JP2002289420A - フェライト磁性材料、フェライトコアおよび電源トランスまたはコイル部品 - Google Patents

フェライト磁性材料、フェライトコアおよび電源トランスまたはコイル部品

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JP2002289420A
JP2002289420A JP2001085712A JP2001085712A JP2002289420A JP 2002289420 A JP2002289420 A JP 2002289420A JP 2001085712 A JP2001085712 A JP 2001085712A JP 2001085712 A JP2001085712 A JP 2001085712A JP 2002289420 A JP2002289420 A JP 2002289420A
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mol
ferrite
oxide
magnetic material
core
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JP2001085712A
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Satoshi Murayama
聡 村山
Bungo Sakurai
文吾 桜井
Sho Shoji
祥 荘司
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TDK 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】 高い表面抵抗と低いコアロスを有し、電源ト
ランス用として有用なフェライト磁性材料、およびこれ
を用いたフェライトコアを実現する。 【解決手段】 Ni−Mn系のフェライト磁性材料であ
って、主成分として、酸化鉄をFe23 換算で:4
4.5〜50.25モル%(但し50.25モル%を含
まず)、酸化マンガンをMn23 換算で:0〜4モル
%(但し0を含まず)、酸化亜鉛をZnO換算で:30
〜35モル%含有し、不純物として含有するPの含有量
が50ppm以下であり、前記主成分の酸化鉄と酸化マン
ガンの総計が48.5〜50.25モル%であるフェラ
イト酸化物磁性材料およびこれを用いたフェライトコア
とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高抵抗かつ低損失の
フェライト磁性材料と、電源トランス用フェライトコア
に関する。特に液晶搭載携帯機器(ノートパソコン、デ
ジタルビデオカメラ、デジタルカメラ等)に用いられる
液晶バックライトのインバータトランス用フェライトコ
アに好適に使用されるフェライト磁性材料と、フェライ
トコア、電源トランスまたはコイル部品関する。
【0002】
【従来の技術】液晶搭載携帯機器(ノートパソコン、デ
ジタルビデオカメラ、デジタルカメラ等)用液晶バック
ライト用インバータトランスは、使用温度範囲が100
℃以下であり、この温度範囲にコアロスの最小値(ボト
ム)があることが望まれる。
【0003】また、野外で使用される場合もあり、より
低温での環境も考慮する必要が生じてきた。さらに、近
年の小型電子機器、携帯機器の共通の傾向として、小型
・薄型化が要求されている。
【0004】電源用トランス用コア材料としては、低損
失で飽和磁束密度の高いMn−Zn系フェライトが用い
られている。しかし、Mn−Zn系フェライトは、固有
抵抗が10Ωm程度と低いため、コアとしたとき直接巻
線できず絶縁処理が必要となる。
【0005】Ni−Cu−Zn系フェライトは、固有抵
抗が105 Ωm以上と高いことから、表面に絶縁被膜を
設けることなく直接巻線することが可能であり、低コス
ト化、小型化を図ることができる。しかし、Ni−Cu
−Zn系フェライトは、パワーロスが比較的大きいこと
と、飽和磁束密度が低いことから電源用コアに使用する
ことは難しかった。
【0006】なお、特許第2551009号には、Mn
O:0〜2モル%含有した低損失材が開示されている。
しかしながら、この文献にはPについての記述がなく、
低Pの原料を使用しPの含有量を少なくして低損失を得る
という点において、この出願の発明と異なっている。ま
た、WO3 についての記述もなく、WO3 によるコアロ
ス低減効果の点でも異なっている。
【0007】特許第2550639号は、MnO:0〜
2モル%含有した低損失材が述べられているが、この文
献にもPについての記述がみられない。従って、上記同
様に低Pの原料を使用しPの含有量が少なくないと低損失
が得られない点で異なる。さらに、この文献にもWO3
についての記述がなく、WO3 によるコアロス低減効果
の点でも異なっている。
【0008】また、特許第2550639号は、MgO
およびTiOを0〜3モル%(0を含まず)含有した低
損失材が開示されているが、本発明ではMgOおよびT
iOは使用しておらずこの点でも異なっている。
【0009】特開平6−16451号公報は、MnO:
0.3〜0.8モル%含有した低損失材が述べられてい
るが、Pについての記述が無く、上記同様に本発明とは
異なっている。また、WO3 についての記述がなく、W
3 によるコアロス低減効果の点でも異なる。
【0010】特開平11−219812号公報は、副成
分としてMnO:4−9.5wt%含有した低損失材が述
べられているが、Pについての記述が無く、上記同様に
本発明とは異なっている。また、WO3 についての記述
がなく、WO3 によるコアロス低減効果の点でも異なっ
ている。
【0011】特開平7−307212号公報は、Pを5
0ppm以下含有した低損失材が述べられているが、この
文献の組成はMnOを含有していない。つまり、MnO
を含有し、低損失材を得る点で異なっている。また、W
3 についての記述もなく、WO3 によるコアロス低減
効果の点でも異なっている。
【0012】特開2000−6916号公報は、P25
を0.005wt%〜0.1wt%含有した低損失材が開示
されている。しかしながら、この文献の低損失材はMn
Oを含有するものではなく、MnO含有による低損失が
得られない。また、WO3 についての記述がなく、WO
3 によるコアロス低減効果の点でも異なっている。
【0013】特開平6−87441号公報は、WO3
0.025−1.0wt%含有した耐熱衝撃性フェライト
コアが開示されている。しかしながら、この文献ではP
についての記述が無く、低Pの原料を使用し、Pの含有量
を少なくすることによる低損失効果の点で異なってい
る。
【0014】特開平10−50514公報は、WO3
0.01〜0.5wt%含有した低損失フェライトコアが
開示されている。しかし、この文献でもPについての記
述が無く、低Pの原料を使用し、Pの含有量を少なくする
ことによる低損失効果の点で異なっている。また、この
文献の組成もMnOを含有せず、MnOにより低損失材
を得る点で異なっている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
表面抵抗と低いコアロスを有し、電源トランス用として
有用なフェライト磁性材料、およびこれを用いたフェラ
イトコア、電源トランスまたはコイル部品を実現するこ
とである。
【0016】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的は、
以下の構成により達成される。 (1) Ni−Mn系のフェライト磁性材料であって、
主成分として、酸化鉄をFe23 換算で:44.5〜
50.25モル%(但し50.25モル%を含まず)、
酸化マンガンをMn23 換算で:0〜4モル%(但し
0を含まず)、酸化亜鉛をZnO換算で:30〜35モ
ル%含有し、不純物として含有するPの含有量が50ppm
以下であり、前記主成分の酸化鉄と酸化マンガンの総計
が48.5〜50.25モル%であるフェライト酸化物
磁性材料。 (2) 前記主成分に対し酸化タングステンをWO3
算で0〜0.5質量%(但し0を含まず)副成分として
含有する上記(1)のフェライト酸化物磁性材料。 (3)前記主成分としてさらに酸化鋼をCuO換算で:
0〜12モル%含有し、この主成分の残部に酸化ニッケ
ルを含有する上記(1)または(2)のフェライト酸化
物磁性材料。 (4)前記主成分の酸化亜鉛をZnO換算で:30〜3
3モル%含有する上記(1)〜(3)のいずれかのフェ
ライト酸化物磁性材料。 (5) Ni−Mn系のフェライト磁性材料であって、
主成分として、酸化鉄をFe23 換算で:44.5〜
50.25モル%(但し50.25モル%を含まず)、
酸化マンガンをMn23 換算で:0〜4モル%(但し
0を含まず)、酸化亜鉛をZnO換算で:30〜35モ
ル%含有し、不純物として含有するPの含有量が50ppm
以下であり、前記主成分の酸化鉄と酸化マンガンの総計
が48.5〜50.25モル%であり、焼結体の結晶組
織においてP,Caの偏析がなく、かつ応力歪みや転移
が観察されないフェライト酸化物磁性材料。 (6) 上記(1)〜(5)のいずれかのフェライト酸
化物磁性材料を有するフェライトコア。 (7) コアロスの最小値が300kW/m3 以下(f:
50kHz,B:150mT)であって、コアロスの最小値
を有する温度が0℃〜100℃であり、表面抵抗が10
8 Ω以上(1kV印加、端子間距離14mm)である上記
(6)のフェライトコア。 (8) 電源トランスまたはコイル部品に使用される上
記(6)または(7)のフェライトコア。 (9) 上記(6)または(7)のフェライトコアを有
する電源トランスまたはコイル部品。
【0017】
【作用】本発明では、抵抗を高く保つために、従来のM
n−Znフェライトのように、化学量論組成よりもFe
23 リッチではなく、化学量論組成付近での検討を行
った。つまり、抵抗が低下しない化学量論組成付近にお
いて検討を行った。
【0018】具体的な方策として、本発明のフェライト
磁性材料は、従来のNi−Cu−Zn系フェライトでは
コアロスが大きいことから、MnOを含んだ系すなわち
Ni−Cu−Zn系フェライトにて、Fe23 +Mn2
3 で化学量論組成付近で、低PのFe23 原料を使
用してPの含有量を少なくし、表面抵抗を低減させるこ
となくコアロスを低減している。
【0019】さらに、上記方策と併せて、副成分とし
て、WO3 を添加してWO3 量を最適化することで、表
面抵抗を低減させることなくコアロスを低減している。
【0020】また、ZnO量を最適化することでコアロ
スの最小値を100℃以下とした。
【0021】本発明のフェライト磁性材料は従来のNi
−Cu−Zn系フェライトでは適用困難であった電源ト
ランス用コアに好適である。そして、本発明のフェライ
ト磁性材料は、従来のNi−Cu−Zn系フェライトと
同様に固有抵抗が高く、コアとしたときに絶縁体なしに
直接巻線が可能なため、トランスの小型化や低価格化が
可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明のフェライト酸化物磁性材
料は、Ni−Mn系のフェライト磁性材料であって、主
成分として、酸化鉄をFe23 換算で:44.5〜5
0.25モル%(但し50.25モル%を含まず。)、
酸化マンガンをMn23 換算で:0〜4モル%(但し
0を含まず)、酸化亜鉛をZnO換算で:30〜35モ
ル%含有し、この主成分に対し酸化タングステンをWO
3 換算で0〜0.5質量%(但し0を含まず)副成分と
して含有し、不純物として含有するPの含有量が50ppm
以下であり、前記主成分の酸化鉄と酸化マンガンの総計
が48.5〜50.25モル%である。
【0023】以下組成の限定理由について述べる。本発
明のNi−Mn系のフェライト磁性材料は、主成分とし
て、酸化鉄をFe23 換算で:44.5〜50.25
モル%(但し50.25モル%を含まず)、好ましくは
47〜50モル%、酸化マンガンをMn23 換算で:
0〜4モル%(但し0を含まず)、好ましくは0.05
〜2モル%、特に0.1〜2モル%、酸化亜鉛をZnO
換算で:30〜35モル%、好ましくは30〜33モル
%含有する。また、好ましくは残部に酸化ニッケル(N
iO)を含有する。
【0024】また、前記主成分の酸化鉄と酸化マンガン
の総計が48.5〜50.25モル%(但し50.25
モル%を含まず。)、好ましくは49.0〜50.20
モル%である。
【0025】主成分の酸化鉄+酸化マンガンが48.5
モル%未満であると、非磁性相が増加し、コアロス劣化
の原因となる。主成分の酸化鉄+酸化マンガンが50.
25モル%以上であると、表面抵抗が減少し、表面抵抗
が低くなり、コアに直接巻き線することができなくな
る。以上の理由より主成分の酸化鉄+酸化マンガンは4
8.5〜50.25モル%(但し50.25モル%を含
まず)の範囲となる。
【0026】酸化鉄および酸化マンガンの含有量につい
ては、酸化鉄+酸化マンガンが49.25モル%での酸
化マンガン置換検討の結果に基づき組成を限定した。
【0027】酸化鉄+酸化マンガンが49.25モル%
において、酸化マンガン0〜4モル%を酸化鉄と置換し
た結果、酸化マンガン0モル%に比較して、酸化マンガ
ンの置換量が増えると、コアロスは一旦低下して、その
後増加する。酸化マンガン置換が4モル%で0モル%の
ときとコアロスがほば同じになる。このため、酸化マン
ガンはMn23 換算で0〜4モル%(但し0を含ま
ず)、好ましくは0.05〜2モル%とした。
【0028】酸化鉄については、上記酸化鉄+酸化マン
ガンの限定範囲が48.5〜50.25モル%(但し5
0.25モル%を含まず)であり、酸化マンガンの限定
範囲が0〜4モル%(但し0を含まず)である。このた
め、酸化鉄はFe23 換算で44.5〜50.25モ
ル%(但し50.25モル%を含まず)、好ましくは4
7.0〜50.0モル%である。
【0029】主成分の酸化亜鉛がZnO換算で30モル
%未満では、コアロスの最小値をとる温度が、100℃
を超え、35モル%を超えると0℃以下となり、キュリ
ー点も低下する。このため、酸化亜鉛の含有量はZnO
換算で30〜35モル%、好ましくは30.0〜33.
0モル%である。
【0030】また、主成分の酸化銅成分がCuO量換算
で12モル%を超えるとコアロスが大きくなってくる。
このため、主成分中の含有される酸化銅は、CuO換算
で好ましくは0〜12モル%、より好ましくは2〜10
モル%である。
【0031】主成分の残部には、好ましくは酸化ニッケ
ル(NiO)を含有することが好ましい。酸化ニッケル
を含有することにより、Ni−Cu−Znフェライトの
特徴である高い表面抵抗が得られ易くなる。また、この
他にMgO等の2価の金属の酸化物(MOx :Mは2価
の金属)等や、原料由来の不可避成分(ただしPを除
く)を、特性に悪影響を与えない範囲で残部に含有して
いてもよい。
【0032】不純物のPについては以下理由で限定し
た。不純物のPの含有量が上記主成分に対し50ppmを越
えるとコアロスが劣化する。このため、P含有量は上記
主成分に対し50ppm以下、好ましくは30ppm以下、よ
り好ましくは20ppm以下である。その下限値としては
少ないほど好ましいことから、特に限定されるものでは
ないが、価格の面からは0.5ppm以下になると非常に
高価になるため、ある程度のコアロス低減効果が期待で
きる10ppm程度までとすれば十分である。
【0033】さらに、Pの含有量を所定の値以下に制御
すると、結晶粒内における転移、および粒界における応
力歪みを抑制する効果がある。このような転移、応力歪
みは、コアロスを低下させる要因と推定され、このよう
な転移、応力歪みを抑制する点からも、コアロス低減効
果があることが裏付けられる。また、応力歪みが発生し
ている粒界点ではPおよびCaの偏析が確認されること
から、このような応力歪みはP,Caの偏析が一つの原
因であると推定され、この点からもPの含有量抑制効果
が裏付けられる。
【0034】本発明の酸化物磁性材料は、鉄以外の原
料、例えばリン酸カルシウム等を用いることにより、P
を含有する場合があるが、このようなPを含む原料を用
いた場合でも、P含有量が上記範囲内となっていれば、
その材料の組成は問わない。
【0035】副成分の酸化タングステン(WO3 )は、
酸化タングステンの添加によりコアロスは低減するが、
添加量が多すぎると逆にコアロスが増加してしまう。す
なわち、コアロスは酸化タングステンをWO3 換算で0
〜0.1質量%(ただし0を含まず)添加する迄減少
し、その後増加しはじめ、0.2質量%で添加前と同じ
コアロスとなる。また、酸化タングステンの添加量が
0.5質量%まではコアロスが低いレベルであることか
ら、酸化タングステン添加量はWO3 換算で0〜0.5
質量%(ただし0を含まず)である。
【0036】なお、酸化タングステンの添加量は、WO
3 換算で好ましくは、0〜0.2質量%(ただし0を含
まず)、より好ましくは0〜0.15質量%(ただし0
を含まず)、さらに好ましくは0〜0.1(ただし0を
含まず)である。また、その具体的な下限としては0.
005質量%、特に0.01質量%程度である。
【0037】また、本発明の酸化物磁性材料は、前記の
組成を有するものであれば、B、C、Al、Si、P、
S、Cl、As、Se、Br、Te、Iや、典型金属元
素、遷移金属元素等の不可避不純物を含んでもよい。
【0038】本発明のフェライトコアは、デジタルカメ
ラ、デジタルビデオ、DVD、ノートパソコン、各種携
帯機器等、液晶搭載電子機器のバックライト駆動用トラ
ンスや、その他のインバータ用などの電源トランス等に
用いられるが、特にこの用途に限定されず、インダクタ
やチョークコイル等のコイル部品にも適用できる。
【0039】コアの形状としては特に限定されるもので
はないが、例えば、外径約18mm、内径約10mm、高さ
約5mmのトロイダル型コア等が挙げられ、他にいわゆる
EE型、EI型、EER型、UU型、UI型、ドラム
型、ポット型、カップ型等のコアが本発明に適用でき
る。
【0040】本発明のフェライトコアは、上記酸化物磁
性材料を含有し、コアロスの最小値が300kW/m3
以下(f:50kHz,B:150mT)であって、コアロ
スの最小値を有する温度が0℃〜100℃であり、表面
抵抗が108 Ω以上(1kV印加、端子間距離14mm)で
ある。このような、低温側でもコアロスが最小となる温
度特性を有することにより、寒冷地においても、安定に
動作させることができる。このような温度特性は、主に
組成中のZnOの量を調整することにより得られる。
【0041】f:50kHz,B:150mTでのコアロス
の最小値は、300kW/m3 以下、特に250kW/m
3 以下が好ましい。その下限としては特に限定されるも
のではないが、通常200kW/m3 程度である。コア
ロスの最小値を有する温度は0℃〜100℃、特に40
〜100℃である。また、1kV印加、端子間距離14mm
での表面抵抗は、108 Ω以上、特に109 Ω以上、さ
らには1010 Ω以上が好ましい。その上限としては、
特に限定されるものではないが、通常1012Ω程度であ
る。なお、巻線を直接巻回するためには、106 以上あ
ればよいが、安全性を考慮すると108 程度である。
【0042】本発明のフェライト酸化物磁性材料は、焼
結体の結晶組織においてP,Caの偏析がなく、かつ応
力歪みや転移が観察されないことが望ましい。
【0043】具体的には、TEM観察において、粒界近
傍の粒内には転移が確認されず、粒界において応力歪み
によるコントラストが確認されないことが望ましい。ま
た、EPMAのデータからは、P,Caの偏析が確認さ
れないことが望ましい。
【0044】これは、本発明組成のようにP含有量を抑
制することにより、上記応力歪みや転移が抑制され、応
力歪みによるコアロスの悪化が抑制されるものと推定さ
れる。また、この応力歪みは、P,Caの偏析によるも
のと推定される。
【0045】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。フェライトの
内部応力を低減するため、以下のPの少ないFe23
料を使用したものと、従来のPの多いFe23 原料を使
用したフェライトを作成した。
【0046】 高P原料 低P原料 Fe23 純度 (質量%) 99.20 99.50 P含有量(ppm ) 190 2 その他の原料は共用した。
【0047】〔実施例1〕 Mnを含有するNi−Cu−Zn組成(同一組成)での
P含有量によるコアロス、表面抵抗の検討。
【0048】上記高P原料と低P原料のFe23 原料を
用いて、表1の組成にて、Mnを含有するNi−Cu−
Zn系フェライトでP含有量によるコアロス表面抵抗の
検討を行った。
【0049】公知の方法で、以下の組成の主成分を湿式
ボールミル等を用いて混合し、大気中900℃前後で仮
焼きし、さらに湿式ボールミル等を用いて粉砕して成形
用材料を得た。
【0050】得られた成形用材料をバインダー(PVA)
と混合造粒し、油圧プレスなどにより外径約18mm、内
径約10mm、高さ約5mmのトロイダルコアに成形し、大
気中1000〜1200℃で焼成してコアを得た。この
コアについて、コアロス(f:50kHz,B:150m
T)、表面抵抗(1kV印加、端子間距離14mm)を測定
した。コアロスは岩崎通信機(株)製B−Hアナライザ
SY−8216を、表面抵抗はIRメータとしてTO
A電子製 SUPER MEGOHMMETER SM-5Eを用いて測定し
た。結果を表1に示す。
【0051】
【表1】
【0052】その結果、高P原料を使用し、Pが130pp
mのサンプル1はコアロスが266kW/m3 と大きく、低
P原料を使用しPが1ppmのサンプル2は、コアロス20
7kW/m3 と小さかった。また、表面抵抗はサンプル
1、サンプル2ともに変わらなかった。
【0053】Mnを含有するNi−Cu−Zn系フェラ
イトで、P含有量を少なくすることで表面抵抗を低下さ
せずにコアロスを低減することができることが解る。こ
の結果から、組成のみでなくPがコアロスに大きな影響
を与えていることが解る。
【0054】〔実施例2〕 酸化タングステン添加検討1(P:1ppmでのWO3 添加
検討)
【0055】実施例1において、コアロスの小さかった
サンプル2にWO3 を0.05wt%添加し、サンプル3
を得た。
【0056】得られた材料をバインダー(PVA)と混合
造粒し、トロイダルコアに成形し、1000〜1200
℃で焼成してコアを得た。このコアについて、コアロス
(f:50kHz,B:150mT)、表面抵抗(1kV印加、
端子間距離14mm)を測定した。結果を表2に示す。
【0057】
【表2】
【0058】WO3 を含まないサンプル2のコアロスが
207kw/m3 であるのに対し、WO3 を0.05質量
%含有するサンプル3のコアロスが約187kw/m3
改善されている。この結果から、WO3 添加により、表
面抵抗は変わらず、コアロスを低減できることが解る。
【0059】〔実施例3〕 酸化タングステン添加検討2(P:1ppmでのWO3 添加
検討)
【0060】実施例1において、コアロスの小さかった
サンプル2に、WO3 を0質量%〜5質量%添加し、成
形用材料を得た。
【0061】得られた成形用材料を、実施例1と同様に
してコアを得、実施例1と同様にコアロス(f:50kH
z,B:150mT)、表面抵抗(1kV印加、端子間距離1
4mm)を測定した。
【0062】図1〜3にWO3 添加によるコアロスの変
化を示す。WO3 を含まないフェライトコアのコアロス
が207kw/m3 に対しWO3 を0.05質量%含有す
るフェライトコアのコアロスが約187kw/m3 と改善
されていることが解る。
【0063】WO3 の添加は0.2質量%までは添加に
より表面抵抗は変わらず、コアロスを低減できるが、添
加量が多くなるとコアロスは逆に増加する。コアロスは
WO 3 が0.1質量%迄減少し、その後増加し、0.2
質量%で添加前と同じコアロスとなる。WO3 が0.5
質量%まではコアロスが低いレベルであることから、W
3 量は0〜0.5質量%(ただし0を含まず)が最適
であることが解る。
【0064】〔実施例4〕 サンプル3の組成におけるP含有量とコアロス、表面抵
抗の関係
【0065】実施例1の結果より、Mnを含有するNi
−Cu−Zn系フェライトでP含有量を少なくすること
で表面抵抗を低下させずにコアロスを低減することがで
きることが判った。
【0066】そこで、サンプル3の組成(WO3 :0.
05質量%含有組成)において、P含有量を変えて、P
含有量とコアロスの関係を検討した。結果を図4に示
す。
【0067】図から明らかなように、コアロスはPが増
加すると増加する。P含有量が50ppmを超えるとコアロ
スが急激に増加することから、低損失高抵抗を実現する
ためにはP=50ppm以下である必要があることが解る。
また、より好ましいP含有量の範囲は30ppm以下であり、
さらに、好ましいP含有量の範囲は20ppm以下であり、
特に好ましいP含有量の範囲は10ppm以下である。
【0068】〔実施例5〕 低P原料でのFe23 +Mn23 で化学量論組成付近
での検討
【0069】上記低P原料を使用してP含有量が1ppm、
WO3 が0.05質量%でのFe2 3 +Mn23 化学
量論組成付近による効果を確認した。
【0070】実施例1と同様に、以下の組成の主成分を
混合し、仮焼きし、粉砕して成形用材料を得た。
【0071】得られた成形用材料を、実施例1と同様に
トロイダルコアに成形し、焼成してコアを得、コアロス
(f:50kHz,B:150mT)、表面抵抗(1kV印加、
端子間距離14mm)を測定した。結果を表3に示す。
【0072】
【表3】
【0073】表から低P原料でのFe23 +Mn23
で、化学量論組成付近において表面抵抗を低減させるこ
と無くコアロスを改善できることが解る。主成分の酸化
鉄+酸化マンガンが48.5モル%未満であると非磁性
相が増加しコアロス劣化の原因となる。一方、主成分の
酸化鉄+酸化マンガンが50.25モル%以上である
と、表面抵抗が減少し、表面抵抗が低くなることが解
る。
【0074】〔実施例6〕 低P原料でのサンプル3(サンプル8)組成付近での詳
細な組成の検討
【0075】低P原料でのサンプル3組成付近での詳細
な組成の検討を行った。
【0076】実施例1と同様に、以下の組成の主成分を
混合、仮焼きし、粉砕した後成形し、焼成してコアを得
た。このコアについて、実施例1と同様にコアロス
(f:50kHz,B:150mT)、表面抵抗(1kV印加、
端子間距離14mm)を測定した。結果を表4,5に示
す。
【0077】組成 Fe23 47.75〜49.25モル% NiO 残部 CuO 5.06〜7.06モル% ZnO 29.93〜32.06モル% Mn23 0.51〜1.51モル% WO3 0.05質量%
【0078】
【表4】
【0079】
【表5】
【0080】表から上記組成範囲において、良好なコア
ロス、表面抵抗が得られることが解る。但し、Fe23
+Mn23 が50.25モル%では抵抗が108 Ωと
低くなり、48.75モル%では、コアロスが209と
なるが検討組成範囲で良好な結果が得られた。低P原料
でのFe23 +Mn23 で化学量論組成付近におい
て、表面抵抗を低減させる事無くコアロスを改善でき
た。
【0081】〔実施例7〕 低P原料でのMn23 量を変化させたときのFe23
+Mn23 での化学量論組成付近検討
【0082】低P原料を使用してMn23 量を変化させ
たときの(Fe23 へのMn23置換)Fe23 +M
23 化学量論組成付近による効果を確認した。
【0083】実施例1と同様にして、以下の組成の主成
分を混合し、仮焼きし、粉砕して成形用材料を得た。
【0084】得られた成形用材料を実施例1と同様に、
トロイダルコアコアを得、コアロス(f:50kHz,B:
150mT)、表面抵抗(1kV印加、端子間距離14mm)
を測定した。
【0085】 サンプルA サンプルB Fe23 49.25−Xモル% 49.25−Xモル% NiO 13.45モル% 13.25モル% CuO 6.1モル% 5.75モル% ZnO 31.20モル% 31.75モル% Mn23 Xモル%(0〜4モル%) Xモル%(0〜4モル%) WO3 0.05質量% 0.05質量%
【0086】サンプルAの結果を図5,6に、サンプル
Bの結果を図7,8にそれぞれ、示す。Mn23 の増
加に伴い、コアロスは一時減少してから増加し、表面抵
抗は減少する。Mn23 量0〜4モル%で低いコアロ
スが得られ、表面抵抗も101 0 以上が得られている。
この結果から、低P原料を使用してMn23 量を変化さ
せた場合もFe +Mn23 で化学量論組成付近
において表面抵抗を低減させることなくコアロスを改善
できた。
【0087】Fe23 +Mn23 が49.25モル%
において、Mn23 0〜4モル%をFe23 と置換し
た。その結果、Mn23 の置換量が0モル%に比べ、
置換量が増えるとコアロスはいったん低下して、その
後、増加していることが解る。そして、Mn23 の置
換量が4モル%で0モル%のときとコアロスがほぼ同じ
になる。この結果から、Mn23 は0〜4モル%(但
し0を含まず)が好ましいことが解る。
【0088】〔実施例8〕 低P原料でのZnO量を変化させたときのFe23 +M
23 で化学量論組成付近での検討
【0089】低P原料を使用してZnO量を変化させた
ときのFe23 +Mn23 化学量論組成付近による効
果を確認した。
【0090】実施例1と同様にして、以下の組成の主成
分を混合し、仮焼きし、粉砕して成形用材料を得た。
【0091】得られた成形用材料を実施例1と同様にし
て、混合造粒し、成形し、焼成してトロイダルコアを
得、コアロス(f:50kHz,B:150mT)、表面抵抗
(1kV印加、端子間距離14mm)を測定した。結果を図
9,図10に示す。
【0092】Fe23 48.49モル% NiO 100−(X+55.56)モル% CuO 6.06モル% ZnO Xモル%(30〜35モル%) Mn23 1.01モル% WO3 0.05質量%
【0093】図から、ZnO量が少ないとコアロスのボ
トム温度は高温側に、多いと低温側にシフトすることが
解る。主成分の酸化亜鉛がZnO換算で30モル%未満
では、コアロスの最小値をとる温度が、100℃を超
え、35モル%を超えると100℃以下となる。このた
め、ZnO量は、30モル%から35モル%が好適であ
ることが解る。
【0094】ZnOの量が変化してもMn23 の効果
によりコアロスが低減できる。低P原料を使用して、Z
nO量を変化させた場合も、Fe23 +Mn23 で化
学量論組成付近において表面抵抗を低減させることなく
コアロスを改善できた。
【0095】〔実施例9〕 低P原料でのCuO量を変化させたときのFe23 +M
23 で化学量論組成付近での検討
【0096】低P原料を使用してCuO量を変化させた
ときのFe23 +Mn23 化学量論組成付近による効
果を確認した。
【0097】実施例1と同様にして、以下の組成の主成
分を混合し、仮焼きし、粉砕して成形用材料を得た。
【0098】得られた成形用材料を、実施例1と同様に
して混合造粒し、成形し、焼成してトロイダルコアを
得、コアロス(f:50kHz,B:150mT)、表面抵抗
(1kV印加、端子間距離14mm)を測定した。結果を表
6に示す。
【0099】
【表6】
【0100】CuOが12モル%以下で低いコアロスが
得られるが、主成分の酸化銅成分がCuO量換算で12
モル%を超えるとコアロスが大きくなる。このため、C
uOは0〜12モル%の範囲が好適であることが解る。
【0101】〔実施例9〕 低P原料と、高P原料の結晶粒、粒界構造の解析
【0102】実施例1のサンプル1において、使用鉄原
料中のP含有量を2ppm および190ppm とし、それぞ
れ低Pサンプルと、高Pサンプルを得た。
【0103】得られた焼結体各サンプルの、粒界点近傍
をTEMにて観察すると共に、粒界点近傍の領域をEP
MAによりCu、P、およびCaの解析を行った。高P
サンプルのTEM写真を図11〜14に、低Pサンプル
のTEM写真を図15〜18に、高PサンプルのEPM
A解析結果を図19に、低PサンプルのEPMA解析結
果を図20にそれぞれ示す。
【0104】TEM観察の結果、高Pサンプルでは、粒
界近傍の粒内には転移が確認されると共に、粒界におい
て応力歪みによるコントラストが確認された。一方、低
Pサンプルではこのような転移や応力歪みは確認できな
かった。また、EPMAのデータから、高Pサンプルで
P、Caの偏析が確認された。
【0105】以上の結果から、低Pサンプルでは転移や
応力歪みが抑制され、応力歪みによるコアロスの悪化が
抑制されているものと推定された。また、この応力歪み
は、P,Caの偏析によるものと推定された。
【0106】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高い表面
抵抗と低いコアロスを有し、電源トランス用として有用
なフェライト磁性材料、およびこれを用いたフェライト
コア、電源トランスまたはコイル部品を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】WO3量とコアロスの関係を示したグラフであ
る。
【図2】WO3量とコアロスの関係を示したグラフであ
る。
【図3】WO3量とコアロスの関係を示したグラフであ
る。
【図4】P含有量とコアロスの関係
【図5】低P原料を使用してMn23量を変化させたと
きのコアロスを示したグラフである。
【図6】低P原料を使用してMn23量を変化させたと
きの表面抵抗を示したグラフである。
【図7】低P原料を使用してMn23量を変化させたと
きのコアロスを示したグラフである。
【図8】低P原料を使用してMn23量を変化させたと
きの表面抵抗を示したグラフである。
【図9】低P原料を使用してZnO量を変化させたとき
のコアロスを示したグラフである。
【図10】低P原料を使用してZnO量を変化させたと
きの表面抵抗を示したグラフである。
【図11】実施例9の焼結体高Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図12】実施例9の焼結体高Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図13】実施例9の焼結体高Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図14】実施例9の焼結体高Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図15】実施例9の焼結体低Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図16】実施例9の焼結体低Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図17】実施例9の焼結体低Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図18】実施例9の焼結体低Pサンプルの、粒界点近
傍の図面代用TEM写真である。
【図19】高PサンプルのEPMA解析結果を示した図
である。
【図20】低PサンプルのEPMA解析結果を示した図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 1/36 H01F 1/36 (72)発明者 荘司 祥 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 4G002 AA07 AA12 AB01 AE02 AE04 4G018 AA01 AA21 AA23 AA24 AA25 5E041 AB01 AB02 CA01 HB17 NN01 NN06

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ni−Mn系のフェライト磁性材料であ
    って、 主成分として、 酸化鉄をFe23 換算で:44.5〜50.25モル
    %(但し50.25モル%を含まず)、 酸化マンガンをMn23 換算で:0〜4モル%(但し
    0を含まず)、 酸化亜鉛をZnO換算で:30〜35モル%含有し、 不純物として含有するPの含有量が50ppm以下であり、 前記主成分の酸化鉄と酸化マンガンの総計が48.5〜
    50.25モル%であるフェライト酸化物磁性材料。
  2. 【請求項2】 前記主成分に対し 酸化タングステンをWO3 換算で0〜0.5質量%(但
    し0を含まず)副成分として含有する請求項1のフェラ
    イト酸化物磁性材料。
  3. 【請求項3】前記主成分としてさらに 酸化鋼をCuO換算で:0〜12モル%含有し、 この主成分の残部に酸化ニッケルを含有する請求項1ま
    たは2のフェライト酸化物磁性材料。
  4. 【請求項4】前記主成分の酸化亜鉛をZnO換算で:3
    0〜33モル%含有する請求項1〜3のいずれかのフェ
    ライト酸化物磁性材料。
  5. 【請求項5】 Ni−Mn系のフェライト磁性材料であ
    って、 主成分として、 酸化鉄をFe23 換算で:44.5〜50.25モル
    %(但し50.25モル%を含まず)、 酸化マンガンをMn23 換算で:0〜4モル%(但し
    0を含まず)、 酸化亜鉛をZnO換算で:30〜35モル%含有し、 不純物として含有するPの含有量が50ppm以下であり、 前記主成分の酸化鉄と酸化マンガンの総計が48.5〜
    50.25モル%であり、 焼結体の結晶組織においてP,Caの偏析がなく、かつ
    応力歪みや転移が観察されないフェライト酸化物磁性材
    料。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかのフェライト酸
    化物磁性材料を有するフェライトコア。
  7. 【請求項7】 コアロスの最小値が300kW/m3
    下(f:50kHz,B:150mT)であって、 コアロスの最小値を有する温度が0℃〜100℃であ
    り、 表面抵抗が108 Ω以上(1kV印加、端子間距離14m
    m)である請求項6のフェライトコア。
  8. 【請求項8】 電源トランスまたはコイル部品に使用さ
    れる請求項6または7のフェライトコア。
  9. 【請求項9】 請求項6または7のフェライトコアを有
    する電源トランスまたはコイル部品。
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