JP2001220146A - 低損失フェライトおよびこれを用いた磁心 - Google Patents
低損失フェライトおよびこれを用いた磁心Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来よりも広範囲の温度領域において電力損
失を著しく低減でき、スイッチング電源等の用途に優れ
た性能を発揮する低損失フェライト、およびこれを用い
た磁心を提供する。 【解決手段】 Ｆｅ２Ｏ３ ５２．０〜５５．０ｍｏｌ
％、ＭｎＯ ３２．０〜４４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ
４．０〜１４．０ｍｏｌ％を主成分とし、副成分とし
て、ＣａＯ ２００〜１０００ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０
〜２００ｐｐｍ、Ｂｉ ２Ｏ３ ５００ｐｐｍ以下、Ｔａ
２Ｏ５ ２００〜８００ｐｐｍ、ＣｏＯ ４０００ｐｐ
ｍ以下を有することを特徴とした。
失を著しく低減でき、スイッチング電源等の用途に優れ
た性能を発揮する低損失フェライト、およびこれを用い
た磁心を提供する。 【解決手段】 Ｆｅ２Ｏ３ ５２．０〜５５．０ｍｏｌ
％、ＭｎＯ ３２．０〜４４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ
４．０〜１４．０ｍｏｌ％を主成分とし、副成分とし
て、ＣａＯ ２００〜１０００ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０
〜２００ｐｐｍ、Ｂｉ ２Ｏ３ ５００ｐｐｍ以下、Ｔａ
２Ｏ５ ２００〜８００ｐｐｍ、ＣｏＯ ４０００ｐｐ
ｍ以下を有することを特徴とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
の磁心等に用いるのに適したＭｎ−Ｚｎ系の低損失フェ
ライトに関するものである。
の磁心等に用いるのに適したＭｎ−Ｚｎ系の低損失フェ
ライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは、各種通信機
器、民生機器などのトランス用材料に用いられている
が、従来のスイッチング電源用トランスにあっては、使
用温度領域は、専ら２０〜１００℃であった。しかしな
がら近年、自動車のエレクトロニクス化の進展に伴い、
スイッチング電源としては小型化とともに、２０〜１３
０℃という、従来の使用環境よりも高温で、かつ広範囲
の使用温度での低損失化が要求されて来ている。このよ
うなスイッチング電源に用いられる磁心も同様に、２０
〜１３０℃での低損失化が必要であり、このような磁心
を得るにはフェライト材料として、２０〜１３０℃の温
度領域において低損失で、かつ、損失の極小値を示す温
度が１００℃以上であることが必要不可欠となる。
器、民生機器などのトランス用材料に用いられている
が、従来のスイッチング電源用トランスにあっては、使
用温度領域は、専ら２０〜１００℃であった。しかしな
がら近年、自動車のエレクトロニクス化の進展に伴い、
スイッチング電源としては小型化とともに、２０〜１３
０℃という、従来の使用環境よりも高温で、かつ広範囲
の使用温度での低損失化が要求されて来ている。このよ
うなスイッチング電源に用いられる磁心も同様に、２０
〜１３０℃での低損失化が必要であり、このような磁心
を得るにはフェライト材料として、２０〜１３０℃の温
度領域において低損失で、かつ、損失の極小値を示す温
度が１００℃以上であることが必要不可欠となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＭｎ−Ｚｎ系フ
ェライトの場合、磁気異方性定数Ｋ１が０近傍となる温
度領域が狭いという欠点があり、この為、非常に狭い温
度範囲のみでしか材料の磁気特性を充分に発揮できない
という問題があった。損失の極小値を示す温度は、主と
して、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯの組成
比により制御されるが、損失の極小値を示す温度が１０
０℃以上となる主成分組成のフェライトでは、６０℃程
度以下の低温度領域の損失が大きくなり、実用的でない
という問題があった。本発明は、上記の問題に鑑み、従
来よりも広範囲の温度領域において充分電力損失が小さ
いＭｎ−Ｚｎ系の電源用高温度対応の低損失フェライト
とこれを用いた磁心を提供しようとするものである。
ェライトの場合、磁気異方性定数Ｋ１が０近傍となる温
度領域が狭いという欠点があり、この為、非常に狭い温
度範囲のみでしか材料の磁気特性を充分に発揮できない
という問題があった。損失の極小値を示す温度は、主と
して、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯの組成
比により制御されるが、損失の極小値を示す温度が１０
０℃以上となる主成分組成のフェライトでは、６０℃程
度以下の低温度領域の損失が大きくなり、実用的でない
という問題があった。本発明は、上記の問題に鑑み、従
来よりも広範囲の温度領域において充分電力損失が小さ
いＭｎ−Ｚｎ系の電源用高温度対応の低損失フェライト
とこれを用いた磁心を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅ２Ｏ３
５２．０〜５５．０ｍｏｌ％、ＭｎＯ ３２．０〜４
４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ ４．０〜１４．０ｍｏｌ％を
主成分とし、副成分として、ＣａＯ ２００〜１０００
ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０〜２００ｐｐｍ、Ｂｉ２Ｏ３
５００ｐｐｍ以下、Ｔａ２Ｏ５ ２００〜８００ｐｐ
ｍ、ＣｏＯ ４０００ｐｐｍ以下を有する低損失フェラ
イトである。本発明においては、上記のように構成する
ことで、磁束密度２００ｍＴで電力損失の極小値を示す
温度が１００℃以上であるという低損失フェライトを得
ることが出来る。第２の発明は、第１の発明の低損失フ
ェライトを用いた磁心である。
５２．０〜５５．０ｍｏｌ％、ＭｎＯ ３２．０〜４
４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ ４．０〜１４．０ｍｏｌ％を
主成分とし、副成分として、ＣａＯ ２００〜１０００
ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０〜２００ｐｐｍ、Ｂｉ２Ｏ３
５００ｐｐｍ以下、Ｔａ２Ｏ５ ２００〜８００ｐｐ
ｍ、ＣｏＯ ４０００ｐｐｍ以下を有する低損失フェラ
イトである。本発明においては、上記のように構成する
ことで、磁束密度２００ｍＴで電力損失の極小値を示す
温度が１００℃以上であるという低損失フェライトを得
ることが出来る。第２の発明は、第１の発明の低損失フ
ェライトを用いた磁心である。
【０００５】本発明者等は、Ｍｎ‐Ｚｎ系フェライトの
低損失化を種々検討するなかで、副成分として添加する
元素について、その影響を調査したとろ、副成分として
ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５を添加した場合は、Ｋ１
が０近傍となる温度領域が狭い為、電力損失が小さくな
る温度領域が狭くなるという欠点があり、また、副成分
としてＣａＯ、ＳｉＯ２、ＣｏＯを添加した場合は、電
気抵抗が低く、現在主流となっている１００〜２００ｋ
Ｈｚの周波数領域で、電力損失が増大してしまうという
欠点があり、副成分としてＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ
５、ＣｏＯを添加した場合には、十分な結晶成長が促進
されず低損失な特性が得られないという欠点があった。
しかし、本発明のごとく、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯ
を主成分とし、副成分として、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｔａ
２Ｏ５、ＣｏＯ、Ｂｉ２Ｏ３を複合添加、含有すること
により、従来よりも広範囲の温度領域において充分電力
損失が小さいＭｎ−Ｚｎ系の電源用高温度対応の低損失
フェライトを得ることができ、また、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ
Ｏ、ＺｎＯを主成分組成を所定の範囲とすることによ
り、磁束密度２００ｍＴで電力損失の極小値を示す温度
を１００℃以上とすることが出来るのを知見した。
低損失化を種々検討するなかで、副成分として添加する
元素について、その影響を調査したとろ、副成分として
ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５を添加した場合は、Ｋ１
が０近傍となる温度領域が狭い為、電力損失が小さくな
る温度領域が狭くなるという欠点があり、また、副成分
としてＣａＯ、ＳｉＯ２、ＣｏＯを添加した場合は、電
気抵抗が低く、現在主流となっている１００〜２００ｋ
Ｈｚの周波数領域で、電力損失が増大してしまうという
欠点があり、副成分としてＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ
５、ＣｏＯを添加した場合には、十分な結晶成長が促進
されず低損失な特性が得られないという欠点があった。
しかし、本発明のごとく、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯ
を主成分とし、副成分として、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｔａ
２Ｏ５、ＣｏＯ、Ｂｉ２Ｏ３を複合添加、含有すること
により、従来よりも広範囲の温度領域において充分電力
損失が小さいＭｎ−Ｚｎ系の電源用高温度対応の低損失
フェライトを得ることができ、また、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ
Ｏ、ＺｎＯを主成分組成を所定の範囲とすることによ
り、磁束密度２００ｍＴで電力損失の極小値を示す温度
を１００℃以上とすることが出来るのを知見した。
【０００６】
【実施例】（実施例１）以下に本発明に関する低損失フ
ェライトの実施例を説明する。Ｆｅ２Ｏ３（５３．５ｍ
ｏｌ％）、ＭｎＯ（３９．５ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（７．
０ｍｏｌ％）を主成分とする原料を９００℃にて仮焼成
した後、副成分として、ＣａＣＯ３を１０００ｐｐｍ
（ＣａＯに換算すると５６０ｐｐｍ）、ＳｉＯ２を１０
０ｐｐｍ、Ｔａ２Ｏ５を５００ｐｐｍ、ＣｏＯを２００
０ｐｐｍ、Ｂｉ２Ｏ３を３００ｐｐｍ複合添加し、ボ−
ルミルにて１２時間粉砕した。但し、ＣａＯ、ＳｉＯ２
のように、あらかじめ、原料に含有されている副成分に
ついては、仮焼成後に添加する量をその分だけ減じ、全
体として上記成分の割合に一致するようにした。この粉
砕原料を乾燥後、バインダ−を１ｗｔ％添加し、造粒、
成形した。この成形体を保持温度１２５０℃にて５時間
焼成し、外形２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍｍのリ
ング状の磁心とした。更に表１に示す添加物組成とした
磁心も作製し、これらの磁心に所定の巻線を施し、周波
数１００ＫＨｚ、磁束密度２００ｍＴにおける電力損失
の温度特性を評価した。その結果を表１に示す。
ェライトの実施例を説明する。Ｆｅ２Ｏ３（５３．５ｍ
ｏｌ％）、ＭｎＯ（３９．５ｍｏｌ％）、ＺｎＯ（７．
０ｍｏｌ％）を主成分とする原料を９００℃にて仮焼成
した後、副成分として、ＣａＣＯ３を１０００ｐｐｍ
（ＣａＯに換算すると５６０ｐｐｍ）、ＳｉＯ２を１０
０ｐｐｍ、Ｔａ２Ｏ５を５００ｐｐｍ、ＣｏＯを２００
０ｐｐｍ、Ｂｉ２Ｏ３を３００ｐｐｍ複合添加し、ボ−
ルミルにて１２時間粉砕した。但し、ＣａＯ、ＳｉＯ２
のように、あらかじめ、原料に含有されている副成分に
ついては、仮焼成後に添加する量をその分だけ減じ、全
体として上記成分の割合に一致するようにした。この粉
砕原料を乾燥後、バインダ−を１ｗｔ％添加し、造粒、
成形した。この成形体を保持温度１２５０℃にて５時間
焼成し、外形２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍｍのリ
ング状の磁心とした。更に表１に示す添加物組成とした
磁心も作製し、これらの磁心に所定の巻線を施し、周波
数１００ＫＨｚ、磁束密度２００ｍＴにおける電力損失
の温度特性を評価した。その結果を表１に示す。
【０００７】
【表１】
【０００８】表１において試料１、５〜９、１１〜１
９、２１、２２、２５、２６、２９、３０は、本発明の
実施例であり、試料２〜４、１０、２０、２３、２４、
２７、２８、３１は比較例であり、区別するため試料番
号に括弧を付した。
９、２１、２２、２５、２６、２９、３０は、本発明の
実施例であり、試料２〜４、１０、２０、２３、２４、
２７、２８、３１は比較例であり、区別するため試料番
号に括弧を付した。
【０００９】また図１に本発明に係る一実施例の試料１
について、その電力損失の温度特性を示す。尚、比較例
として試料２、３、１０の温度特性も併記した。図１に
示すように、本発明に係る試料１は、比較例の試料と比
較し周波数１００ｋＨｚ、磁束密度２００ｍＴにおいて
２０〜１４０℃の広い温度範囲で電力損失が極めて低
く、温度変化に対し非常に安定であることが分かる。ま
た、図２にＣｏＯ添加量と電力損失の関係を示す。図２
に示した他の主成分及び副成分組成は試料１と同一であ
って、表１の試料１、４、６、８、１５、１８と対応す
る。図２より、ＣｏＯを添加すると電力損失の温度特性
の様子が変化し、広温度範囲で低電力損失とすることが
可能である。ＣｏＯ添加量として好ましくは５００ｐｐ
ｍ〜４０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ
〜４０００ｐｐｍである。ＣｏＯが４０００ｐｐｍを超
えると、電力損失の温度特性曲線が徐々に低温側にシフ
トし、実用温度範囲での電力損失が増加するとともに、
透磁率、Ｑが低下する。また、図３にＢｉ２Ｏ３添加量
と電力損失の関係を示す。図３に示した他の主成分及び
副成分組成は試料１と同一であって、表１の試料１、１
０、１１、１２、１３、１４と対応する。図３に示すよ
うに、Ｂｉ２Ｏ３の添加は、２０℃〜１３０℃の実用温
度範囲で電力損失を低減するのに効果的であることがわ
かる。Ｂｉ２Ｏ３添加量として好ましくは５０ｐｐｍ〜
５００ｐｐｍである。Ｂｉ２Ｏ３が５００ｐｐｍを超え
ると、異常焼結により電力損失が増加するとともに、透
磁率、Ｑが低下する。その他の副成分組成の好ましい範
囲、ＣａＯ ２００〜１０００ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０
〜２００ｐｐｍ、Ｔａ２Ｏ５ ２００〜８００ｐｐｍで
ある。ここで、組成範囲を前記の様とする理由は、Ｃａ
Ｏが１０００ｐｐｍを超えると電力損失が大きくなり、
透磁率が急激に低下し、ＣａＯが２００ｐｐｍ未満であ
ると電気抵抗が低下する為、高周波領域における渦電流
損失が増大し、電力損失は大きくなる。またＴａ
２Ｏ５、ＳｉＯ２が前記範囲を超えると、異常焼結によ
り電力損失が大きくなると共に、透磁率、および、Ｑも
低下する。また、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２が範囲未満にな
ると、電気抵抗が低下し、電力損失は増大するためであ
る。
について、その電力損失の温度特性を示す。尚、比較例
として試料２、３、１０の温度特性も併記した。図１に
示すように、本発明に係る試料１は、比較例の試料と比
較し周波数１００ｋＨｚ、磁束密度２００ｍＴにおいて
２０〜１４０℃の広い温度範囲で電力損失が極めて低
く、温度変化に対し非常に安定であることが分かる。ま
た、図２にＣｏＯ添加量と電力損失の関係を示す。図２
に示した他の主成分及び副成分組成は試料１と同一であ
って、表１の試料１、４、６、８、１５、１８と対応す
る。図２より、ＣｏＯを添加すると電力損失の温度特性
の様子が変化し、広温度範囲で低電力損失とすることが
可能である。ＣｏＯ添加量として好ましくは５００ｐｐ
ｍ〜４０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ
〜４０００ｐｐｍである。ＣｏＯが４０００ｐｐｍを超
えると、電力損失の温度特性曲線が徐々に低温側にシフ
トし、実用温度範囲での電力損失が増加するとともに、
透磁率、Ｑが低下する。また、図３にＢｉ２Ｏ３添加量
と電力損失の関係を示す。図３に示した他の主成分及び
副成分組成は試料１と同一であって、表１の試料１、１
０、１１、１２、１３、１４と対応する。図３に示すよ
うに、Ｂｉ２Ｏ３の添加は、２０℃〜１３０℃の実用温
度範囲で電力損失を低減するのに効果的であることがわ
かる。Ｂｉ２Ｏ３添加量として好ましくは５０ｐｐｍ〜
５００ｐｐｍである。Ｂｉ２Ｏ３が５００ｐｐｍを超え
ると、異常焼結により電力損失が増加するとともに、透
磁率、Ｑが低下する。その他の副成分組成の好ましい範
囲、ＣａＯ ２００〜１０００ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０
〜２００ｐｐｍ、Ｔａ２Ｏ５ ２００〜８００ｐｐｍで
ある。ここで、組成範囲を前記の様とする理由は、Ｃａ
Ｏが１０００ｐｐｍを超えると電力損失が大きくなり、
透磁率が急激に低下し、ＣａＯが２００ｐｐｍ未満であ
ると電気抵抗が低下する為、高周波領域における渦電流
損失が増大し、電力損失は大きくなる。またＴａ
２Ｏ５、ＳｉＯ２が前記範囲を超えると、異常焼結によ
り電力損失が大きくなると共に、透磁率、および、Ｑも
低下する。また、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２が範囲未満にな
ると、電気抵抗が低下し、電力損失は増大するためであ
る。
【００１０】（実施例２）本発明に関する低損失フェラ
イトの他の実施例を説明する。副成分組成を一定とし、
表２に示す主成分組成とした試料を、実施例１と同様の
手順で作成し、外形２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍ
ｍのリング状の磁心とした。これらの磁心に所定の巻線
を施し、周波数１００ＫＨｚ、磁束密度２００ｍＴにお
ける電力損失の極小値と、その極小値を示す温度を評価
した。その結果を表２に示す。
イトの他の実施例を説明する。副成分組成を一定とし、
表２に示す主成分組成とした試料を、実施例１と同様の
手順で作成し、外形２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍ
ｍのリング状の磁心とした。これらの磁心に所定の巻線
を施し、周波数１００ＫＨｚ、磁束密度２００ｍＴにお
ける電力損失の極小値と、その極小値を示す温度を評価
した。その結果を表２に示す。
【００１１】
【表２】
【００１２】表２より、Ｆｅ２Ｏ３ ５２．０〜５５．
０ｍｏｌ％、ＭｎＯ ３２．０〜４４．０ｍｏｌ％、Ｚ
ｎＯ ４．０〜１４．０ｍｏｌ％とすれば、電力損失の
極小値を示す温度を１００℃以上に制御することが出来
る。
０ｍｏｌ％、ＭｎＯ ３２．０〜４４．０ｍｏｌ％、Ｚ
ｎＯ ４．０〜１４．０ｍｏｌ％とすれば、電力損失の
極小値を示す温度を１００℃以上に制御することが出来
る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、磁束密度２００ｍＴの
電力損失の極小値を示す温度が１００℃以上であり、従
来よりも広範囲（２０〜１３０℃）の温度領域において
電力損失を著しく低減でき、スイッチング電源等の用途
に優れた性能を発揮する低損失フェライト、およびこれ
を用いた磁心を得る。
電力損失の極小値を示す温度が１００℃以上であり、従
来よりも広範囲（２０〜１３０℃）の温度領域において
電力損失を著しく低減でき、スイッチング電源等の用途
に優れた性能を発揮する低損失フェライト、およびこれ
を用いた磁心を得る。
【図１】本発明に係る一実施例の電力損失の温度特性図
である。
である。
【図２】ＣｏＯ添加量と電力損失の関係を示した特性図
である。
である。
【図３】Ｂｉ２Ｏ３添加量と電力損失の関係を示した特
性図である。
性図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｆｅ２Ｏ３ ５２．０〜５５．０ｍｏｌ
％、ＭｎＯ ３２．０〜４４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ
４．０〜１４．０ｍｏｌ％を主成分とし、副成分とし
て、ＣａＯ ２００〜１０００ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０
〜２００ｐｐｍ、Ｂｉ２Ｏ３ ５００ｐｐｍ以下、Ｔａ
２Ｏ５ ２００〜８００ｐｐｍ、ＣｏＯ４０００ｐｐｍ
以下を有することを特徴とする低損失フェライト。 - 【請求項２】 磁束密度２００ｍＴで電力損失の極小値
を示す温度が１００℃以上であることを特徴とする請求
項１に記載の低損失フェライト。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の低損失フェライ
トを用いることを特徴とする磁心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000028579A JP4761175B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 低損失フェライトおよびこれを用いた磁心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000028579A JP4761175B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 低損失フェライトおよびこれを用いた磁心 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001220146A true JP2001220146A (ja) | 2001-08-14 |
| JP4761175B2 JP4761175B2 (ja) | 2011-08-31 |
Family
ID=18553963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000028579A Expired - Lifetime JP4761175B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 低損失フェライトおよびこれを用いた磁心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4761175B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1394116A1 (en) * | 2002-09-02 | 2004-03-03 | TDK Corporation | Mn-Zn ferrite, transformer magnetic core and transformer |
| JP2006151701A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Hitachi Metals Ltd | Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト及びそれを用いた電子部品 |
| WO2016032001A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 日立金属株式会社 | ＭｎＺｎ系フェライトおよびその製造方法 |
| WO2017164350A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 日立金属株式会社 | ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法及びＭｎＺｎ系フェライト |
| EP4245738A1 (en) | 2022-03-14 | 2023-09-20 | Proterial, Ltd. | Sintered mnzn ferrite and its production method |
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-
2000
- 2000-02-07 JP JP2000028579A patent/JP4761175B2/ja not_active Expired - Lifetime
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