مقناطیسی لیویٹیشن موٹر روٹر: کاربن فائبر آستین کی طاقت اور مقناطیس اسٹیل کے لئے تیز رفتار سینٹرفیوگل اینٹی کریکنگ حل

I. تیز رفتار گردش کے تحت 'بقا کا ٹیسٹ'

مقناطیسی لیویٹیشن موٹرز، کنٹیکٹ لیس آپریشن، اعلی کارکردگی، اور انتہائی تیز گردشی رفتار کے اپنے فوائد کے ساتھ، صنعتی بلورز، کمپریسرز، اور توانائی ذخیرہ کرنے والے فلائی وہیل جیسے اعلیٰ درجے کے آلات میں تیزی سے اپنائے جا رہے ہیں۔ تاہم، جب گردش کی رفتار دسیوں ہزار انقلابات فی منٹ یا اس سے بھی زیادہ تک پہنچ جاتی ہے، تو روٹر پر مستقل میگنےٹس کو شدید 'بقا کے امتحان' کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔

مسئلہ کہاں ہے؟

مقناطیسی لیویٹیشن موٹرز عام طور پر sintered NdFeB کو مستقل مقناطیس مواد کے طور پر استعمال کرتی ہیں۔ اگرچہ NdFeB بہترین مقناطیسی خصوصیات پیش کرتا ہے – جس میں بہت زیادہ مقناطیسی توانائی کی مصنوعات اور جبر شامل ہیں – اس میں ایک اہم کمزوری ہے:  اس کی دبانے والی طاقت اس کی تناؤ کی طاقت سے کہیں زیادہ ہے ۔ Sintered NdFeB، جو پاؤڈر میٹالرجی کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے، عام طور پر 80 MPa سے زیادہ ٹینسائل طاقت نہیں رکھتا۔ تیز رفتاری پر، سینٹری فیوگل فورس مستقل مقناطیس کے اندر اہم تناؤ پیدا کرتی ہے - 18,000 rpm کے آپریٹنگ حالات میں، NdFeB میں سینٹرفیوگل تناؤ 160 MPa سے تجاوز کر سکتا ہے،  جو اپنی طاقت کی حد سے تقریباً دوگنا ہو جاتا ہے۔.

یہ ٹوٹنے والے مواد سے بنی رسی کی طرح ہے: یہ بغیر کسی مسئلے کے کمپریشن کو برداشت کرتا ہے، لیکن تناؤ میں آسانی سے ٹوٹ جاتا ہے۔ جب موٹر تیز رفتاری سے گھومتی ہے، تو مستقل میگنےٹ تناؤ کی قوتوں کا نشانہ بنتے ہیں کیونکہ وہ 'باہر کی طرف پھینکے جاتے ہیں۔' حد سے گزر جانے کے بعد، مقناطیس اسٹیل ٹوٹ جائے گا، بکھر جائے گا، یا روٹر پھٹ جائے گا۔

II کاربن فائبر آستین: میگنیٹ اسٹیل کے لیے ایک 'تنگ آرمر'

ہم نازک مستقل میگنےٹس کو سینٹرفیوگل فورس کے تحت ٹوٹنے سے کیسے بچا سکتے ہیں؟ آج دستیاب سب سے مؤثر حل  کاربن فائبر آستین کو شامل کرنا ہے۔ مستقل میگنےٹ پر

کاربن فائبر کی تناؤ کی طاقت 5000 MPa سے زیادہ ہے، جو NdFeB کی طاقت کی حد سے کہیں زیادہ ہے۔ زیادہ اہم بات یہ ہے کہ روایتی دھاتی آستین جیسے ٹائٹینیم الائے کے مقابلے میں، کاربن فائبر آستین تین بڑے فوائد پیش کرتی ہے:

• ہلکا پھلکا اور زیادہ طاقت  - کاربن فائبر کی مخصوص طاقت (طاقت سے کثافت کا تناسب) دھاتوں کی نسبت بہت زیادہ ہے، لہذا ایک پتلا اور ہلکا مواد کافی حفاظتی طاقت فراہم کر سکتا ہے۔

• کوئی ایڈی کرنٹ کا نقصان نہیں  - کاربن فائبر ایک ناقص کنڈکٹر ہے، اس لیے یہ دھاتی آستین جیسے ہائی فریکوئنسی ایڈی کرنٹ کے نقصانات پیدا نہیں کرتا، اس طرح بجلی کے اضافی نقصان اور حرارتی مسائل سے بچتا ہے۔

• کم تھرمل توسیع  - کاربن فائبر میں تھرمل توسیع کا کم گتانک ہے، اعلی درجہ حرارت کے آپریٹنگ حالات میں اچھے جہتی استحکام کو یقینی بناتا ہے۔

III اینٹی کریکنگ کا بنیادی راز: پری تناؤ

کیا کاربن فائبر آستین شامل کرنے کا مطلب یہ ہے کہ سب کچھ حل ہو گیا ہے؟ بالکل نہیں۔

اہم نکتہ یہ ہے کہ آستین اور مستقل میگنےٹ دونوں تیز رفتار گردش کے دوران سینٹرفیوگل فورس کی وجہ سے ریڈیل توسیع سے گزرتے ہیں۔ اگر آستین کو میگنےٹس کے اوپر صرف 'لگایا' ہے، تو ان کے درمیان ایک خلا نمودار ہو جائے گا – کیونکہ آستین کی ریڈیل ڈیفارمیشن اکثر میگنےٹ سے زیادہ ہوتی ہے۔ ایک بار جب خلا بن جاتا ہے، آستین میگنےٹ پر اپنی رکاوٹ کھو دیتی ہے، اور مقناطیس سٹیل پھر بھی ٹوٹ جاتا ہے۔

اس کا حل یہ ہے کہ مستقل میگنےٹس پر مسلسل 'پری اسٹریس' کا اطلاق کیا جائے۔

آستین اور میگنےٹس کے درمیان مداخلت کے قابل بنا کر (یعنی، آستین کا اندرونی قطر میگنےٹ کے بیرونی قطر سے تھوڑا چھوٹا ہے)، آستین ایک 'ٹائٹ سوٹ' کی طرح کام کرتی ہے جو مقناطیس کے گرد مضبوطی سے لپیٹتا ہے، اندرونی ریڈیل کمپریسو دباؤ کا اطلاق کرتا ہے۔ جب روٹر تیز رفتاری سے گھومتا ہے، تو یہ پری اسٹریس  سینٹرفیوگل فورس کی وجہ سے پیدا ہونے والے تناؤ کا مؤثر طریقے سے مقابلہ کرتا ہے۔.

تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ جب مداخلت 0.10 ملی میٹر سے زیادہ تک پہنچ جاتی ہے، تو مستقل میگنےٹ میں زیادہ سے زیادہ سینٹرفیوگل تناؤ کو 160 MPa سے کم کر کے 70 MPa سے کم کیا جا سکتا ہے، جو ان کی طاقت کی حد سے بھی کم ہے۔ انتہائی حالات میں (مثلاً، 200 °C اعلی درجہ حرارت کے علاوہ تیز رفتار گردش)، اگرچہ کاربن فائبر آستین میں ہوپ کا تناؤ 1000 MPa سے بڑھ سکتا ہے، لیکن کاربن فائبر مواد کی طاقت کی حد 1400 MPa کے مقابلے میں اب بھی کافی حفاظتی مارجن موجود ہے۔

چہارم پری تناؤ کو کیسے حاصل کیا جائے؟ عمل کے دو راستے

فی الحال، کاربن فائبر آستین میں پری تناؤ کو حاصل کرنے کے لیے مرکزی دھارے کے دو طریقے ہیں:

راستہ 1: مداخلت اسمبلی

کاربن فائبر آستین کو الگ سے تیار کیا جاتا ہے اور پھر تھرمل یا کولڈ فٹنگ کے ذریعے روٹر پر جمع کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، روٹر کو -190 °C پر ٹھنڈا کرنے سے آستین کو بہت کم محوری قوت کے ساتھ سلائیڈ کیا جا سکتا ہے۔ متبادل طور پر، 25 kN تک پریسنگ فورس کے ساتھ ایک محوری پریس فٹنگ کا طریقہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔

تاہم، اس طریقہ کار میں خامیاں ہیں: کاربن فائبر ٹوٹنے والا ہے اور اس کی سختی کم ہے، جس سے مداخلت کے دوران اس کو نقصان اور دراڑیں پڑ سکتی ہیں۔ مزید یہ کہ اسمبلی کا عمل پیچیدہ ہے اور مداخلت کو کنٹرول کرنا مشکل ہے۔

راستہ 2: ہائی ٹینشن وائنڈنگ (بہتر حل)

کاربن فائبر کو براہ راست روٹر کی سطح پر زخم لگا دیا جاتا ہے، اور سمیٹنے کے عمل کے دوران، فائبر ٹاو پر  ہائی ٹینشن  لگائی جاتی ہے، جس سے فائبر کی ہر پرت کو مستقل مقناطیس کی سطح کے گرد مضبوطی سے لپیٹ دیا جاتا ہے۔

اس طریقہ کی باریک بینی یہ ہے کہ  سمیٹنے کا عمل خود دباؤ سے پہلے کا عمل ہے ۔ فائبر تناؤ کو کنٹرول کرکے، روایتی مکینیکل مداخلت کے طریقہ کار کو بدل کر، مطلوبہ پریسٹریس فیلڈ کو آستین پر لگایا جاسکتا ہے۔

V. SDM کا کاربن فائبر سمیٹنے کا عمل

مقناطیسی لیویٹیشن تیز رفتار موٹر روٹرز کے میدان میں،  Hangzhou SDM Magnetics Co., Ltd.  نے ایک بالغ  کاربن فائبر سمیٹنے کے عمل میں مہارت حاصل کی ہے ۔ اس کی تکنیکی خصوصیات بنیادی طور پر درج ذیل پہلوؤں سے ظاہر ہوتی ہیں۔

ہائی ٹینشن فریم سمیٹنے والی ٹیکنالوجی۔  SDM کاربن فائبر کو گھیرے میں لے کر روٹر کی سطح پر براہ راست سمیٹنے کا طریقہ اپناتا ہے۔ سمیٹنے کے دوران کاربن فائبر ٹاؤز پر لگنے والے تناؤ کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے سے، فائبر کی تہوں کو مستقل میگنےٹ کی بیرونی سطح کے ساتھ مضبوطی سے ہم آہنگ کیا جاتا ہے۔ یہ عمل بیک وقت آستین کو گھڑنے کے دوران میگنےٹس کو مطلوبہ پہلے سے سخت قوت فراہم کرتا ہے، کریک کے خطرات اور روایتی مداخلت کی اسمبلی سے منسلک اسمبلی کی مشکلات سے بچتا ہے۔

عین مطابق کشیدگی شیڈول کنٹرول.  SDM کا عمل مختلف آپریٹنگ ضروریات کے مطابق لچکدار طریقے سے مختلف تناؤ کنٹرول طریقوں کو استعمال کرتا ہے۔ تناؤ کی تقسیم کی مختلف ضروریات کو پورا کرنے کے لیے - جیسے 'اندر ڈھیلے، باہر سخت' یا 'اندر سخت، باہر ڈھیلے' - وہ مستقل تناؤ، مستقل ٹارک، یا ٹیپرڈ ٹینشن وائنڈنگ موڈز کا انتخاب کرسکتے ہیں۔ پرت کے لحاظ سے سمیٹنے والی تناؤ کی پرت کو کنٹرول کرکے، فائبر کی تہوں میں بقایا تناؤ کو ایک مثالی حالت میں یکساں طور پر تقسیم کیا جاسکتا ہے۔

پہلے سے سخت قوت کی مقداری تصدیق۔  SDM نے ایک مکمل تکنیکی بند لوپ قائم کیا ہے، نظریاتی حساب کتاب سے لے کر محدود عنصر کی تخروپن تک، اور آخر میں تجرباتی تصدیق تک۔ مستقل میگنےٹس پر ہائی ٹینشن زخم کاربن فائبر آستین سے پیدا ہونے والی پری ٹائٹننگ فورس کے لیے، تجرباتی ٹیسٹ کے نتائج اور تجزیاتی حسابات کے درمیان اوسط غلطی 8.56% ہے، اور محدود عنصر کی تخروپن کے مقابلے میں اوسط خرابی 7.88% ہے - درستگی کی یہ سطح مکمل طور پر ڈیزائن کی درستگی کی ضمانت دیتی ہے۔

مربوط مکمل عمل کی صلاحیت۔  کاربن فائبر مواد کے انتخاب، ساختی ڈیزائن، اور برقی مقناطیسی ڈیزائن سے لے کر مولڈنگ اسمبلی کے عمل، سازوسامان کی تیاری، اور معائنہ اور جانچ تک، SDM کے پاس مکمل تکنیکی صلاحیت ہے۔ کمپنی کا ہیڈ کوارٹر ہانگزو میں ہے اور اس کا ایک صنعتی تجارتی مربوط ترتیب ہے، جس سے یہ صارفین کو میگنےٹ سے لے کر روٹر اسمبلیوں تک ایک مکمل چین حل فراہم کرنے کے قابل بناتی ہے۔

اس بہتر کاربن فائبر وائنڈنگ کے عمل کے ساتھ ہی SDM کے مقناطیسی لیویٹیشن ہائی اسپیڈ موٹر روٹرز مؤثر طریقے سے ہائی سپیڈ سینٹری فیوگل حالات میں مقناطیس اسٹیل کے کریکنگ کو روک سکتے ہیں، اس بات کو یقینی بنا کر روٹر کے محفوظ، مستحکم اور قابل بھروسہ کام کو دسیوں ہزار انقلابات فی منٹ کے مطالبے کے حالات میں یقینی بنا سکتے ہیں۔