مقناطیسی قطب کے جوڑے: بہت زیادہ فضول ہے، بہت کم ناکافی ہے—انجیکشن مولڈ فیرائٹ ڈسک کے انتخاب کی حدود کہاں ہیں؟

منتخب کرتے وقت مقناطیسی انکوڈر ڈسک ، ایک عام انترجشتھان ہے: قطب کے جوڑوں کی تعداد جتنی زیادہ ہوگی، ریزولیوشن اتنی ہی زیادہ ہوگی اور کارکردگی اتنی ہی بہتر ہوگی۔ سینسر کی سطح پر، یہ فیصلہ بڑے پیمانے پر درست ہے۔ لیکن ایک بار جب مقناطیس کے مواد کو انجیکشن سے مولڈ فیرائٹ کے طور پر طے کر لیا جاتا ہے، تو صورتحال مزید نازک ہو جاتی ہے۔ انجیکشن مولڈ فیرائٹ کی مقناطیسی کارکردگی کی حد، کثیر قطب مقناطیسی عمل کی حدیں، اور آسانی سے نظر انداز کی جانے والی حقیقت کہ 'ریزولوشن ≠ درستگی' مل کر ایک انتخابی منحنی خطوط کھینچتی ہے جو کہ صرف 'اونچا، بہتر' نہیں ہے۔

سب سے پہلے، ایک بنیاد کو واضح کریں: قرارداد درستگی کے برابر نہیں ہے۔

TI ایپلیکیشن لٹریچر ایک جامع تعلق فراہم کرتا ہے: ایک ہی ہال لیچ استعمال کرتے وقت، دالیں فی انقلاب مقناطیس کے قطب جوڑوں کی تعداد کے برابر ہوتی ہیں۔ کواڈریچر ڈیکوڈنگ کے لیے دو ہال لیچز کا استعمال کرتے وقت، فی انقلاب کی گنتی کھمبوں کی تعداد سے دوگنی ہوتی ہے۔ 'گریجویشنز' کے نقطہ نظر سے، قطب کے جوڑے براہ راست سب سے چھوٹے کونیی قدم کا تعین کرتے ہیں جسے نظام حل کرسکتا ہے۔

لیکن اوپن سورس میگنیٹک انکوڈر پروجیکٹ کی ایک یاد دہانی ہر سلیکٹر کی توجہ کا مستحق ہے: 'ریزولوشن!= درستگی'—آپ 2.4 ملی میٹر پول پچ پر 0.017°/قدم کی نظریاتی ریزولوشن حاصل کر سکتے ہیں، لیکن یہ مراحل فریم کے گرد یکساں طور پر نقشہ نہیں کیے گئے ہیں۔ دوسرے لفظوں میں،  قطب کے جوڑے اس بات کا تعین کرتے ہیں کہ 'گریجویشن کتنی اچھی ہیں،' نہیں 'گریجویشن کتنی درست طریقے سے تیار کی گئی ہیں۔'  کونیی غلطی قطب کی پچ مستقل مزاجی، میگنیٹائزیشن باؤنڈری کی وضاحت، سینسر کی تنصیب کی سنکی، اور خود مقناطیس کی مادی یکسانیت سے آتی ہے۔ قطب کے جوڑے خود ان خرابیوں کو ختم نہیں کرتے ہیں۔ اس کے بجائے، قطب کے جوڑوں کی تعداد میں اضافے کے ساتھ وہ انہیں بڑھا سکتے ہیں۔

انجیکشن مولڈ فیرائٹ کی 'مقناطیسی کارکردگی کی حد'

انجیکشن مولڈ فیرائٹ کی پوزیشننگ واضح ہے: یہ فیرائٹ پاؤڈر (عام طور پر سٹرونٹیم فیرائٹ) سے انجکشن سے مولڈ کیا جاتا ہے جو پولیمر میٹرکس جیسے نایلان PA12/PA6 کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ اس کے فوائد پیچیدہ شکلوں کی مربوط مولڈنگ، اچھی جہتی مستقل مزاجی، سنکنرن مزاحمت، اور کم لاگت میں مضمر ہیں، لیکن اس کی مقناطیسی کارکردگی عام طور پر استعمال ہونے والے انکوڈر میگنیٹ میٹریل کے درمیان کم سرے پر ہے۔

مخصوص اعداد و شمار کے لحاظ سے، انجیکشن مولڈ فیرائٹ کا بقایا انڈکشن Br تقریباً  1.7–3.0 kGs ہے ، اندرونی جبر Hci تقریباً  2.3–4.0 kOe ہے ، اور زیادہ سے زیادہ توانائی کی مصنوعات BHmax تقریباً  1-2.2 MGOe ہے ۔ حوالہ کے لیے، بانڈڈ NdFeB کا Br عام طور پر  4.5–7.5 kGs ہے ، اور BHmax  5–8 MGOe  یا اس سے بھی زیادہ تک پہنچ سکتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ، اسی سینسر ایئر گیپ اور ڈیٹیکشن تھریشولڈ کے تحت، مقناطیسی میدان 'سگنل کی طاقت' جو انجیکشن سے مولڈ فیرائٹ فراہم کر سکتا ہے NdFeB سسٹمز سے واضح طور پر کمزور ہے۔

ملٹی پول میگنیٹائزیشن کے بعد سطحی مقناطیسی فیلڈ کا ڈیٹا اس رکاوٹ کو مزید واضح کرتا ہے: پتلی دیوار کے اندرونی قطر پر مبنی انجکشن مولڈ فیرائٹ ملٹی پول میگنیٹک رِنگز کا سطحی مقناطیسی میدان تقریباً  600-1100 Gs ہے ، جب کہ anisotropic sintered cante ferris کی قدر زیادہ ہوتی ہے۔ جیسے جیسے قطب کے جوڑوں کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے اور ہر ایک قطب کی قوس کی چوڑائی تنگ ہوتی جاتی ہے، مقناطیسی میدان کو قائم کرنے کے لیے دستیاب 'رقبہ' سکڑ جاتا ہے، کنارے کے اثرات اور بین قطب مقناطیسی میدان کی سپرپوزیشن زیادہ اہم ہوتی جاتی ہے، اور سگنل ٹو شور کا تناسب مزید بگڑ جاتا ہے۔  یہ کوئی مسئلہ نہیں ہے جسے میگنیٹائزر کے کرنٹ کو ایڈجسٹ کرکے حل کیا جاسکتا ہے۔ بلکہ، یہ ایک نرم اوپری حد ہے جو قطب کے جوڑوں کی تعداد پر مواد کی توانائی کی پیداوار کے ذریعے عائد کی جاتی ہے۔

قطب کی پچ، موٹائی، اور قطب کے جوڑوں کے درمیان ہندسی رکاوٹیں۔

یورپی پیٹنٹ میں دیا گیا تجرباتی تعلق کافی سبق آموز ہے: مقناطیسی عنصر کی موٹائی  قطب کی پچ  (±25%) سے تقریباً 1.25 گنا ہونی چاہیے، جو تقریباً 0.3–1.5 ملی میٹر کی موٹائی کی حد کے مساوی ہے۔ قطب کی پچ خود کے آرڈر پر ہے  0.25–1.25 ملی میٹر ۔ یہ ہندسی رکاوٹ قطب کے جوڑوں کی تعداد کو ڈسک کے قطر سے جوڑتی ہے: دیے گئے قطر کے لیے، قطب کے جوڑوں کی تعداد جتنی زیادہ ہوگی، قطب کی پچ اتنی ہی چھوٹی ہوگی، اور مقناطیس کی مطلوبہ موٹائی اتنی ہی پتلی ہوگی۔

انجیکشن مولڈ فیرائٹ کے لیے، دیوار کو پتلا کرنے سے موثر مقناطیسی بہاؤ مزید سکڑ جاتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، ایک بار جب قطب کی پچ ذیلی ملی میٹر کی سطح پر سکڑ جاتی ہے، تو قطب کے سر کی درستگی اور مقناطیسی سرکٹ ڈیزائن کو مقناطیسی بنانے کے لیے برداشت کی کھڑکی تیزی سے تنگ ہوجاتی ہے۔ صنعتی مواد واضح طور پر بتاتے ہیں کہ قطب کی گنتی جتنی زیادہ ہوگی، سنگل پول آرک کی چوڑائی اتنی ہی کم ہوگی، اور مقناطیسی فکسچر قطب سر کی درستگی اور مقناطیسی سرکٹ ڈیزائن کے تقاضے اتنے ہی زیادہ ہوں گے۔ اس کے بعد جیسے مسائل  قطب کے اشارے پر کم سنترپتی، مقناطیسی میدان کی تحریف، اور انٹر پول صفر پوزیشن شفٹ  ظاہر ہوں گے۔

یہ اس بات کی وضاحت کرتا ہے کہ کیوں مارکیٹ میں انجیکشن مولڈ فیرائٹ انکوڈر مقناطیسی حلقوں کی عام وضاحتیں جیسی پوزیشنوں پر مرکوز ہیں  62/64 پولز اور 126/128 پولز ، بجائے اس کے کہ غیر معینہ مدت تک اوپر کی طرف اسٹیک کیے جائیں۔ یہ پوزیشنیں بیلنس پوائنٹس ہیں جو پہلے سے ہی مادی کارکردگی، میگنیٹائزیشن کے عمل اور لاگت کے درمیان انجینئرنگ کنورجنس سے گزر چکے ہیں۔

انتخاب کی منطق: 'کتنے ٹھیک کی ضرورت ہے' سے 'کتنا اونچا بنایا جاسکتا ہے' تک پیچھے کی طرف کام کریں۔

ایک عملی انتخاب کا راستہ تبدیل کیا جانا چاہئے:  پہلے اس ریزولوشن کا تعین کریں جس کی سسٹم کو واقعی ضرورت ہے، پھر اس بات کا جائزہ لیں کہ آیا انجیکشن سے مولڈ فیرائٹ اس قطب جوڑے کی گنتی میں قابل استعمال سگنل کا معیار فراہم کر سکتا ہے۔

کم قطب جوڑے کی حد (4–12 قطبیں):  ایک قطب کی قوس کی لمبائی بڑی ہوتی ہے، اور مقناطیسی بہاؤ کافی ہوتا ہے، اس لیے انجیکشن مولڈ فیرائٹ کی کمزور مقناطیسی فیلڈ کی کمی کو جیومیٹرک جہتوں سے پورا کیا جاتا ہے۔ یہ رینج ان منظرناموں کے لیے موزوں ہے جن کے لیے سخت ریزولیوشن کی ضرورت نہیں ہے لیکن کم قیمت اور اچھی مستقل مزاجی کی ضرورت ہے، جیسے پنکھے کی موٹریں، اسمارٹ واٹر میٹرز، اور آلات BLDCs۔ ان ایپلی کیشنز میں، قطب کے جوڑوں کا کردار عین زاویہ پیمانے کے مقابلے میں کمیوٹیشن حوالہ فراہم کرنے میں زیادہ ہے۔

میڈیم پول پیئر رینج (16–32 پولز):  یہ انکوڈر لیول ایپلی کیشنز میں داخل ہونے کی حد ہے۔ انجیکشن مولڈ فیرائٹ اب بھی اس رینج میں قابل استعمال سگنل ٹو شور کا تناسب برقرار رکھ سکتا ہے، جو اسے درمیانے ریزولوشن کے زاویہ کے تاثرات، جیسے ہیومنائیڈ روبوٹ جوائنٹ انکوڈرز اور کچھ سروو معاون فیڈ بیک کے لیے موزوں بناتا ہے۔ انتخاب کے دوران، کلیدی توثیقی آئٹم  قطب کی پچ کی مستقل مزاجی ہے  بجائے اس کے کہ قطب کے جوڑے کی اعلیٰ تعداد کا تعاقب کیا جائے — ایک 32 قطبی مقناطیسی انگوٹھی جس میں قطبی پچ کی یکساں تقسیم ہوتی ہے، دھندلی مقناطیسی حدود کے ساتھ 64-قطب مقناطیسی حلقے سے بہتر کونیی درستگی حاصل کر سکتی ہے۔

اعلی قطب جوڑے کی حد (48–64 کھمبے اور اس سے اوپر):  انجکشن سے ڈھلنے والی فیرائٹ عمل اور مواد کی اوپری حدود تک پہنچنا شروع کر دیتی ہے۔ یہ رینج  ڈوئل ٹریک ڈیزائن کے لیے بہتر طور پر موزوں ہے : مین ٹریک ہائی ریزولیوشن انکریمنٹل یا مطلق پوزیشن کے لیے ذمہ دار ہے، جبکہ ثانوی ٹریک کوپرائم پول پیئر کی گنتی کے ساتھ انقلاب کی گنتی یا موٹے پوزیشن کا حوالہ فراہم کرتا ہے۔ مارکیٹ میں پہلے سے دستیاب 62/64-قطب اور 126/128-قطب ڈوئل ٹریک مقناطیسی حلقے اس نقطہ نظر کی مصنوعات ہیں۔ تاہم، یہ غور کرنا چاہیے کہ جب قطب کے جوڑوں کی تعداد میں مزید اضافہ ہوتا ہے تو، سطح کے میدان کی کشیدگی اور انجیکشن مولڈ فیرائٹ کی انٹر پول مداخلت سگنل کے معیار کو گرا دیتی ہے۔ اس وقت، بانڈڈ NdFeB  عام طور پر زیادہ معقول انتخاب ہے ۔زیادہ قیمت کے باوجود،

انجینئرنگ کے نفاذ کے لیے دو اہم یاددہانی

سب سے پہلے، انتخاب کے جائزے میں میگنیٹائزیشن کی صلاحیت کو شامل کریں۔  مقناطیسی رنگ کی ڈرائنگ پر قطب جوڑے کی گنتی ایک ڈیزائن ویلیو ہے۔ آیا حقیقی مقناطیسی قطب کی تقسیم یکساں ہے اور آیا بین قطب صفر کی پوزیشنیں واضح ہیں اس کا انحصار مقناطیسی فکسچر اور عمل پر ہے۔ قطب کے جوڑوں کی تعداد کا تعین کرنے سے پہلے، مقناطیس فراہم کنندہ سے اس قطب جوڑے کی گنتی میں  ماپا سطح کے فیلڈ ڈسٹری بیوشن وکر  اور  قطب کی پچ مستقل مزاجی کا ڈیٹا فراہم کرنے کے لیے کہا جانا چاہیے  ، نہ کہ صرف مقناطیسی قطبی ترتیب کا منصوبہ۔

دوسرا، ڈوئل ٹریک 'اسٹیکنگ پول کاؤنٹ' کے لیے کوئی شارٹ کٹ نہیں ہے۔  ڈوئل ٹریک کی قدر بیک وقت ہائی ریزولوشن اور ایک مطلق پوزیشن کا حوالہ حاصل کرنے کے لیے coprime pole-pair شماروں کے امتزاج کو استعمال کرنے میں مضمر ہے۔ تاہم، یہ دو مقناطیسی پٹریوں کے درمیان فیز الائنمنٹ اور میگنیٹائزیشن کراسسٹالک کنٹرول پر زیادہ مطالبات رکھتا ہے۔ اگر اہم اور ثانوی پٹریوں کے قطب جوڑے کی گنتی کو غلط طریقے سے منتخب کیا گیا ہے (مثال کے طور پر، ایک دوسرے کے بہت قریب)، coprimality کی طرف سے لایا گیا پوزیشن کو حل کرنے کا فائدہ سگنل کراسسٹالک کے ذریعے پورا کیا جائے گا۔ دوہری پٹریوں کے قطب جوڑے کے امتزاج کو ڈی کوڈنگ الگورتھم کے ساتھ مل کر ڈیزائن کرنے کی ضرورت ہے، بجائے اس کے کہ مقناطیس بنانے والے کی طرف سے یکطرفہ طور پر فیصلہ کیا جائے۔

انتخاب کا جوہر یہ ہے کہ کے درمیان انقطاع تلاش کریں  ریزولیوشن کی ضروریات، مواد کی صلاحیت، پروسیس ونڈو، اور لاگت ۔ انجکشن سے مولڈ فیرائٹ 'عالمگیر مقناطیسی رنگ کا مواد' نہیں ہے۔ یہ کم سے درمیانے قطب جوڑے کی حد میں ایک انتہائی لاگت سے موثر حل فراہم کرتا ہے۔ لیکن جب قطب جوڑے کی گنتی 64 سے آگے بڑھ جاتی ہے، منتخب کنندگان کو ایمانداری کے ساتھ اس کی مقناطیسی کارکردگی کی حد کا سامنا کرنا پڑتا ہے—یا تو سگنل کے معیار میں کمی کو قبول کریں یا اعلی توانائی کی مصنوعات کے ساتھ مادی نظام کی طرف رجوع کریں۔  قطب کے جوڑے ایک حکمران ہیں، لیکن آیا حکمران پر گریجویشن درست طریقے سے تیار کیے گئے ہیں اس کا انحصار اس بات پر ہے کہ آیا مواد اور عمل ان کی حمایت کر سکتے ہیں۔