O que é um núcleo magnético e qual é a sua função?

Um núcleo magnético é um componente essencial usado em dispositivos elétricos e eletrônicos para aprimorar e direcionar campos magnéticos. Normalmente, é feito de materiais ferromagnéticos, como ferro, ferrita, aço de silício, ligas amorfas ou metais nanocristalinos. Esses materiais têm alta permeabilidade magnética, o que significa que permitem que linhas magnéticas de força (fluxo magnético) passem por elas facilmente.
Núcleos magnéticos são encontrados em uma ampla gama de dispositivos, incluindo transformadores, indutores, bobinas, eletromagnets, motores elétricos e geradores. Seu principal objetivo é concentrar os campos magnéticos, aumentar a eficiência e reduzir as perdas de energia nos sistemas eletromagnéticos.

Funções de um núcleo magnético
1. Fluxo magnético concentrado
A função mais fundamental de um núcleo magnético é concentrar e guiar o fluxo magnético criado por uma bobina de fio. Quando uma corrente elétrica passa por uma bobina de arame, gera um campo magnético. Um núcleo magnético colocado dentro da bobina serve como um caminho de baixa releças para esse campo magnético, permitindo que o fluxo magnético seja mais focado e poderoso.

2. Aumentar a indutância
Os núcleos magnéticos aumentam a indutância de uma bobina, aumentando o fluxo magnético para uma determinada corrente. Isso permite que a bobina armazene mais energia em seu campo magnético, o que é especialmente importante em componentes como indutores e transformadores. Indutância mais alta leva a um melhor armazenamento de energia e recursos aprimorados de filtragem ou transferência de energia.

3. Melhorando a eficiência
Os núcleos magnéticos ajudam a minimizar as perdas de energia. Nos transformadores e indutores, um núcleo magnético devidamente escolhido reduz o fluxo de vazamento e concentra o campo magnético onde é mais necessário. Também ajuda a reduzir a interferência eletromagnética (EMI), tornando o dispositivo mais estável e eficiente.

4. Controlando a saturação magnética
Todo material do núcleo magnético tem um ponto de saturação, onde não pode mais carregar mais fluxo magnético. O bom design envolve a escolha de um material central com as características de saturação corretas para impedir a degradação do desempenho. Os núcleos permitem um melhor controle sobre como a saturação magnética ocorre em um sistema.

5. Habilitando a miniaturização
Ao aumentar a eficiência magnética de um dispositivo, os núcleos magnéticos permitem que os componentes sejam menores e mais leves, enquanto ainda alcançam o mesmo desempenho. Isso é crítico nos eletrônicos modernos, onde o espaço é limitado e as demandas de desempenho são altas.

Materiais usados ​​para núcleos magnéticos
Ferrite: usado para aplicações de alta frequência; tem baixas perdas de corrente de Foucault.
Aço de silício: comum em transformadores de energia; oferece alta permeabilidade magnética e baixa perda de histerese.
Metal amorfo: excelente para transformadores de economia de energia devido à baixa perda de núcleo.
Nanocristalina: oferece desempenho superior em aplicativos de alta frequência com perdas muito baixas.

Aplicações de núcleos magnéticos
Transformadores: para conversão e isolamento de tensão.
Indutores: Para armazenamento e filtragem de energia em fontes de alimentação.
Motores e geradores: para canalizar campos magnéticos e melhorar o torque ou a potência.
Eletroímãs: para gerar campos magnéticos fortes e controláveis.