I nuclei magnetici sono pezzi di metallo ferroso altamente permeabili che vengono solitamente avvolti con una bobina di filo e utilizzati nella produzione di dispositivi meccanici o magnetici. A causa dell’elevata permeabilità del nucleo metallico, è in grado di concentrare le linee del campo magnetico al suo interno, 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 intense e concentrate. Ci sono cinque fattori fondamentali che determinano l’efficacia di un nucleo magnetico. Quando tutte e cinque le condizioni sono soddisfatte, nuclei magnetici estremamente potenti possono aumentare i campi magnetici creati dall’elettricità e dai magneti permanenti.
I cinque fattori principali nella progettazione del nucleo magnetico sono la forma geometrica, il traferro, le proprietà dei metalli del nucleo, la temperatura di esercizio e la laminazione. La forma e il traferro del nucleo magnetico influenzano il percorso del campo magnetico. Le proprietà del metallo e la temperatura di esercizio hanno un effetto su come il campo magnetico è concentrato e su come il nucleo stesso reagisce alle forze magnetiche. La laminazione del nucleo influisce ulteriormente sui percorsi magnetici e sulla concentrazione eliminando le correnti parassite, che potrebbero disturbare i campi magnetici tipici o causare un accumulo di calore eccessivo.
Mentre un nucleo magnetico potrebbe, per definizione, essere qualsiasi pezzo di metallo ferroso avvolto in un filo, ci sono alcune forme di base che sono prevalentemente utilizzate nelle applicazioni industriali. Queste forme includono il nucleo cilindrico diritto, il nucleo I, il nucleo C o U, il nucleo E, il nucleo piatto, il nucleo toroidale, il nucleo ad anello e il nucleo planare. Ognuna di queste forme fornisce proprietà specifiche di concentrazione del campo magnetico. Queste forme del nucleo magnetico possono essere utilizzate con buoni vantaggi, 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 perdite di energia durante il funzionamento, a causa delle proprietà del metallo di 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 un trasformatore elettrico che diventa permanentemente magnetizzato può essere reso inutilizzabile per il suo compito. Questo magnetismo indesiderato è chiamato isteresi e può essere aggirato mediante l’uso di metalli del nucleo magnetico con un punto di isteresi inferiore. Tali metalli sono noti come metalli dolci e comprendono ferro dolce e acciaio al silicio laminato.