JP2000124022A - 低損失酸化物磁性材料 - Google Patents

低損失酸化物磁性材料

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JP2000124022A
JP2000124022A JP10313997A JP31399798A JP2000124022A JP 2000124022 A JP2000124022 A JP 2000124022A JP 10313997 A JP10313997 A JP 10313997A JP 31399798 A JP31399798 A JP 31399798A JP 2000124022 A JP2000124022 A JP 2000124022A
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loss
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magnetic material
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Koichi Kondo
幸一 近藤
Tatsuya Chiba
龍矢 千葉
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets 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
    • H01F1/34Magnets 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
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, 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Fe2344.5〜49.8mol
%、NiO10.5〜25.5mol%、ZnO20.0
〜35.0mol%、及び残部をCuOとし、副成分
を、La23、Ce23、Pr23、Nd23、Sm2
3、Eu23、Gd23およびTb23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

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0006】Mn−Zn系フェライトは、一般に、Fe
23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
2+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、Fe23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。
【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。
【0010】すなわち、Fe23、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Fe23 44.5〜49.8mol% 、NiO1
0.5〜25.5mol%、ZnO20.0〜35.0mo
l%、残部CuOとし、副成分を、La23、Ce
23、Pr23、Nd23、Sm23、Eu23、Gd
23およびTb23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。
【0012】Fe23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。Fe23
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。
【0014】La23、Ce23、Pr23、Nd
23、Sm23、Eu23、Gd23およびTb23
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La23、Ce23、Pr23、Nd23、Sm
23、Eu23、Gd23およびTb23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、La23、Ce23、P
23、Nd23、Sm23、Eu23、Gd23およ
びTb23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%Fe23、20.0〜35.0mol%ZnO、残部
NiOまたはCuOであれば、副成分が0〜5.0mo
l%La23、Ce23、Pr23、Nd23、Sm2
3、Eu23、Gd23またはTb23(0を含ま
ず)、La23、Ce23、Pr23、Nd23、Sm
23、Eu23、Gd23またはTb23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Fe2344.5
〜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
La23、Ce23、Pr23、Nd23、Sm23
Eu23、Gd23およびTb23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。
【0018】
【実施例】(実施例1)Fe23、NiO、ZnO、C
uOおよび、La23、Ce23、Pr23、Nd
23、Sm23、Eu23、Gd23またはTb23
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La23、Ce23、P
23、Nd23、Sm23、Eu23、Gd23また
はTb23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、Ce23量とFe23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。Ce23以外のLa23、Pr23、Nd23、S
23、Eu23、Gd23またはTb23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Ce23添加
効果を示す。NiOおよびZnO量に関わらずCe23
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。Ce23以外のLa23、Pr23
Nd23、Sm23、Eu23、Gd23またはTb2
3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、Fe23およびNiO
量を変えた場合の諸特性に及ぼすCe23添加効果を示
す。Fe23量が49.8mol%以下の場合は、Ce2
3の添加によりμiは増加し、Pcvは低下してい
る。Fe23量が49.8mol%を超えると、Ce2
3を添加する、しないに関わらず、ρが著しく低下す
る。Ce23以外のLa23、Pr23、Nd23、S
23、Eu23、Gd23またはTb23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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分Fe2344.5〜49.8mol
    % 、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、La23、Ce
    23、Pr23、Nd23、Sm23、Eu23、Gd
    23およびTb23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。
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