اعلی طاقت کے مقناطیسی اجزاء کے لیے سرامک ہیٹ پائپ کولنگ سسٹم
سیرامک ہیٹ پائپ کی ساخت اور کام کرنے والے اصول دھاتی ہیٹ پائپوں (جیسے تانبے کے پانی کے ہیٹ پائپ) سے ملتے جلتے ہیں۔ تاہم، سیرامک ہیٹ پائپوں کے پائپوں کو اعلی تھرمل چالکتا، غیر غیر محفوظ سیرامک مواد سے sintered کیا جاتا ہے، اور مائع جذب کرنے والے کور کو غیر محفوظ سیرامکس سے نکالا جاتا ہے، جو اندر کام کرنے والے سیال سے بھرے ہوتے ہیں۔ جب پائپ لائن (بخار بنانے والے) کے ایک سرے پر گرمی لگائی جاتی ہے، تو پائپ لائن کے اندر کا سیال بخارات بن جاتا ہے، اور پھر بھاپ پائپ لائن کے دوسرے سرے (کنڈینسر) میں بہہ جاتی ہے، جو عام طور پر ریڈی ایٹر یا کولنگ میڈیم کے ساتھ رابطے میں ہوتا ہے۔ . جب بھاپ ٹھنڈے سرے پر گرمی جاری کرتی ہے، تو یہ مائع میں گاڑھا ہو جاتا ہے اور غیر محفوظ سیرامک مواد میں کیپلیری عمل کے ذریعے بخارات کے حصے میں واپس آجاتا ہے۔ پائپ لائن کے گرم سرے سے ٹھنڈے سرے تک گرمی کو مؤثر طریقے سے منتقل کرنے کے لیے اس سائیکل کو دہرائیں۔
ابتدائی سیرامک ہیٹ پائپ کا پتہ 1975 میں لگایا جا سکتا ہے۔ ابتدائی سیرامک ہیٹ پائپ سلکان کاربائیڈ (SiC) سے بنے تھے اور سوڈیم کو کام کرنے والے سیال کے طور پر استعمال کیا جاتا تھا۔ ٹیوب کی اندرونی سطح سے منسلک ٹنگسٹن (W) پرت کا کیمیائی بخارات کا ذخیرہ سوڈیم اور سیرامک دیوار کے مواد کے درمیان تعامل کو روک سکتا ہے۔ ان پائپوں کے افعال کی تجرباتی طور پر 1100 ڈگری سینٹی گریڈ تک کے درجہ حرارت پر تصدیق کی گئی ہے اور یہ اعلی درجہ حرارت والے ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہوتے ہیں، لیکن ان کی تیاری مہنگی ہے۔
چارجنگ اسٹیشنز، چارجنگ بکس اور دیگر ایپلی کیشنز میں استعمال ہونے والے ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمرز بنیادی طور پر مقناطیسی کور، وائنڈنگز اور فکسڈ وائنڈنگز کے لیے موصلیت کے مواد پر مشتمل ہوتے ہیں۔ عام طور پر، مقناطیسی کور مقناطیسی مواد سے بنے ہوتے ہیں جیسے فیرائٹ کارکردگی کے اشارے جیسے تعدد ردعمل اور مقناطیسی بنیادی نقصان کو پورا کرنے کے لیے۔ ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمرز مزاحمتی جول ہیٹ اور ایڈی کرنٹ کے نقصانات کی وجہ سے بڑی مقدار میں حرارت پیدا کرتے ہیں، اور ان کے چھوٹے حجم کا تعاقب مؤثر وینٹیلیشن اور گرمی کی کھپت میں رکاوٹ ہے۔ اس لیے ضروری ہے کہ ٹرانسفارمر باڈی اور پی سی بی سرکٹ بورڈ کے لیے گرمی کی کھپت کا ایک موثر نظام ڈیزائن کیا جائے تاکہ ڈیوائس کو زیادہ گرم ہونے سے روکا جا سکے اور قابل اعتماد آپریشن کو یقینی بنایا جا سکے۔ یہ مختلف طریقوں سے حاصل کیا جا سکتا ہے، جیسے زبردستی ہوا کولنگ، مائع کولنگ، یا مخلوط کولنگ اسکیم۔
الیکٹرک گاڑیوں کے چارجنگ اسٹیشنوں (چارجنگ بکس) کے لیے کولنگ سسٹم کے انتخاب میں، مائع کولنگ پلیٹس کے ساتھ مل کر ہیٹ پائپ کا ایک مخلوط ٹھنڈک طریقہ استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ بجلی کے آلات جیسے MOSFETs اور مقناطیسی آلات (جیسے انڈکٹرز اور ٹرانسفارمرز) کو ختم کرنے میں مدد ملے۔ جلدی سے گرم کریں. پہلا حل چارجر ہاؤسنگ کے اندر ہوا کی گردش کو مجبور کرنا ہے، جبکہ ایلومینیم فن ریڈی ایٹر اور ہیٹ پائپ اسمبلی کے ذریعے مائع کولنگ پلیٹ میں حرارت منتقل کرنا ہے۔ دوسرا حل یہ ہے کہ مقناطیسی اجزاء اور حرارت کے پائپوں کو تھرمل کنڈکٹیو ایپوکسی رال کے ساتھ مل کر سمیٹنا، اور حرارت کو ہیٹ پائپ کے اجزاء کے ذریعے مائع کولنگ پلیٹ میں منتقل کرنا ہے۔
تحقیق سے ثابت ہوا ہے کہ دوسری اسکیم کے ہیٹ پائپ اور مقناطیسی اجزا مکمل طور پر حرارت کا تبادلہ کرسکتے ہیں، بہت کم تھرمل مزاحمت کے ساتھ مائع کولڈ پلیٹ میں حرارت منتقل کرتے ہیں۔ تاہم، ایلومینیم فن ریڈی ایٹر کے مقناطیسی اجزاء سے مکمل رابطہ نہ کرنے کی وجہ سے پہلے حل میں ہیٹ پائپ سیلنگ سلوشن سے کم ٹھنڈک کی کارکردگی ہوتی ہے۔
تاہم، موجودہ کولنگ اسکیموں، جیسے ایلومینیم کے فائنڈ ہیٹ سنکس اور تانبے کے ہیٹ پائپوں میں دھاتی ہیٹ سنک میں ایڈی کرنٹ کا کافی حد تک نقصان ہوتا ہے۔ مقناطیسی اجزاء کی وجہ سے ہونے والے یہ ایڈی کرنٹ نقصانات چارجرز کی کارکردگی اور وشوسنییتا پر منفی اثرات مرتب کرتے ہیں۔ سیرامکس ایک برقی موصلیت کا مواد ہے جو کرنٹ کی پیداوار کو روکتا ہے اور اس وجہ سے ایڈی کرنٹ پیدا نہیں کرتا، مؤثر طریقے سے ایڈی کرنٹ کے نقصانات کو ختم کرتا ہے۔ وہ خاص طور پر اعلی تعدد مقناطیسی اجزاء کو ٹھنڈا کرنے کے لیے موزوں ہیں، جیسے کہ ہائی فریکوئنسی انڈکٹرز اور ٹرانسفارمرز۔
سرامک ہیٹ پائپ ایک ٹھنڈک حل فراہم کرتے ہیں جو اعلی درجہ حرارت، دیرپا، اور اعلی تعدد مقناطیسی الیکٹرانک آلات کے لیے کم نقصان کے خلاف مزاحم ہے۔ تاہم، پیچیدہ مینوفیکچرنگ کے عمل اور ناپختہ سپلائی چینز کی وجہ سے اسے زیادہ لاگت کے مسائل کا بھی سامنا ہے۔ اس وقت، ڈی سی فاسٹ چارجنگ کی مانگ میں تیزی سے اضافہ ہو رہا ہے، اور الیکٹرک گاڑیوں کی چارجنگ ایپلی کیشنز میں ہائی پاور اور ہائی فریکوئنسی مقناطیسی اجزاء کی گرمی کی کھپت کا چیلنج تیز ہوتا جا رہا ہے۔ یہ ناگزیر طور پر دھاتی ریڈی ایٹرز کے ناکافی مقناطیسی نقصان کو نمایاں کرے گا، اور ایڈی کرنٹ کے نقصانات کو ختم کرنے میں سیرامک ہیٹ پائپ کا فائدہ بڑھا دیا جائے گا۔ لہٰذا، سیرامک ہیٹ پائپوں کی طرف سے نمائندگی کرنے والی موصلیت کی دو فیز غیر فعال حرارت کی کھپت ٹیکنالوجی سے توقع کی جاتی ہے کہ برقی گاڑیوں میں ہائی پاور پاور الیکٹرانک آلات کے تھرمل مینجمنٹ کے شعبے میں نئے امکانات کھلیں گے۔
