JP2000124022A - 低損失酸化物磁性材料 - Google Patents
低損失酸化物磁性材料Info
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のNi−Zn系フェライトと比較して磁
気的損失が小さく、初透磁率(μi)が大きく、キュリ
ー温度(Tc)、飽和磁束密度(Bs)、および比抵抗
(ρ)の変化も、実用上、無視できる範囲の低損失酸化
物磁性材料を得る。 【解決手段】 主成分Fe2O344.5〜49.8mol
%、NiO10.5〜25.5mol%、ZnO20.0
〜35.0mol%、及び残部をCuOとし、副成分
を、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2
O3、Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3のうち、少な
くとも1種類以上を0〜5.0mol%(但し、0を含
まず)とすることを特徴とする低損失酸化物磁性材料を
提供する。
気的損失が小さく、初透磁率(μi)が大きく、キュリ
ー温度(Tc)、飽和磁束密度(Bs)、および比抵抗
(ρ)の変化も、実用上、無視できる範囲の低損失酸化
物磁性材料を得る。 【解決手段】 主成分Fe2O344.5〜49.8mol
%、NiO10.5〜25.5mol%、ZnO20.0
〜35.0mol%、及び残部をCuOとし、副成分
を、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2
O3、Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3のうち、少な
くとも1種類以上を0〜5.0mol%(但し、0を含
まず)とすることを特徴とする低損失酸化物磁性材料を
提供する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源トランスまた
はチョークコイル用フェライトコア等の材料に好適な酸
化物磁性材料に関するものである。
はチョークコイル用フェライトコア等の材料に好適な酸
化物磁性材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電源用トランス材料としては、主に比較
的飽和磁束密度が高く電力損失が小さいMn−Zn系フ
ェライトが用いられている。Mn−Zn系フェライト
は、直流比抵抗が101〜103Ωcmと低い。そこで、
短絡等の不具合を無くすため、通常、これらの磁芯にボ
ビンを介して巻線を行っており、ボビンは、小型化、軽
量化、および低コスト化を進める上での障害となってい
る。
的飽和磁束密度が高く電力損失が小さいMn−Zn系フ
ェライトが用いられている。Mn−Zn系フェライト
は、直流比抵抗が101〜103Ωcmと低い。そこで、
短絡等の不具合を無くすため、通常、これらの磁芯にボ
ビンを介して巻線を行っており、ボビンは、小型化、軽
量化、および低コスト化を進める上での障害となってい
る。
【0003】一方、Ni−Zn系フェライトは、一般
に、直流比抵抗が106〜1010Ωcmと高く、巻線を
する際にボビンを必要としないので、小型化、軽量化の
点では有利であった。
に、直流比抵抗が106〜1010Ωcmと高く、巻線を
する際にボビンを必要としないので、小型化、軽量化の
点では有利であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ni−Zn系
フェライトは、 電力損失がMn−Zn系フェライトに
比べて著しく高いという問題点がある。そのため、電源
用トランス材料として使用する場合、発熱、温度上昇に
対して考慮した設計を行う必要があった。
フェライトは、 電力損失がMn−Zn系フェライトに
比べて著しく高いという問題点がある。そのため、電源
用トランス材料として使用する場合、発熱、温度上昇に
対して考慮した設計を行う必要があった。
【0005】フェライトの磁気損失(以後、Pcvと略
称する)は、ヒステリシス損失、渦電流損失、および残
留損失からなる。Ni−Zn系フェライトは、一般に、
直流比抵抗が106〜1010Ωcmと高く、渦電流損失
は無視できるほど小さい。ヒステリシス損失は、磁気異
方性により発生する損失である。磁気異方性のうち、結
晶磁気異方性は、結晶磁気異方性定数(以後、K1と略
称する)の絶対値の大小で表される。
称する)は、ヒステリシス損失、渦電流損失、および残
留損失からなる。Ni−Zn系フェライトは、一般に、
直流比抵抗が106〜1010Ωcmと高く、渦電流損失
は無視できるほど小さい。ヒステリシス損失は、磁気異
方性により発生する損失である。磁気異方性のうち、結
晶磁気異方性は、結晶磁気異方性定数(以後、K1と略
称する)の絶対値の大小で表される。
【0006】Mn−Zn系フェライトは、一般に、Fe
2O3が50mol%以上含まれるため、負のK1を発生
すると考えられているMn2+とFe3+に加えて、正のK
1を発生すると考えられているFe2+が存在する。その
ため、正負が互いにうち消し合って、K1の絶対値を小
さくしていると考えられている。また、それに伴ってF
e2+とFe3+の間でホッピング伝導が起こり、比抵抗は
低下する。
2O3が50mol%以上含まれるため、負のK1を発生
すると考えられているMn2+とFe3+に加えて、正のK
1を発生すると考えられているFe2+が存在する。その
ため、正負が互いにうち消し合って、K1の絶対値を小
さくしていると考えられている。また、それに伴ってF
e2+とFe3+の間でホッピング伝導が起こり、比抵抗は
低下する。
【0007】一方、Ni−Zn系フェライトは、一般
に、Fe2O3量は50mol%以下であり、Fe2+が存
在しないため、K1の絶対値が大きく、ヒステリシス損
失が大きいと考えられている。
に、Fe2O3量は50mol%以下であり、Fe2+が存
在しないため、K1の絶対値が大きく、ヒステリシス損
失が大きいと考えられている。
【0008】すなわち、本発明の課題は、従来のNi−
Zn系フェライトと比較して、磁気的損失が小さい、か
つ、初透磁率(μi)が大きい低損失酸化物磁性材料で
あって、一方、キュリー温度(Tc)、飽和磁束密度
(Bs)、および比抵抗(ρ)の変化は、従来のNi−
Zn系フェライトと比較して、実用上、無視できる程度
である低損失酸化物磁性材料を提供することである。
Zn系フェライトと比較して、磁気的損失が小さい、か
つ、初透磁率(μi)が大きい低損失酸化物磁性材料で
あって、一方、キュリー温度(Tc)、飽和磁束密度
(Bs)、および比抵抗(ρ)の変化は、従来のNi−
Zn系フェライトと比較して、実用上、無視できる程度
である低損失酸化物磁性材料を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明では、以下の組成の低損失酸化物磁性材料
を提供するものである。
めに、本発明では、以下の組成の低損失酸化物磁性材料
を提供するものである。
【0010】すなわち、Fe2O3、NiO、ZnO、C
uOを主成分とする低損失酸化物磁性材料であって、主
成分をFe2O3 44.5〜49.8mol% 、NiO1
0.5〜25.5mol%、ZnO20.0〜35.0mo
l%、残部CuOとし、副成分を、La2O3、Ce
2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd
2O3およびTb2O3のうち、少なくとも1種類以上を0
〜5.0mol%(但し、0を含まず)とすることを特
徴とする低損失酸化物磁性材料を提供する。
uOを主成分とする低損失酸化物磁性材料であって、主
成分をFe2O3 44.5〜49.8mol% 、NiO1
0.5〜25.5mol%、ZnO20.0〜35.0mo
l%、残部CuOとし、副成分を、La2O3、Ce
2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd
2O3およびTb2O3のうち、少なくとも1種類以上を0
〜5.0mol%(但し、0を含まず)とすることを特
徴とする低損失酸化物磁性材料を提供する。
【0011】本発明品は、従来のNi−Zn系フェライ
トと比較して、磁気的損失が小さく、初透磁率(μi)
が大きく、キュリー温度(Tc)、飽和磁束密度(B
s)、および比抵抗(ρ)の変化も、実用上、無視でき
る程度である。μiおよびPcvが改善される原因は明
らかではないが、μiの温度特性がセカンダリーピーク
を有することから判断して、La3+、Ce3+、Pr3+、
Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+またはTb3+が、正の
K1を発生し、Fe3+またはNi2+が発生する負のK1
と打ち消し合って、結晶磁気異方性を低減している可能
性がある。
トと比較して、磁気的損失が小さく、初透磁率(μi)
が大きく、キュリー温度(Tc)、飽和磁束密度(B
s)、および比抵抗(ρ)の変化も、実用上、無視でき
る程度である。μiおよびPcvが改善される原因は明
らかではないが、μiの温度特性がセカンダリーピーク
を有することから判断して、La3+、Ce3+、Pr3+、
Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+またはTb3+が、正の
K1を発生し、Fe3+またはNi2+が発生する負のK1
と打ち消し合って、結晶磁気異方性を低減している可能
性がある。
【0012】Fe2O3量を44.5mol%以上とした
のは、44.5mol%よりも少ないと、μiが著しく
低下し、Pcvが著しく増大するためである。Fe2O3
量を49.8mol%以下としたのは、49.8mol%
を超えると、比抵抗が著しく低下するためである。
のは、44.5mol%よりも少ないと、μiが著しく
低下し、Pcvが著しく増大するためである。Fe2O3
量を49.8mol%以下としたのは、49.8mol%
を超えると、比抵抗が著しく低下するためである。
【0013】ZnO量を20.0mol%以上としたの
は、20.0mol%より少ないと、Pcvが著しく低
下するためである。ZnO量を35.0mol%以下と
したのは、35.0mol%を超えると、BsおよびT
cが著しく低下するためである。
は、20.0mol%より少ないと、Pcvが著しく低
下するためである。ZnO量を35.0mol%以下と
したのは、35.0mol%を超えると、BsおよびT
cが著しく低下するためである。
【0014】La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd
2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3の
うち、少なくとも1種類以上の総量を0mol%以上
(0を含まず)としたのは、Ni−Zn系フェライト中
にLa2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm
2O3、Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3のうち、少な
くとも1種類を微量添加することは、一般的ではない
が、微量であっても、損失を低減する効果があることを
見い出したからである。また、La2O3、Ce2O3、P
r2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3およ
びTb2O3のうち、少なくとも1種類以上を総量で5.
0mol%以下としたのは、5.0mol%を超える
と、μiが著しく低下し、Pcvが著しく増大するため
である。
2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3の
うち、少なくとも1種類以上の総量を0mol%以上
(0を含まず)としたのは、Ni−Zn系フェライト中
にLa2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm
2O3、Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3のうち、少な
くとも1種類を微量添加することは、一般的ではない
が、微量であっても、損失を低減する効果があることを
見い出したからである。また、La2O3、Ce2O3、P
r2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3およ
びTb2O3のうち、少なくとも1種類以上を総量で5.
0mol%以下としたのは、5.0mol%を超える
と、μiが著しく低下し、Pcvが著しく増大するため
である。
【0015】また、主成分組成が44.5〜49.8mo
l%Fe2O3、20.0〜35.0mol%ZnO、残部
NiOまたはCuOであれば、副成分が0〜5.0mo
l%La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2
O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3(0を含ま
ず)、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm
2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3は、これらの
酸化物のうち、少なくとも1種類以上を含んでいれば、
複合添加しても、同様の効果が得られる。
l%Fe2O3、20.0〜35.0mol%ZnO、残部
NiOまたはCuOであれば、副成分が0〜5.0mo
l%La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2
O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3(0を含ま
ず)、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm
2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3は、これらの
酸化物のうち、少なくとも1種類以上を含んでいれば、
複合添加しても、同様の効果が得られる。
【0016】即ち、本発明は、主成分Fe2O344.5
〜49.8mol% 、NiO10.5〜25.5mol
%、ZnO20.0〜35.0mol%、及び残部をCu
Oとする低損失酸化物磁性材料において、副成分として
La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、
Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3のうち、少なくとも
1種類以上を0〜5.0mol%(但し、0を含まず)
含む低損失酸化物磁性材料である。
〜49.8mol% 、NiO10.5〜25.5mol
%、ZnO20.0〜35.0mol%、及び残部をCu
Oとする低損失酸化物磁性材料において、副成分として
La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、
Eu2O3、Gd2O3およびTb2O3のうち、少なくとも
1種類以上を0〜5.0mol%(但し、0を含まず)
含む低損失酸化物磁性材料である。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下、実施例を用いて説明する。
下、実施例を用いて説明する。
【0018】
【実施例】(実施例1)Fe2O3、NiO、ZnO、C
uOおよび、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd
2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3の
中から、それぞれ表1、表2に示す組成となるように秤
量し、湿式で20分間混合し、乾燥・造粒後、800℃
の大気中で仮焼し、得られた粉末を湿式で120分間粉
砕し、乾燥・造粒し、プレスした。その後、大気中で1
100℃で120分間焼成した。そして、得られた焼結
体(寸法:15mmφ−10mmφ−5mm)のPc
v、μi、Bs、ρおよびTcを測定した。
uOおよび、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd
2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3の
中から、それぞれ表1、表2に示す組成となるように秤
量し、湿式で20分間混合し、乾燥・造粒後、800℃
の大気中で仮焼し、得られた粉末を湿式で120分間粉
砕し、乾燥・造粒し、プレスした。その後、大気中で1
100℃で120分間焼成した。そして、得られた焼結
体(寸法:15mmφ−10mmφ−5mm)のPc
v、μi、Bs、ρおよびTcを測定した。
【0019】表1には、各発明品と従来品の組成を示
し、表2には、諸特性に及ぼすLa2O3、Ce2O3、P
r2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3また
はTb2O3添加効果を、添加量が0.5mol%の場合
について示す。発明品1〜8は、従来品1と比較して、
μiが増加し、Pcvが低下し、Tc、Bsおよびρの
変化も、従来品1と比較して、実用上、無視できる程度
である。
し、表2には、諸特性に及ぼすLa2O3、Ce2O3、P
r2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3また
はTb2O3添加効果を、添加量が0.5mol%の場合
について示す。発明品1〜8は、従来品1と比較して、
μiが増加し、Pcvが低下し、Tc、Bsおよびρの
変化も、従来品1と比較して、実用上、無視できる程度
である。
【0020】
【表1】
【0021】 (Pcvは50kHz−1500G、80℃の値)
【0022】(実施例2)表3には、各発明品、従来
品、比較品の組成を示し、表4には、NiO、ZnO、
およびCuO量を一定とし、Ce2O3量とFe2O3量を
変えた場合の諸特性を示す。発明品9,2,10、およ
び11は、従来品1と比較して、μiが増加し、Pcv
が低下し、Tc、Bsおよびρの変化も、従来品1と比
較して、実用上、無視できる程度である。比較品1は、
従来品1と比べて、μiが低下し、損失が増大してい
る。Ce2O3以外のLa2O3、Pr2O3、Nd2O3、S
m2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3でも、同様
の効果が得られる。
品、比較品の組成を示し、表4には、NiO、ZnO、
およびCuO量を一定とし、Ce2O3量とFe2O3量を
変えた場合の諸特性を示す。発明品9,2,10、およ
び11は、従来品1と比較して、μiが増加し、Pcv
が低下し、Tc、Bsおよびρの変化も、従来品1と比
較して、実用上、無視できる程度である。比較品1は、
従来品1と比べて、μiが低下し、損失が増大してい
る。Ce2O3以外のLa2O3、Pr2O3、Nd2O3、S
m2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3でも、同様
の効果が得られる。
【0023】
【0024】 (Pcvは50kHz−1500G、80℃の値)
【0025】(実施例3)表5には、各発明品と従来
品、比較品の組成を示し、また、表6には、NiOおよ
びZnO量を変えた場合の諸特性に及ぼすCe2O3添加
効果を示す。NiOおよびZnO量に関わらずCe2O3
の添加によりμiは増加し、Pcvは低下しているが、
比較品2は、発明品12,2,13、および14に比べ
て、Pcvが著しく大きい。また、比較品3は、発明品
12,2,13、および14に比べて、BsおよびTc
が著しく小さい。Ce2O3以外のLa2O3、Pr2O3、
Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2
O3でも同様の効果が得られる。
品、比較品の組成を示し、また、表6には、NiOおよ
びZnO量を変えた場合の諸特性に及ぼすCe2O3添加
効果を示す。NiOおよびZnO量に関わらずCe2O3
の添加によりμiは増加し、Pcvは低下しているが、
比較品2は、発明品12,2,13、および14に比べ
て、Pcvが著しく大きい。また、比較品3は、発明品
12,2,13、および14に比べて、BsおよびTc
が著しく小さい。Ce2O3以外のLa2O3、Pr2O3、
Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2
O3でも同様の効果が得られる。
【0026】
【表5】
【0027】
【表6】
【0028】(実施例4)表7には、発明品、従来品、
比較品の組成を示し、表8には、Fe2O3およびNiO
量を変えた場合の諸特性に及ぼすCe2O3添加効果を示
す。Fe2O3量が49.8mol%以下の場合は、Ce2
O3の添加によりμiは増加し、Pcvは低下してい
る。Fe2O3量が49.8mol%を超えると、Ce2O
3を添加する、しないに関わらず、ρが著しく低下す
る。Ce2O3以外のLa2O3、Pr2O3、Nd2O3、S
m2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3でも、同様
の効果が得られる。
比較品の組成を示し、表8には、Fe2O3およびNiO
量を変えた場合の諸特性に及ぼすCe2O3添加効果を示
す。Fe2O3量が49.8mol%以下の場合は、Ce2
O3の添加によりμiは増加し、Pcvは低下してい
る。Fe2O3量が49.8mol%を超えると、Ce2O
3を添加する、しないに関わらず、ρが著しく低下す
る。Ce2O3以外のLa2O3、Pr2O3、Nd2O3、S
m2O3、Eu2O3、Gd2O3またはTb2O3でも、同様
の効果が得られる。
【0029】
【0030】 (Pcvは50kHz−1500G、80℃の値)
【0031】図1に、発明品および従来品のPcvの温
度特性を示す。測定温度範囲でPcvは、発明品が従来
品を下回っている。
度特性を示す。測定温度範囲でPcvは、発明品が従来
品を下回っている。
【0032】図2に、発明品および従来品のμiの温度
特性を示す。測定温度範囲でμiは発明品が従来品を上
回っている。
特性を示す。測定温度範囲でμiは発明品が従来品を上
回っている。
【0033】
【発明の効果】以上、本発明によれば、従来のNi−Z
nフェライトと比較して、磁気損失(Pcv)が小さ
い、かつ、初透磁率(μi)が大きい低損失酸化物磁性
材料であって、一方、キュリー温度(Tc)、飽和磁束
密度(Bs)、および比抵抗(ρ)の変化は、従来のN
i−Znフェライトと比較して、実用上、無視できる程
度である低損失酸化物磁性材料を提供できるものであ
る。
nフェライトと比較して、磁気損失(Pcv)が小さ
い、かつ、初透磁率(μi)が大きい低損失酸化物磁性
材料であって、一方、キュリー温度(Tc)、飽和磁束
密度(Bs)、および比抵抗(ρ)の変化は、従来のN
i−Znフェライトと比較して、実用上、無視できる程
度である低損失酸化物磁性材料を提供できるものであ
る。
【図1】本発明の実施の形態による低損失酸化物磁性材
料と従来の酸化物磁性材料についてPcvの温度特性の
比較を示す図。
料と従来の酸化物磁性材料についてPcvの温度特性の
比較を示す図。
【図2】本発明の実施の形態による低損失酸化物磁性材
料と従来の酸化物磁性材料についてμiの温度特性の比
較を示す図。
料と従来の酸化物磁性材料についてμiの温度特性の比
較を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】 主成分Fe2O344.5〜49.8mol
% 、NiO10.5〜25.5mol%、ZnO20.0
〜35.0mol%、及び残部をCuOとする低損失酸
化物磁性材料において、副成分として、La2O3、Ce
2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd
2O3およびTb2O3のうち、少なくとも1種類以上を0
〜5.0mol%(但し、0を含まず)含むことを特徴
とする低損失酸化物磁性材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10313997A JP2000124022A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | 低損失酸化物磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10313997A JP2000124022A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | 低損失酸化物磁性材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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