JP2002255559A - MnZnNi系フェライト - Google Patents
MnZnNi系フェライトInfo
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- 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
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Abstract
における飽和磁束密度Bsが高く、かつ(多少の低損失
化を犠牲にしたとしても)当該高温下における磁気的劣
化が少なく磁気的安定性に優れるソフトフェライトを提
供する。 【解決手段】 主成分として酸化鉄をFe2O3換算で5
5.0〜59.0モル%、酸化亜鉛をZnO換算で0〜
15.0モル%(ただし、0を含まず)、酸化ニッケル
をNiO換算で2.0〜10.0モル%、残部として酸
化マンガン(MnO)を含むMnZnNi系フェライト
であって、下記のフェライトの組成式(1)におけるδ
値(陽イオン欠陥量)を、δ値≦0.0025としてな
るように構成される。 (Zna 2+,Nib 2+,Mnc 2+,Mnd 3+,Fee 2+,Fef 3+)3O4+δ …式(1) a+b+c+d+e+f=3 δ=a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f - 4の
関係を満たす
Description
る、例えば、トランス、およびチョークコイルに好適に
用いられるMnZnNi系フェライトおよびMnNi系
フェライトに関し、特に、100℃以上、特に150℃
近辺での高温度において飽和磁束密度Bsが高く、か
つ、高温度における劣化が少なく磁気的安定性に優れる
MnZnNi系フェライトに関する。
は、飽和磁束密度が高く、電力損失が低いことが要求さ
れる。このようなソフトフェライトにおいては、例え
ば、EV,HEV(電気自動車、ハイブリット電気自動
車)のDC−DCコンバーターにおけるトランスおよび
チョークコイルに使用されるフェライト、あるいは自動
車のエンジン近傍に設置され高温下で使用されるフェラ
イトがある。
ェライトは、その要求される特性として、高温下におけ
る磁気的劣化が少なく耐久性に優れること、高温下にお
いて飽和磁束密度が大幅に低下しないこと、電力損失が
低いこと等が要求される。
種々の提案がなされている。例えば、特開平10−64
715号公報には、100kHz〜500kHz程度の
比較的広い周波数帯域において、低損失でかつ高い飽和
磁束密度を有するフェライト磁心材料を提供することを
目的としたMnZnNi系フェライトの低損失フェライ
ト磁心材料の提案がなされている。
フェライト磁心材料は、80℃における飽和磁束密度B
sが高くかつ低損失であるという特性を備えているもの
の、100℃以上、特に150℃近辺での高温度におけ
るこれらの特性や磁気安定性については十分とは言えな
い。
100℃以上、特に100〜200℃の高温度域で、1
000G(100mT)以上、特に2000〜5000
G(200〜500mT)以上の磁界強度(磁束密度)
にて駆動される場合に、磁気特性の安定性が高く、飽和
磁束密度が高く、電力損失が小さい酸化物磁性材料を提
供することを目的とし、特に、副成分としての添加物条
件を定めたMnZnNi系フェライトの酸化物磁性材料
の提案がなされている。この提案において、当時の技術
レベルとしては飽和磁束密度の飛躍的向上が見られる。
しかしながら、これらの各特性に対する要求レベルは現
在も依然として高く、さらなる改善が求められている。
また、当該具体的実施例では実験されていないFe2O3
リッチの範囲で、当該公報のごとく副成分(添加物)を
所定の範囲に制御するだけでは、高温下における磁気的
劣化を効果的に防止することは困難であろうと思われ
る。
に本発明は創案されたものであり、その目的は、上記の
問題点を解決し、100℃以上、特に150℃近辺での
高温下における飽和磁束密度Bsが高く、かつ(多少の
低損失化を犠牲にしたとしても)当該高温下における磁
気的劣化が少なく磁気的安定性に優れるソフトフェライ
トを提供することにある。
るために、本発明は、主成分として酸化鉄をFe2O3換
算で55.0〜59.0モル%、酸化亜鉛をZnO換算
で0〜15.0モル%(ただし、0を含まず)、酸化ニ
ッケルをNiO換算で2.0〜10.0モル%、残部と
して酸化マンガン(MnO)を含むMnZnNi系フェ
ライトであって、下記のフェライトの組成式(1)にお
けるδ値(陽イオン欠陥量)を、δ値≦0.0025と
してなるように構成される。 (Zna 2+,Nib 2+,Mnc 2+,Mnd 3+,Fee 2+,Fef 3+)3O4+δ …式(1) ただし、a+b+c+d+e+f=3 δ=a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f
- 4の関係を満たす
値は、δ値≦0.0020となるように構成される。
ェライトについて詳細に説明する。本発明のMnZnN
i系フェライトにおける実質的な主成分は、主成分とし
て酸化鉄をFe2O3換算で55.0〜59.0モル%
(好ましくは、55.0〜58.0モル%)、酸化亜鉛
をZnO換算で0〜15.0モル%(好ましくは、3.
0〜12.0モル%)、酸化ニッケルをNiO換算で
2.0〜10.0モル%(好ましくは、3.0〜7.0
モル%)、残部として酸化マンガン(MnO)を含んで
構成される。ただし、上記ZnO換算の酸化亜鉛の含有
%はゼロを含まない。
0モル%未満となると、高温下において所望の飽和磁束
密度が得られないという不都合が生じる傾向がある。ま
た、Fe2O3が59.0モル%を超えると、低損失化を
図ることが困難となるという傾向がある。
%となると、いわゆる相対密度の低下が見られ、また、
低損失化を図ることが困難になるという不都合が生じる
傾向が生じてしまう。また、ZnOが15.0モル%を
超えると、キュリー温度の低下に伴い、高温下における
飽和磁束密度が低下するという不都合が生じる傾向があ
る。
と、高温下において、高飽和磁束密度で、かつ、低損失
な特性を備えることが困難となるという不都合が生じる
傾向がある。また、NiOが10.0モル%を超える
と、低損失化を図ることが困難となるという傾向があ
る。
においては、このような主成分に対して、公知の種々の
副成分を添加することができる。
えて、次のような焼結体としての構造体要件が付加され
ている。すなわち、構造体要件として、下記のフェライ
トの組成式(1)におけるδ値(陽イオン欠陥量)を、
δ値≦0.0025としてなるように構成される。この
δ値(陽イオン欠陥量)の好ましい範囲は、δ値≦0.
0020である。
り、かつδ=a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f - 4の関係を満た
す。
における磁気的安定性が悪くなり、特に、フェライトに
おけるセカンダリピーク温度以上の温度におけるコアロ
スの劣化率や初透磁率μiの劣化率が大きくなってしま
う傾向が生じる。
めの要件を明確かつ完全に把握することは極めて困難で
あるが、本発明者らによって、以下の制御パラメータを
適宜、操作して焼結体を作製する必要があることが実験
的に確認されている。
する ・焼成雰囲気は、酸素分圧を0.05〜2.0%程度範囲で、
従来操作されていない比較的酸素poorの雰囲気とするこ
とが有利である (iii)降温部における冷却速度および雰囲気 ・窒素雰囲気切替温度Tnを900〜1200℃とし、高温保
持部における保持温度Tkから切替温度Tnまでの酸素
分雰囲気を以下の式とし、かつ下記式のaの範囲を7.
0≦a≦9.0の範囲の中で適宜選定することが望まし
い Log(PO2)=a-13700×(1/T) …(式) ・窒素雰囲気に切替後の冷却速度を切替前の冷却速度の
2〜10倍の範囲にして、冷却速度を極めて大きく設定
する
で行なわれる。(δ値の測定) すなわち、δ値の算出は、組成分析と、
Fe2+とMn3+の定量から算出する。すなわち、組成分
析については、MnZnNiフェライト焼結体を粉砕
し、粉末状にした後、蛍光X線分析装置(リガク(株)
製、サイマルティック3530)を用いガラスビード法
によって測定した。Fe2+とMn3+の定量は、MnZn
Ni焼結体を粉砕、粉末状にし、酸に溶解後、K2Cr2
O7溶液により、電位差滴定を行ない定量した。その
他、Ni2+、Zn2+については、組成分析より得られた
Ni、Znが全て2価のイオンとして存在するものと仮
定している。また、Fe3+、Mn2+量は、組成分析によ
り得られたFe、Mn量により、上記電位差滴定によっ
て求められたFe2+、Mn3+量をそれぞれ差し引いた値
とした。
ける、a+b+c+d+e+f=3とδ=a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f -
4の関係を満たすように、δの値を算出する。
詳細に説明する。
作製)下記表1に示すような組成および焼結体としての
構造体要件を有する各種のフェライト磁心サンプルを作
製した。
料を準備して、これらを湿式混合した後、スプレードラ
イヤーで乾燥させ、900℃で2時間仮焼きした。
原料とを混合した。副成分の原料には、SiO2,Ca
CO3,Nb2O5の化合物を用いた。
加して粉砕しながら混合を行った。粉砕は、仮焼物の平
均粒径が約1.5μmとなるまで行った。
(ポリビニルアルコール)を加え、スプレードライヤー
にて顆粒化した後、この粉末を1ton/cm2の圧力
にて加圧成形し、トロイダル状の磁心サンプルを得た。
なお、サンプル作製にあたり、焼成条件等を適宜変えて
下記表に示されるような種々のδ値を有する磁心サンプ
ルを作製した。δ値の測定は上述した測定方法で行っ
た。
プル1の焼成条件は以下の通り。焼成条件 (i)最高保持温度工程は1300℃、5時間(酸素分圧
0.05〜1.0%)とし、(ii)1300℃から1000℃ま
でLog(PO2)=8.3-13700×(1/T)の酸素分圧のもと、50
℃/hrの冷却速度とし、(iii)1000℃で窒素雰囲
気に切り替えて1000℃から600℃まで、300℃
/hrの冷却速度とした。
(電力損失)Pcvの値、および高温貯蔵におけるPcvの
劣化率、並びに100℃および150℃における飽和磁
束密度Bs100およびBs150をそれぞれ下記の要領で測
定した。
を印加し、100℃におけるコア損失をBHアナライザ
ーにて測定した。
おき、貯蔵前後のPcv値をそれぞれ測定し、これらの値
から劣化率を算出した。
℃における飽和磁束密度Bs100およびBs150をそれぞ
れB−Hトレーサーにて測定した。
が目標としている各物性の目標値は、コアロスPcvの値
が1200kW/m3以下、Pcvの劣化率が4.0%以
下、Bs150が350mT以上、Bs100が430mT以
上である。
6と主成分を同じにするものの、焼成条件の違いからδ
値が本発明の範囲を外れるものである。
蔵後における初透磁率μiの劣化率を測定してみたとこ
ろ、本発明のサンプルについては初透磁率μiの劣化率
も極めて小さいことが確認できた。
ある。すなわち、本発明は、主成分として酸化鉄をFe
2O3換算で55.0〜59.0モル%、酸化亜鉛をZn
O換算で0〜15.0モル%(ただし、0を含まず)、
酸化ニッケルをNiO換算で2.0〜10.0モル%、
残部として酸化マンガン(MnO)を含むMnZnNi
系フェライトであって、下記のフェライトの組成式
(1)におけるδ値(陽イオン欠陥量)を、δ値≦0.
0025としてなるように構成される。 (Zna 2+,Nib 2+,Mnc 2+,Mnd 3+,Fee 2+,Fef 3+)3O4+δ …式(1) a+b+c+d+e+f=3 δ=a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f - 4の
関係を満たす従って、このような本発明によれば、10
0℃以上、特に150℃近辺での高温下における飽和磁
束密度Bsが高く、かつ当該高温下における磁気的劣化
が少なく磁気的安定性に優れるという効果が発現する。
Claims (2)
- 【請求項1】 主成分として酸化鉄をFe2O3換算で5
5.0〜59.0モル%、酸化亜鉛をZnO換算で0〜
15.0モル%(ただし、0を含まず)、酸化ニッケル
をNiO換算で2.0〜10.0モル%、残部として酸
化マンガン(MnO)を含むMnZnNi系フェライト
であって、 下記のフェライトの組成式(1)におけるδ値(陽イオ
ン欠陥量)を、δ値≦0.0025としてなることを特
徴とするMnZnNi系フェライト。 (Zna 2+,Nib 2+,Mnc 2+,Mnd 3+,Fee 2+,Fef 3+)3O4+δ …式(1) ただし、a+b+c+d+e+f=3 δ=a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)
f - 4の関係を満たす - 【請求項2】 前記δ値を、δ値≦0.0020として
なる請求項1に記載のMnZnNi系フェライト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001056596A JP3884623B2 (ja) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | MnZnNi系フェライト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001056596A JP3884623B2 (ja) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | MnZnNi系フェライト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002255559A true JP2002255559A (ja) | 2002-09-11 |
JP3884623B2 JP3884623B2 (ja) | 2007-02-21 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004063117A1 (ja) * | 2003-01-10 | 2004-07-29 | Tdk Corporation | フェライト材料の製造方法及びフェライト材料 |
EP1560229A2 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-03 | TDK Corporation | Method for producing Mn-Zn ferrite |
JP2008247675A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Tdk Corp | MnZn系フェライトの製造方法 |
CN102290185A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-12-21 | 乳源东阳光磁性材料有限公司 | 高饱和磁通高传输能力高直流叠加的软磁材料及其制备方法 |
-
2001
- 2001-03-01 JP JP2001056596A patent/JP3884623B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2004063117A1 (ja) * | 2003-01-10 | 2004-07-29 | Tdk Corporation | フェライト材料の製造方法及びフェライト材料 |
EP1560229A2 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-03 | TDK Corporation | Method for producing Mn-Zn ferrite |
EP1560229A3 (en) * | 2004-01-30 | 2007-12-05 | TDK Corporation | Method for producing Mn-Zn ferrite |
JP2008247675A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Tdk Corp | MnZn系フェライトの製造方法 |
CN102290185A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-12-21 | 乳源东阳光磁性材料有限公司 | 高饱和磁通高传输能力高直流叠加的软磁材料及其制备方法 |
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