Che cos'è un nucleo magnetico?

I nuclei magnetici sono pezzi di metallo ferroso altamente permeabili che di solito sono avvolti con una bobina di filo metallico e utilizzati nella produzione di dispositivi meccanici o magnetici. Grazie all'elevata permeabilità del nucleo metallico, è in grado di concentrare le linee del campo magnetico all'interno di se stesso, creando un campo magnetico molto più forte. Questi componenti sono utilizzati in una varietà di applicazioni industriali, inclusi trasformatori elettrici, elettromagneti, motori e dispositivi a induzione.

Se assemblato correttamente, un nucleo magnetico può creare correnti magnetiche molto forti e concentrate. Esistono cinque fattori di base che determinano l'efficacia di un nucleo magnetico. Quando tutte e cinque le condizioni sono soddisfatte, nuclei magnetici estremamente potenti possono migliorare i campi magnetici creati dall'elettricità e dai magneti permanenti.

I cinque fattori principali nella progettazione del nucleo magnetico sono la forma geometrica, l'intercapedine d'aria, le proprietà dei metalli del nucleo, la temperatura operativa e la laminazione. La forma e il traferro del nucleo magnetico influenzano il percorso del campo magnetico. Le proprietà del metallo e la temperatura operativa influiscono sul modo in cui il campo magnetico è concentrato e su come il nucleo stesso reagisce alle forze magnetiche. La laminazione del nucleo influenza ulteriormente i percorsi magnetici e la concentrazione eliminando le correnti parassite, che potrebbero interrompere i tipici campi magnetici o causare un eccesso di calore.

Mentre un nucleo magnetico potrebbe, per definizione, essere qualsiasi pezzo di metallo ferroso avvolto in filo, ci sono alcune forme di base che vengono utilizzate principalmente in applicazioni industriali. Queste forme includono l'anima cilindrica diritta, l'anima I, l'anima C o U, l'anima E, l'anima pentola, l'anima toroidale, l'anima ad anello e l'anima planare. Ognuna di queste forme offre proprietà specifiche di concentrazione del campo magnetico. Queste forme di nucleo magnetico possono essere utilizzate con un buon vantaggio, a volte aumentando il campo magnetico di una bobina di oltre 1.000 volte il campo magnetico iniziale delle bobine.

In alcuni casi, il nucleo magnetico è soggetto a perdita di energia durante il funzionamento, a causa delle proprietà del metallo da cui è composto. Nei casi in cui una corrente magnetica deve essere commutabile, la formazione di un campo magnetico permanente da parte del nucleo potrebbe rivelarsi dannosa. Ad esempio, un nucleo di trasformatore elettrico che viene magnetizzato in modo permanente può essere reso inutilizzabile per il suo compito. Questo magnetismo indesiderato si chiama isteresi e può essere eluso dall'uso di metalli con nucleo magnetico con un punto di isteresi inferiore. Tali metalli sono noti come metalli teneri e comprendono ferro dolce e acciaio al silicio laminato.