Los núcleos de los transformadores se construyen principalmente con materiales magnéticos blandos elegidos para minimizar las pérdidas (histéresis y corrientes parásitas) y proporcionar una alta permeabilidad. Los materiales más comunes utilizados en los transformadores modernos son aceros laminados al silicio (tanto de grano orientado como no orientado), metales amorfos, aleaciones nanocristalinas y ferritas para aplicaciones de alta frecuencia. Cada material tiene propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas específicas que lo hacen adecuado para diferentes rangos de voltaje, potencia y frecuencia.
GOES es el material elegido para núcleos de transformadores de distribución y potencia de alta eficiencia que funcionan a 50/60 Hz. Está laminado en frío y tratado térmicamente para alinear los granos en la dirección de laminado, lo que reduce significativamente la pérdida por histéresis a lo largo de esa orientación. GOES se suministra en forma de laminaciones delgadas (normalmente de 0,23 mm o menos) con un revestimiento aislante para reducir las corrientes parásitas.
NOES tiene propiedades magnéticas isotrópicas y se usa comúnmente cuando la dirección del flujo magnético cambia dentro del núcleo, como en máquinas rotativas o ciertas geometrías de transformadores. También está disponible en laminaciones delgadas para minimizar las pérdidas por remolinos y es menos costoso que GOES.
Los metales amorfos (vidrios metálicos) y las aleaciones nanocristalinas ofrecen pérdidas en el núcleo mucho menores que los aceros al silicio convencionales, lo que los hace ideales para transformadores de distribución energéticamente eficientes y aplicaciones especializadas. Por lo general, se suministran en forma de cintas finas y se enrollan o apilan en núcleos. El costo y la fragilidad mecánica son compensaciones a considerar.
Para transformadores de alta frecuencia (kHz a MHz), las ferritas (MnZn o NiZn) son comunes debido a la baja pérdida por corrientes parásitas a altas frecuencias y a una permeabilidad razonable. En algunos diseños donde se requieren trayectorias de flujo tridimensionales o formas mecánicas específicas se utilizan hierro en polvo o compuestos magnéticos blandos (SMC).
La geometría del núcleo afecta la longitud del camino magnético, la distribución del flujo, la reactancia de fuga y la capacidad de fabricación. Los tipos de construcción comunes incluyen núcleos laminados apilados, núcleos enrollados (de cinta) y núcleos toroidales. La elección de la geometría depende de la aplicación (potencia frente a alta frecuencia), las limitaciones de espacio y los objetivos de rendimiento.
Los transformadores de potencia de baja frecuencia suelen utilizar núcleos laminados perforados a partir de láminas de acero al silicio y apilados en formas como EE, EI o tipos de carcasa. Las laminaciones reducen las corrientes parásitas porque cada lámina delgada está aislada de la siguiente. Los núcleos laminados son mecánicamente simples y económicos para transformadores medianos y grandes.
Núcleos toroidales (ring shapes) offer low leakage flux and compact design, often improving efficiency and reducing audible noise. They are commonly made from wound strip of GOES, amorphous ribbon, or ferrite (for smaller, high-frequency units). Winding on a toroid requires special equipment but yields excellent electromagnetic performance.
Los núcleos amorfos y nanocristalinos generalmente se producen enrollando cintas delgadas en los núcleos y recociéndolos para aliviar las tensiones. Este método se utiliza para transformadores de distribución altamente eficientes y electrónica de potencia especializada.
La construcción de un núcleo de transformador requiere un control mecánico y de proceso cuidadoso para preservar las propiedades magnéticas y minimizar las pérdidas. Los pasos típicos y los parámetros críticos se enumeran a continuación.
Los ingenieros seleccionan un material central en función de la frecuencia, los objetivos de eficiencia, el costo, las limitaciones mecánicas, los límites de tamaño/peso y el rendimiento térmico. La siguiente lista de verificación cubre las consideraciones prácticas más importantes.
| Material | Frecuencia típica | Fortalezas | Limitaciones |
| Acero al silicio de grano orientado (GOES) | 50–60 Hz | Pérdida del núcleo muy baja en la dirección de rodadura; alta eficiencia | Debe alinear el fundente con la dirección de la fibra; mas caro |
| Acero al silicio no orientado (NOES) | 50–400 Hz | Buenas propiedades magnéticas de uso general; menor costo | Pérdidas mayores que GOES para núcleos de transformadores de potencia |
| metal amorfo | 50–60 Hz | Pérdida de núcleo ultrabaja; excelente ahorro de energía | Mayor costo de material; manejando la fragilidad |
| Nanocristalino | Hasta kHz (baja pérdida) | Pérdidas muy bajas y alta permeabilidad. | Caro; fabricación especializada |
| Ferrito | kHz–MHz | Baja pérdida por remolinos a alta frecuencia; rendimiento estable | Densidad de flujo de baja saturación; frágil |
La aplicación del material del núcleo y las prácticas de construcción correctas reduce las pérdidas, el ruido audible y mejora la longevidad del transformador. A continuación se presentan consejos prácticos para implementar en el diseño y el mantenimiento:
Al especificar o comprar núcleos, asegúrese de que se incluya lo siguiente en la oferta técnica: calidad del material y certificados de prueba de fábrica, espesor y tolerancia de la laminación, tipo de revestimiento aislante, pérdida (W) y corriente magnetizante a voltaje nominal, dimensiones mecánicas, procedimientos de recocido y manipulación, y cualquier clase de eficiencia requerida o cumplimiento normativo.