Transformadores elétricos ficarão 10 vezes menores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/04/2016

Ilustração do processo (em cima) e peças prontas para serem utilizadas em transformadores (embaixo).
[Imagem: Todd Monson/Laboratórios Sandia]

Processo transformado

Um novo processo para produzir um material magnético de alto desempenho deverá permitir a fabricação de transformadores de alta frequência mais leves, menores, mais baratos, com melhor desempenho e com menor risco de explosões.

Os transformadores são uma peça chave da rede de distribuição de energia, mas equipamentos mais eficientes e menores são necessários para a adoção generalizada das energias renováveis.

A nova técnica produz nitreto de ferro (γ'-Fe4N) moendo o ferro em um moinho de bolas em uma atmosfera de nitrogênio líquido e depois amônia. O nitreto de ferro em pó então se consolida por meio de uma técnica de baixa temperatura chamada sinterização assistida por campo (FAST: Field-Assisted Sintering Technique), formando um material sólido já no formato final para utilização.

Isto permite fabricar núcleos de transformadores a partir da matéria-prima bruta em questão de minutos, sem decompor os nitretos de ferro, como acontece sob as temperaturas elevadas utilizadas na sinterização convencional.

Nitreto de ferro gama

Até hoje, a fase γ' (gama linha) do nitreto de ferro só havia sido sintetizada na forma de películas finas, com dimensões nanométricas, ainda assim usando ambientes de alto vácuo ou como inclusões em outros materiais. Por isso, o material nunca foi integrado em um dispositivo real.

"[A técnica] FAST permite a conformação de peças, o que significa que os pós de nitreto de ferro podem ser sinterizados diretamente em peças com tamanhos perfeitamente dimensionados, como núcleos de transformadores, que não necessitarão de qualquer usinagem," disse Todd Monson, dos Laboratórios Sandia, nos EUA.

Devido às suas propriedades magnéticas, os transformadores de nitreto de ferro podem ser muito mais compactos e mais leves do que os transformadores tradicionais, com melhor capacidade de potência e maior eficiência. Além disso, eles vão exigir apenas refrigeração a ar, e não a óleo, como os atuais.