך כלל מסוג "כלוב סנאי". עיצוב הרוטור פשוט אך יעיל זה, בשילוב עם התכונות המגנטיות הייחודיות של הסטטור, מאפשר ייצור ושימוש יעיל בטורק היסוס, מה שהופך את מנועי ההיסוס למלאכים מתאימים למגוון רחב של יישומים בהם תקציביות ופעילות מהימנה הם דרישות מפתח.
