¿Qué es un núcleo magnético y cuál es su función?

Un núcleo magnético es un componente clave utilizado en dispositivos eléctricos y electrónicos para mejorar y dirigir campos magnéticos. Por lo general, está hecho de materiales ferromagnéticos, como hierro, ferrita, acero de silicio, aleaciones amorfas o metales nanocristalinos. Estos materiales tienen una alta permeabilidad magnética, lo que significa que permiten que las líneas de fuerza magnéticas (flujo magnético) pasen a través de ellos fácilmente.
Núcleos magnéticos se encuentran en una amplia gama de dispositivos que incluyen transformadores, inductores, estranguladores, electromagnets, motores eléctricos y generadores. Su objetivo principal es concentrar los campos magnéticos, aumentar la eficiencia y reducir las pérdidas de energía en los sistemas electromagnéticos.

Funciones de un núcleo magnético
1. Concentrando el flujo magnético
La función más fundamental de un núcleo magnético es concentrarse y guiar el flujo magnético creado por una bobina de cable. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de una bobina de alambre, genera un campo magnético. Un núcleo magnético colocado dentro de la bobina sirve como una ruta de baja retrelación para este campo magnético, lo que permite que el flujo magnético sea más enfocado y potente.

2. Aumento de inductancia
Los núcleos magnéticos aumentan la inductancia de una bobina al aumentar el flujo magnético para una corriente dada. Esto permite que la bobina almacene más energía en su campo magnético, lo cual es especialmente importante en componentes como inductores y transformadores. Una mayor inductancia conduce a un mejor almacenamiento de energía y capacidades mejoradas de filtrado o transferencia de energía.

3. Mejora de la eficiencia
Los núcleos magnéticos ayudan a minimizar las pérdidas de energía. En los transformadores e inductores, un núcleo magnético adecuadamente elegido reduce el flujo de fugas y enfoca el campo magnético donde más se necesita. También ayuda a reducir la interferencia electromagnética (EMI), haciendo que el dispositivo sea más estable y eficiente.

4. Control de saturación magnética
Cada material de núcleo magnético tiene un punto de saturación, donde ya no puede transportar más flujo magnético. El buen diseño implica elegir un material central con las características de saturación correctas para evitar la degradación del rendimiento. Los núcleos permiten un mejor control sobre cómo ocurre la saturación magnética en un sistema.

5. Habilitando la miniaturización
Al aumentar la eficiencia magnética de un dispositivo, los núcleos magnéticos permiten que los componentes sean más pequeños y más ligeros, al tiempo que logran el mismo rendimiento. Esto es crítico en la electrónica moderna, donde el espacio es limitado y las demandas de rendimiento son altas.

Materiales utilizados para núcleos magnéticos
Ferrita: utilizado para aplicaciones de alta frecuencia; tiene bajas pérdidas de corriente de Eddy.
Silicon Steel: común en transformadores de potencia; Ofrece alta permeabilidad magnética y baja pérdida de histéresis.
Metal amorfo: Excelente para transformadores de ahorro de energía debido a la baja pérdida de núcleo.
Nanocrystalline: ofrece un rendimiento superior en aplicaciones de alta frecuencia con pérdidas muy bajas.

Aplicaciones de núcleos magnéticos
Transformadores: para la conversión de voltaje y el aislamiento.
Inductores: para almacenamiento de energía y filtrado en suministros de alimentación.
Motores y generadores: para canalizar campos magnéticos y mejorar el par o la potencia de salida.
Electromagnets: para generar campos magnéticos fuertes y controlables.