JP2001044016A - 高飽和磁束密度フェライト材料及びこれを用いたフェライトコア - Google Patents
高飽和磁束密度フェライト材料及びこれを用いたフェライトコアInfo
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Abstract
以上の高抵抗、250 以上の高い透磁率を示す高飽和磁束
密度のNi-Zn 系フェライト材料を提供する。 【解決手段】Fe、Zn、Ni及びCuの酸化物を主成分とし、
それぞれFe2O3 、ZnO 、NiO 及びCuO 換算で、Fe2O3 48
〜50モル% 、CuO 3 モル% 以下、ZnO/NiO =0.6〜0.8
であて、副成分としてBi、V の酸化物を、それぞれBi2O
3 、V2O5換算で、上記主成分100 重量部に対し、0.05〜
0.2 重量部のBi2O3 と、0.05〜0.2 重量部のV2O5を含有
する。
Description
高透磁率及び高抵抗を示すフェライト材料、及びこれを
用いたフェライトコアに関する。
ター・変圧器・安定器・電磁石・ノイズ除去等のコアと
して広く使用されている。
等、バッテリー駆動の携帯機器の小型・薄型化の進展と
共に、これらの携帯機器に求められる電源も小型・薄型
化の要求が強くなっている。そこで、上記ノイズ除去用
のコアも小型化されることから大きな電流を流しにくく
なっており、体積が小さくても大きな電流を流すことの
出来るフェライト材料が求められ、飽和磁束密度の大き
いフェライト材料が望まれている。
き線を施してコイルとした場合に、巻き線に加える電流
を大きくするほど生じる磁束密度が大きくなるが、ある
一定値で飽和して、それ以上にはならないという特性が
ある。この時の磁束密度が飽和磁束密度(以下Bs値)で
あり、このBs値を超える範囲の電流を流すと発熱等の不
都合が生じてしまう。従って、Bs値が大きいほど大きな
電流を流すことが出来るのである。
いられるNi-Zn 系フェライトでは、Bs値は4500ガウス以
下と低いものであり、高いBsを示す金属磁性体、Mn-Zn
系フェライト材等では、その抵抗が低く、スイッチング
電源用チョークコイル用等に適用すると、コアに直接巻
き線したものは使用できない。
加えることによって特性を高めることも提案されている
(特開昭49-2092 号、特開昭49-2093 号、特公昭52-273
58号、特開平6-295811号公報等参照)が、いずれも上記
問題を解決するものではなかった。
え、室温で108 Ω・ cm以上の高抵抗、250 以上の高い
透磁率を示すような高飽和磁束密度のNi-Zn 系フェライ
ト材料を得ることを目的とする。
ェライト材料は、Fe、Zn、Ni及びCuの酸化物を主成分と
し、それぞれFe2O3 、ZnO 、NiO 及びCuO 換算で、Fe2O
3 48〜50モル%、CuO 3 モル%以下、且つZnO/NiO のモ
ル比0.60〜0.8 であり、上記主成分100 重量部に対し
て、副成分としてBi及びV の酸化物をそれぞれBi2O3 及
びV 2O5 換算で、Bi2O3 0.05〜0.2 重量部、V2O50.05〜
0.2 重量部を含有する事を特徴とする。
ライト材料において、主成分100 重量部に対し0.25重量
部以下のCoO を含有することを特徴とする。
が99〜99.99 重量%であり、平均結晶粒径が5 〜20μm
であり、焼結体密度が5.1g/cm3以上であることを特徴と
する。
高飽和磁束密度フェライト材料でもって所定形状になし
たことを特徴とする。
ト材料は、Ni-Zn-Cu系フェライトに対して、所定のBi2O
3 、V2O5及び必要に応じてCoO を添加すること、さらに
好ましくは所定の組成純度、平均結晶粒径そして、焼結
密度を満足することによって、Bs値が4500ガウス以上、
好適には4700ガウス以上となり、室温で108 Ω・ cm以
上の高抵抗、250 以上の高い透磁率を示す高飽和磁束密
度のフェライト材料を得られるようにしたものである。
囲とした理由は、以下の通りである。
が48モル%未満では、Bs値と透磁率が低下し、50モル%
を超えると抵抗値が低下するためである。
を超えると透磁率、Bs値が低下するためである。ただ
し、CuO は必須成分ではなく、透磁率、Bs値の向上のた
めには実質上含有させない方がよく、他方、抵抗値を1
08 Ω・ cm以上で安定させるためには含有させるのがよ
く、最適には1 〜2 モル%がよい。
6 未満では、透磁率が低下し、0.8を超えると、Bs値が
低下する為である。
2O3 は、焼結促進剤の作用を成す。即ち、上記主成分で
は、CuO の量が比較的少ない為、難焼結性であるが、焼
結促進剤としてBi2O3 を添加することによって、焼結性
を高めている。ここで、Bi2O3 添加量を0.05〜0.2 重量
部としたのは、0.05重量部未満では、焼結性が低下し、
0.2 重量部を超えるとBs値が低下する為である。
は、焼結密度を高くする作用を成し、V2O5の添加量を0.
05〜0.2 重量部としたのは、0.05重量部未満では、透磁
率が低下し、0.2 重量部を超えるとBs値が低下する。
は、さらにBsを高くすることを成し、CoO の添加量を0.
25重量部以下としたのは、0.25重量部を超えると透磁率
と抵抗値が低下するためである。
率と高いBsを同時に実現するために、高飽和磁束密度フ
ェライト材料の上記各成分の合計含有量を99〜99.99 重
量%とした。この数値に限定される理由は、99重量%未
満では、非磁性体の影響により、透磁率とBsを同時に高
くすることができない。一方、99.99 重量%を超える含
有量のものを得るには、原料精製上大変困難である為で
ある。
材料は上記各成分以外に、たとえば、MnO を0.15重量部
以下の範囲で、あるいはSiO2、Al2O3 、MgO 、CaO 、K2
O 、Cr2O3 、ZrO2等をいずれも0.05重量部未満の範囲で
含んでもよい。
と高いBsを同時にを実現するために、高飽和磁束密度フ
ェライト材料の平均結晶粒径が5 〜20μm とする。この
数値に限定される理由は、5 μm 未満では、透磁率、Bs
値を同時に高くすることが出来ない。一方、20μm を超
えるには、粉砕、成形、焼成において高度な技術が必要
となり、実用的でないからである。
以上とするのは、5.1g/cm3未満では、実効的な磁性体占
有率が低くなるため、透磁率、Bs値を同時に高くするこ
とが出来ないためである。
法は、上記範囲となる様に主成分の各原料を調合し、振
動ミル等で粉砕混合した後、仮焼し、この仮焼粉体に添
加成分を加え、ボールミルで粉砕した後、バインダーを
加えて造粒し、得られた粉体をプレス成形にて所定形状
に成形し、950 〜1400℃の範囲で焼成する事によって得
られる。
ト材料を用いてフェライトコアを形成したことを特徴と
する。
(a) に示すようなリング状のトロイダルコア1、あるい
は、図1(b) に示すようなボビン状コア2とすれば良
く、それぞれ巻き線部1a、2aに巻き線を施す事によって
コイルとすることができる。
は、特に、DC-DC コンバーター等、各種電気の電源のト
ランス等やノイズ除去用のチョークコイル等に好適に使
用することが出来る。
成る主成分を振動ミルで混合した後、800 ℃〜950 ℃で
仮焼した。この仮焼粉体に表1に示す量のBi2O3 とV2O5
とCoO を添加し、ボールミルにて粉砕した後、所定のバ
インダーを加えて造粒し、圧縮成型して図1に示すトロ
イダルコア1の形状に成形し、この成形体を950 ℃〜14
00℃で焼成し、これによって試料No.1〜18を作製した。
で2 分した。○は1400℃以下でもって焼結する場合であ
り、×は1400℃を超える温度にまで高めることで焼結す
る場合である。なお、いずれの試料も平均結晶粒径は3
μm 以上で、焼結体の密度は5.0g/cm3以上であった。ま
た、上記各成分の合計含有量は、98重量%以上であっ
た。
これに線径0.2mm の被膜銅線を7ターン巻き付けて100k
Hzで初透磁率を測定した。次に、トロイダルコア1 に、
図2に示すように線径0.2mm の被膜銅線を用いて一次側
巻き線 100ターン、二次側巻き線4 を30ターン巻き付け
て、一次側巻き線3に電源5を、二次側巻き線4に磁束
計6をそれぞれ接続し、100Hz 、100 エルステッドの条
件でBs値を測定した。また、抵抗値は、JIS C-2141の規
格に添って測定を行った。
よりBi2O3 が0.05重量部未満のもの(No.6 〜8)では、焼
結性が悪い。一方、Bi2O3 が0.2 重量部を超えるもの(N
o.1〜3)では、Bs値が低かった。また、V2O5が0.05重量
部未満(No.1,4,6)では、透磁率が低く、0.2 重量部を超
えるもの(No.3,5,8)では、Bs値が低かった。また、CoO
が、0.25重量部を超えるもの(No.15,18)では、透磁率と
抵抗値が低かった。
重量部、V2O5の添加量を0.05〜0.2重量部とした本発明
の実施例(No.9 〜14,16,1)では、焼結性も良好で、透磁
率が250 以上と高くBs値も4500ガウス以上と高いことが
わかる。
本発明の実施例(No.13,14,16,17)では、Bs値が4700ガウ
ス以上とさらに高いことが分かった。
重量部、V2O5を0.1 重量部に固定し、他の主成分の組成
比を表2に示すように幾通りにも変化させ、その他の条
件を、上記実施例1と同様にしてトロイダルコア1の形
状をなす試料No.19 〜36を得た。
にして透磁率とBs値と抵抗を測定したところ、表2に示
すような結果が得られた。
未満のもの(No.19,20)では、Bs値が低かった。一方、Fe
2O3 が50モル%を超えるもの(No.22,23)は比抵抗が低か
った。また、CuO の含有量が、3 モル%を超えるもの(N
o.20,21,23) では、透磁率が低くかった。また、Zn/Ni
が0.60未満のもの(No.24) では、透磁率が低く、0.8を
超えるもの(No.25) では、Bs値が低かった。
/Ni のモル比、及び焼結密度が本発明内であるNo.26 〜36
は、透磁率が、250 以上で、抵抗も108 Ω・ cm以上、
且つBs値も4500ガウス以上と高いことが分かる。
Zn/Ni=0.7 とし、添加成分であるBi2O3 を0.1 重量部、
V2O5を0.1 重量部に固定し、CoO 添加量、各成分の合計
含有量、平均結晶粒径と焼結密度を表3に示すように変
化させて、その他条件は、上記実施例1と同様にしてト
ロイダルコア1の形状をなす試料No.37〜48を得た。
にして透磁率とBs値と抵抗を測定したところ、表3に示
すような結果が得られた。また、各試料の焼結密度はア
ルキメデス法によって測定した。
99.99 重量%であり、平均結晶粒径が5 〜20μm であ
り、焼結密度が5.1g/cm3以上の実施例(No.37〜48) で
は、透磁率が400 以上、Bs値が4800ガウス以上、且つ抵
抗が108 Ω・ cm以上と特性が更に良くなることが分かっ
た。
Ni及びCuの酸化物を主成分とし、それぞれFe2O3 、ZnO
、NiO 及びCuO 換算で、Fe2O3 48〜50モル% 、CuO 3
モル% 以下、ZnO/NiO =0.6 〜0.8 であて、副成分とし
てBi、V の酸化物を、それぞれBi2O3 、V2O5換算で、上
記主成分100 重量部に対し、0.05〜0.2 重量部のBi2O3
と、0.05〜0.2 重量部のV2O5を含有したことによって、
優れた焼結性、透磁率、抵抗を維持したまま、Bs値を45
00ガウス以上と高くすることが出来る。
度フェライト材料でフェライトコアを形成したことによ
って、小型にしても大きな電流を流すことが可能とな
る。従って、このフェライトコアを電源用に用いれば、
各種電子機器の小型化に貢献することが出来る。
図である。
を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】Fe、Zn、Ni及びCuの酸化物を主成分とし、
それぞれFe2O3 、ZnO、NiO 及びCuO 換算で Fe2O3 48〜50モル% CuO 3 モル%以下 ZnO/NiO のモル比0.6 〜0.8 であり、 上記主成分 100重量部に対して、副成分としてBi及びV
の酸化物をそれぞれBi2O3 及びV2O5換算で、 Bi2O3 0.05〜0.2 重量部 V2O5 0.05〜0.2 重量部 の範囲で含有することを特徴とする高飽和磁束密度フェ
ライト材料。 - 【請求項2】上記主成分100 重量部に対して、Coの酸化
物をCoO 換算で0.25重量部以下含有することを特徴とす
る請求項1記載の高飽和磁束密度フェライト材料。 - 【請求項3】上記各成分の合計含有量が99〜99.99 重量
%、平均結晶粒径が5〜20μm 、かつ焼結密度が5.1g/cm
3以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の高
飽和磁束密度フェライト材料。 - 【請求項4】請求項1乃至3に記載した高飽和磁束密度
フェライト材料を所定形状に成したことを特徴とするフ
ェライトコア。
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JP21485199A JP4404408B2 (ja) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | 高飽和磁束密度フェライト材料及びこれを用いたフェライトコア |
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JP21485199A Expired - Lifetime JP4404408B2 (ja) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | 高飽和磁束密度フェライト材料及びこれを用いたフェライトコア |
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