Electropermanent magnet
برقی مستقل مقناطیس یا ای پی ایم ایک قسم کا مستقل مقناطیس ہے جس میں بیرونی مقناطیسی میدان کو مقناطیسی کے ایک حصے کے گرد گھومتے تار میں برقی کرنٹ کی نبض کے ذریعے آن یا آف کیا جا سکتا ہے۔ مقناطیس دو حصوں پر مشتمل ہوتا ہے، ایک "سخت" (اعلی جبر) مقناطیسی مواد اور ایک "نرم" (کم جبر) مواد کا۔ مؤخر الذکر ٹکڑے میں مقناطیسیت کی سمت کو سابقہ کے گرد گھومنے والے تار میں کرنٹ کی نبض کے ذریعے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ جب مقناطیسی طور پر نرم اور سخت مواد میں مقناطیسیت کی مخالفت ہوتی ہے، تو مقناطیسیت اپنے قطبوں کے پار کوئی خالص بیرونی میدان پیدا نہیں کرتا ہے، جبکہ جب ان کی مقناطیسیت کی سمت سیدھی ہوتی ہے تو مقناطیسیت ایک بیرونی مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے۔ برقی مستقل مقناطیس کی ایجاد سے پہلے، قابل کنٹرول مقناطیسی میدان کی ضرورت والی ایپلی کیشنز کے لیے برقی مقناطیسی کی ضرورت ہوتی تھی، جو کام کرتے وقت بڑی مقدار میں بجلی استعمال کرتے ہیں۔ برقی مستقل میگنےٹس کو مقناطیسی میدان کو برقرار رکھنے کے لیے طاقت کے ذرائع کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ طاقتور نایاب زمین کے میگیٹس سے بنے برقی مستقل میگیٹس کو صنعتی لفٹنگ (ٹریکٹو) میگیٹس کے طور پر بھاری فیرس دھات کی اشیاء کو اٹھانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ جب شے اپنی منزل پر پہنچ جاتی ہے تو مقناطیسی کو بند کیا جا سکتا ہے، جس سے شے کو چھوڑا جا سکتا ہے۔ خود ساختہ ڈھانچے بنانے کے ایک ذریعہ کے طور پر قابل پروگرام میگنےٹس پر بھی تحقیق کی جا رہی ہے۔ برقی مستقل مقناطیسی مقناطیسی مواد کی ایک خاص ترتیب ہے جہاں موجودہ نبض لگا کر بیرونی مقناطیسی میدان کو آن اور آف کیا جا سکتا ہے۔ ای پی ایم ایک عام مقناطیسی ترتیب پر مبنی ہے جسے مقناطیسی لیچ (صحیح تصویر) کہا جاتا ہے۔ اس کنفیگریشن اسمبلی کی ایک عام مثال ایک مستقل مقناطیسی بلاک کے ذریعہ بنائی گئی ہے جس میں بلاک کے ہر طرف نرم مقناطیسی مواد (عام طور پر لوہے کے مرکب) کی دو پلیٹیں ہوتی ہیں۔ وہ دو پلیٹیں مستقل مقناطیس کے طول و عرض سے زیادہ ہیں۔ چونکہ پلیٹیں ہوا سے زیادہ پارگمیتا رکھتی ہیں، اس لیے وہ مستقل مقناطیس کے مقناطیسی بہاؤ کو مرتکز کریں گی۔ جب ایک تیسری (بیرونی) نرم مقناطیسی پلیٹ کو دوسری دو پلیٹوں کو چھوتے ہوئے رکھا جاتا ہے، تو مقناطیسی بہاؤ نرم مقناطیسی پلیٹوں میں محدود ہو کر ایک بند مقناطیسی سرکٹ بن جائے گا اور مقناطیسی کے ذریعہ پیدا ہونے والا مقناطیسی میدان زیادہ سے زیادہ (تقریبا مقناطیسی ریمیننس) ہوگا۔ ایک ای پی ایم میں پلیٹوں کے درمیان کم از کم دو مستقل مقناطیس ہوتے ہیں۔ ای پی ایم کے ذریعے پیدا ہونے والا مقناطیسی میدان مستقل مقناطیسیوں کے ذریعے پیدا ہوتا ہے نہ کہ برقی دھاروں کے ذریعے اور یہ برقی مقناطیسیوں کے ساتھ بنیادی فرق ہے۔ ایک ای پی ایم مطلوبہ سمت میں کسی ایک مقناطیسی کو مقناطیسی بنانے کے لیے صرف کرنٹ کی نبض کا استعمال کرتا ہے (دستک کے بیرونی مقناطیسی میدان کو آن اور آف کرنا)۔ مقناطیسی کی سمت تبدیل کرنے کے بعد کسی کرنٹ کی ضرورت نہیں ہے اور میدان مستقل مقناطیسی پر منحصر ہو جائے گا۔ برقی مستقل مقناطیسی اصول ای پی ایم کے اصول کی وضاحت کے لیے، مندرجہ ذیل تصویر پر ترتیب پیش کی گئی ہے۔ دو مستقل میگیٹس کو دو یو شکل (ہارسشو) لوہے کی سلاخوں کے ساتھ جمع کیا جاتا ہے۔ اگر دونوں مقناطیسوں کا شمالی قطب اوپر کی طرف اشارہ کر رہا ہے تو ہمارے پاس بائیں طرف بیان کردہ ترتیب ہوگی: سب سے اوپر موجود لوہا U اپنے سروں پر دو شمال دیکھے گا اور بہاؤ کی لکیروں کو مرتکز کرے گا لیکن یہ مقناطیسی بہاؤ پر قابو نہیں رکھ پائے گا اور بہاؤ ہوا میں بہہ جائے گا اور دوسرے لوہے U کو تلاش کرنے کی کوشش کرے گا۔ عام اسکیما میں، اوپر کا لوہا U بڑے مقناطیس کا شمالی قطب بن جائے گا اور نیچے کا لوہا U جنوبی قطب بن جائے گا۔ اس ترتیب میں ہم کہہ سکتے ہیں کہ بڑا مقناطیس آن ہے۔ اگر ہم سخت مقناطیس میں سے کسی ایک کو (شمالی قطب نیچے کی طرف اشارہ کرتا ہے) گھومتے ہیں، تو اوپر موجود لوہے U کو شمالی قطب اور جنوبی قطب نظر آئے گا۔ دوسرا لوہا U بالکل اس کے برعکس دیکھے گا۔ اس طرح تقریبا تمام مقناطیسی بہاؤ دونوں لوہے U کے اندر مرکوز ہو جائے گا جو مقناطیسی میدان کے لیے ایک قریبی سرکٹ بناتا ہے (کیونکہ لوہے کی اعلی پارگمیتا)۔ تمام بہاؤ ڈھانچے کے اندر محدود ہونے کی وجہ سے، باہر مقناطیسی بہاؤ تقریبا غیر موجود ہو گیا۔ اس ترتیب میں ہم کہہ سکتے ہیں کہ بڑا مقناطیس بند ہے۔ اب ہم آگے بڑھ سکتے ہیں اور میکانکی طور پر کسی ایک مقناطیس کو گھومنے کے بجائے ہم اس کی مقناطیسیت کی سمت کو پلٹ سکتے ہیں۔ ایسا کرنے کے لیے ہم مندرجہ ذیل تصویر پر ترتیب بنا سکتے ہیں: ایک کنڈلی کو کسی ایک مقناطیس کے ارد گرد اس طرح سے لگایا جاتا ہے کہ اگر ہم سولینائڈ میں کافی کرنٹ (پلس میں) داخل کرتے ہیں تو اس کے اندر پیدا ہونے والا مقناطیسی میدان مقناطیسی () کی اندرونی جبر سے زیادہ ہوگا۔ اگر ایسا ہے تو مستقل مقناطیسی کو سولینائڈ کے اندر میدان کی سمت میں مقناطیسی بنایا جائے گا۔ کرنٹ کی ایک ہی نبض کو مخالف سمت میں لگانے سے مقناطیسی کو مخالف سمت میں مقناطیسی بنایا جائے گا۔ لہذا، ہمارا وہی طرز عمل ہوتا ہے جب ہم میکانکی طور پر مقناطیس کو گھومتے ہیں۔ یہ ترتیب برقی مستقل مقناطیسی کا تصور ہے: کرنٹ کی نبض کا استعمال کرتے ہوئے ہم کسی ایک مقناطیس کی مقناطیسی سمت کو الٹ دیتے ہیں اور ہم بیرونی مقناطیسی میدان کو آن اور آف کر دیں گے۔ یہ بتانا ضروری ہے کہ دونوں میگنےٹس کو ایک ہی کنڈلی میں رکھا جا سکتا ہے، لیکن یہ ضروری ہے کہ ایک میگنےٹ میں دوسرے کے مقابلے میں بہت کم اندرونی جبر ہو تاکہ وہ دوسرے کی مقناطیسیت کی سمت کو تبدیل کیے بغیر اپنی مقناطیسیت کی سمت کو پلٹ سکے۔ اس وضاحت کے دوران ہم NdFeB سے بنا ہوا ایک مقناطیس اور دوسرا AlNico سے بنا ہوا استعمال کرتے ہیں کیونکہ دونوں مواد میں ایک ہی ریمیننس (تقریبا 1.3T) تھا لیکن AlNiKo میں 50kA/m کی کم اندرونی جبر ہے جبکہ NdFeB میں 1120kA/m کی اندرونی جبر ہے۔ مقناطیسی سرکٹ تجزیہ مقناطیسی سرکٹ تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے ہم مندرجہ ذیل اسکیمیٹک کا استعمال کرتے ہوئے ایک سادہ ای پی ایم کی نمائندگی کر سکتے ہیں: ہم مختلف مواد (آل نیکو اور این ڈی ایف ای بی) سے بنے دو مستقل مقناطیس پیش کرتے ہیں اور نرم مقناطیس ہائپرکو سے بنا ہوتا ہے۔ ہائپرکو کا ایک اضافی حصہ سرکٹ کو بند کرنے اور بہتر حساب شدہ نتائج حاصل کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ مقناطیسی بہاؤ اور ہوا میں پیدا ہونے والے میدان کا حساب لگانے کے لیے خلا کے فاصلے کے فنکشن کے طور پر ایک ہوا کا خلا (ای پی ایم کے ہر طرف کے لیے ایک) شامل کیا جاتا ہے۔ یہ علیحدگی کے فاصلے کے فنکشن کے طور پر ای پی ایم کی قوت (ہائپرکو کے اضافی حصے پر لگائی گئی) کا اظہار حاصل کرنے کا باعث بنے گا۔ سرکٹ میں اجزاء کی اقدار کے حساب کے لیے ہم فرض کریں گے کہ بہاؤ کے تمام علاقوں کی جہتیں ایک جیسی ہیں۔ اگر منتخب میگیٹس کی شکل بیلناکار ہو تو میگیٹس کے بہاؤ کا رقبہ ہو گا اور ہائپرکو بلاکس میں ایک ہی رقبے کے لیے سائیڈ کا مربع حصہ ہوگا۔ آل نیکو مقناطیس کے لیے ہم مقناطیسی قوت (ایم ایم ایف)، اس مقناطیس پر ہچکچاہٹ اور مقناطیسی بہاؤ کا حساب اس طرح لگا سکتے ہیں: این ڈی ایف ای بی مقناطیس کے لیے ہم مقناطیسی قوت (ایم ایم ایف)، ہچکچاہٹ اور اس مقناطیس کے اوپر مقناطیسی بہاؤ کا حساب اسی طرح لگا سکتے ہیں: خلا اور ہائپیرکو کی ہچکچاہٹ کے لیے تاثرات بھی پیدا کیے جا سکتے ہیں: لیکن مقناطیسی سرکٹ کو برقی ماخذ کی تبدیلیوں کا استعمال کرکے اور تمام ہائپیرکو کو صرف ایک بڑی ہچکچاہٹ میں دیکھ کر آسان بنایا جا سکتا ہے (بنیادی طور پر اس وجہ سے کہ ہچکچاہٹ کے ان چھوٹے ٹکڑوں کی قیمت مستقل مقناطیس کی ہچکچاہٹ کے مقابلے میں نہ ہونے کے برابر ہے)۔ مقناطیسی سرکٹ کا ایک آسان ورژن اوپر کی تصویر میں دائیں طرف پیش کیا گیا تھا: مقناطیسی کو تبدیل کرنے کے لیے ایک مساوی ہچکچاہٹ () کا حساب لگایا جا سکتا ہے: مساوی ایم ایم ایف کے لیے، دو مختلف اقدار ہونے والی ہیں۔ ایک جب ای پی ایم آن ہوتا ہے اور دونوں بہاؤ ایک ہی سمت میں ہوتے ہیں (اضافہ): ای پی ایم آن: اور دوسرا جب ای پی ایم آف ہوتا ہے اور مقناطیسی بہاؤ مخالف سمت میں ہوتے ہیں (گھٹاؤ) ای پی ایم آف: ای پی ایم کے دو مراحل اور مساوی اجزاء کے لیے ایم ایم ایف کی قدر کو جان کر، ہم مقناطیسی بہاؤ اور مقناطیسی بہاؤ کی کثافت (بی) کا حساب لگانا جاری رکھ سکتے ہیں: دو مقناطیسی سطحوں کے درمیان بغیر فریجنگ کے قوت کا اصل فارمولا اچھی طرح سے جانا جاتا ہے، اور ذیل میں پیش کیا گیا ہے۔ فارمولے میں قوت کو 2 سے تقسیم کیا جاتا ہے۔ چونکہ ہم وقفوں سے مطابقت رکھنے والے دو علاقوں کے لیے قوت کا حساب لگانے جا رہے ہیں تو وقفے کے فاصلے کے فنکشن کے طور پر قوت کا حساب لگانے کے لیے مساوات اس طرح نظر آتی ہے: ای پی ایم ڈیزائن میگنیٹائزیشن کنڈلی کی بناوٹ پہلا اور سب سے اہم قدم سولینائڈ کو ڈیزائن کرنا ہے جو النیکو کی مقناطیسیت کو الٹا کرنے کے لیے مقناطیسی میدان بنائے گا۔ جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے کہ آل نیکو میں 50kA/m کی اندرونی جبر ہے لہذا کم از کم ایک فیلڈ بنانا ضروری ہے: کسی مواد کو مکمل طور پر مقناطیسی بنانے کے لیے فیلڈ کو اندرونی جبر سے 3 گنا زیادہ ڈیزائن کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔ نیچے دی گئی تصویر کنڈلی کے ڈیزائن کے پیرامیٹرز کو ظاہر کرتی ہے: ڈیزائن کو مکمل کرنے کا اگلا مرحلہ موٹے سولینائڈز کے مساوات کا استعمال کرتے ہوئے کنڈلی کے درمیانی نقطہ میں بی فیلڈ کا حساب لگانا ہے (جاننا:): پھر، تار کی لمبائی اور موڑ کی تعداد کا حساب لگانا ضروری ہے جو ہم سولینائڈ میں استعمال کرنے جا رہے ہیں۔ پرنسٹن فزکس کی طرف سے فراہم کردہ مساوات کا استعمال کیا گیا تھا لہذا N موڑ کی تعداد ہے اور L تار کی لمبائی ہے: مختلف تاروں کے لیے فراہم کردہ AWG ٹیبل کا استعمال کرتے ہوئے، مختلف تاروں کے قطر اور زیادہ سے زیادہ کرنٹ کے ساتھ ایک اسپریڈ شیٹ بنانا ممکن ہے (پاور ٹرانسمیشن کے لیے زیادہ سے زیادہ ایمپس)۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے D1، سولینائڈ کی لمبائی L اور کرنٹ کو ہر تار کے لیے اجازت شدہ زیادہ سے زیادہ قیمت پر طے کرنا ضروری ہے۔ یہ اصلاح کے مسئلے کو آسان بناتا ہے جس کی وجہ سے D2 کو تبدیل کرکے Bz کا حساب لگایا جاتا ہے۔ اسپریڈشیٹ میں سولور فنکشن کا استعمال کرتے ہوئے، اس قدر کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد مزاحمت کے لیے پیرامیٹرز شامل کرنا ممکن ہے (ایم ایم/ایم میں تانبے کی مزاحمت کو تار کی لمبائی سے ضرب دیں)، پاور کے طور پر اور وولٹیج کے طور پر۔ ہر اے ڈبلیو جی تار گیج کے لیے ایک مختلف قیمت پیدا کی جائے گی اور زیادہ سے زیادہ کرنٹ پر مطلوبہ بی زیڈ حاصل کرنے کے لیے وولٹیج اور طاقت کا حساب لگانا ضروری ہے۔ معائنہ کرکے کم سے کم بجلی کی کھپت والے تار کو تلاش کرنا ممکن ہے۔ کنڈلی کو ڈیزائن کرنے کا آخری مرحلہ کنڈلی کے اندر پوزیشن کے فنکشن کے طور پر کنڈلی کے اندر بی فیلڈ کو پلاٹ کرنا ہے۔ ہم موٹے سولینائڈز کے لیے مساوات کا مکمل ورژن استعمال کریں گے اور-L/2 اور L/2 کے درمیان z متغیر بنائیں گے: مقناطیسی قوت کا حساب پہلے بیان کردہ قوت کے فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے قوت کو بیرونی ہپرکو بار کے وقفے کے فاصلے کے فنکشن کے طور پر پلاٹ کرنا ممکن ہے۔ دو منحنی خطوط حاصل کیے گئے: ایک آن حالت میں ای پی ایم کے لیے اور دوسرا آف حالت میں ای پی ایم کے لیے: اگر ہم ان قوتوں کو ایک ساتھ پلاٹ کریں تو ای پی ایم سے طول و عرض کے کم از کم 4 آرڈرز کے فرق کا مشاہدہ کرنا ممکن ہے جب آن اور آف ہو (یہ پلاٹ ای پی ایم کی ایک مثال ہے جس میں دو سلنڈریکل مقناطیس ہیں-ایک این ڈی ایف ای بی اور دوسرا 1 ملی میٹر قطر اور لمبائی کا النیکو۔ نرم مقناطیسی مواد ہائپرکو ہوتا ہے جس کی طرف مربع سیکشن سلاخوں کے ساتھ 0.889mm ہوتا ہے تاکہ بہاؤ کے رقبے کو مقناطیس میں موجود کے برابر بنایا جا سکے): ملٹی فزکس سیمولیشن ای پی ایم کی ایک مثال کو مقناطیسی میدان میں فرق کی تصدیق کے لیے نقل کیا جاتا ہے جب ای پی ایم آن اور آف ہوتا ہے۔ یہ تخروپن کامسول ملٹی فزکس ® سافٹ ویئر کے ذریعے محدود عنصر کے نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا تھا۔ نیچے دی گئی تصویر ای پی ایم آن اور آف کے لیے مقناطیسی بہاؤ کثافت فیلڈ (بی) کا تخروپن دکھاتی ہے (اس مخصوص سطح میں بہاؤ کے حساب کے ساتھ) اور نیچے ای پی ایم کے اوپر بہاؤ کثافت کی متعدد کراس سیکشن پیمائش دکھاتی ہے (آن اور آف بھی)۔ تخروپن سے پتہ چلتا ہے کہ مقناطیسی سرکٹ ماڈل کی تصدیق کرنے والے دو آپریشن طریقوں کے درمیان بیرونی مقناطیسی شعبوں میں فرق کی شدت کے کم از کم 4 آرڈر موجود ہیں۔ ایپلی کیشنز پروجیکٹ آرا پروجیکٹ آرا گوگل کی طرف سے ایک ماڈیولر فون بنانے کے لیے ایک کھلی ہارڈ ویئر پہل تھی جس میں تمام اجزاء متغیر ہوتے ہیں اور ڈیوائس آن ہونے کے دوران تبدیل کیے جا سکتے ہیں۔ اس پروجیکٹ کا اصل اعلان ای پی ایم کو فون کے ماڈیولز کو اس کے اینڈوسکیلیٹن سے جوڑنے کے لیے استعمال ہونے والے طریقہ کے طور پر کیا گیا تھا۔ تاہم، اس منصوبے نے بعد میں اعلان کیا کہ وہ متبادل طریقے تلاش کر رہے ہیں۔ متعلقہ ویڈیوز: پروجیکٹ اے آر اے میں پروجیکٹ اے آر اے ای پی ایم پروجیکٹ کو 2 ستمبر 2016 کو معطل کر دیا گیا تھا۔ ٹی ای سی اینالیسس ریسرچ کے باب او ڈونیل نے کہا، "یہ ایک سائنسی تجربہ تھا جو ناکام ہو گیا، اور وہ آگے بڑھ رہے ہیں۔" ڈرون کے لیے ڈرون پیکیج ڈیلیوری سسٹم گرپنگ سسٹم الیکٹرو مستقل میگنےٹ کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا ہے۔ ڈرونوں کے لیے ان کی ترتیب کے لیے ای پی ایم کا استعمال شروع کر دیا گیا ہے۔ نکاڈروون ایک اسٹارٹ اپ کمپنی ہے جو تجارتی طور پر دستیاب ڈرونز کے ساتھ مربوط ہونے کے لیے ماڈیول سرکٹس بنا رہی ہے تاکہ دور سے پیکجوں کو اٹھایا اور پہنچایا جا سکے۔ متعلقہ ویڈیوز: ڈرونز کے لیے ای پی ایم: ڈرونز کے لیے 1 ای پی ایم: 2 دوبارہ تشکیل پذیر مادے چھ اطراف کے نرد کا استعمال کرتے ہوئے اور ہر طرف ای پی ایم شامل کرنا اس پیبلز روبوٹ کے پیچھے کا تصور ہے جو ایک سادہ شکل کی تشریح کرنے اور یہ منتخب کرکے اسے دوبارہ پیش کرنے کے قابل ہیں کہ کون سے بلاکس کو دوسرے سے منسلک ہونا چاہیے۔ متعلقہ ویڈیوز: ری کنفیگر ایبل میٹر لاجیٹیک ایم ایکس ماسٹر 3 ماؤس اسکرول وہیل اس ماؤس پر اسکرول وہیل "میگ اسپیڈ" نامی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتا ہے: ماؤس جلدی سے ایک عام ریچنگ احساس اور فری اسپننگ موڈ کے درمیان بدل جاتا ہے۔ طریقوں کے درمیان تیزی سے تبدیل کرنے کے لیے، لاجیٹیک ٹیم نے ایک چھوٹا سا سرکٹ تیار کیا جو ایک کنڈلی کو توانائی بخشتا ہے جو ایک ای پی ایم کو توانائی بخشتا ہے، جو پہیے کی اندرونی گہا کے اندر خاموش بیٹھتا ہے، جس کی وجہ سے وہ گزرتے ہی چھوٹے دانتوں کو کھینچتا ہے، جس سے صارف کو مکینیکل ڈیٹینٹ کا وہم ہوتا ہے۔ یہ ای پی ایم بجلی بند ہونے پر بھی متحرک رہتا ہے۔ مقناطیسی کا استعمال وقت کے ساتھ کسی بھی مکینیکل رگڑ کو ختم کرتا ہے جیسا کہ ماؤس ہارڈ ویئر کے پچھلے ورژن میں ہوتا تھا، اور چونکہ مقناطیسی برقی مستقل ہوتا ہے اس لیے بجلی کی کھپت صفر ہوتی ہے سوائے اس کے کہ طریقوں کو تبدیل کرتے وقت۔ متعلقہ مضمون: لاجیٹیک ایم ایکس ماسٹر 3 ٹیر ڈاؤن بیرونی لنکس سیلف اسکلپٹنگ ریت کے روبوٹ ایم آئی ٹی بی بی سی نیوز، اپریل 2012 میں زیر تعمیر ہیں۔ الیکٹروپرمیننٹ کارگو گریپر زیرو اسٹیٹک پاور میگنیٹس فار پروگرام ایبل میٹر الیکٹروپرمیننٹ میگنیٹک کنیکٹرز اینڈ ایکچوایٹرز مزید دیکھیں میگنیٹ الیکٹرومیگنیٹ میگنیٹک بیس متغیر ہالباچ صف حوالہ جات برقی مقناطیسی اجزاء میگنیٹس کی اقسام