JP2005097048A - フェライト焼結体とこれを用いたフェライトコアおよびフェライトコイル - Google Patents

Abstract

【課題】高透磁率、高電気抵抗、低いコア損失、高誘電起電力の優れたフェライト焼結体を提供する。
【解決手段】Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＣｕをそれぞれＦｅ₂Ｏ_３換算で４２〜５４モル％、ＺｎＯ換算で１２〜３７モル％、ＮｉＯ換算で７〜３５モル％、ＣｕＯ換算で０．５〜１０モル％含有する主成分１００質量部に対し、ＺｒをＺｒＯ_２換算で０．００１〜０．６質量部含有するとともに、上記Ｚｒを焼結体中に均一に分散し、焼結体中の粒界相の厚みを２０ｎｍ以下としたフェライト焼結体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、コア損失が低く、高い誘導起電力が発生するフェライト焼結体、フェライトコア及びフェライトコイルに関する。特に、車両用タイヤの空気圧や温度の検知装置、車両の盗難防止装置、車両用キーレスエントリー装置等に装着されるＲＦＩＤ（無線周波数識別）用フェライトコアやフェライトコイルに関する。

従来より、車両の安全性、経済性（消費燃費）を向上させるため、車両の走行時や停車時のタイヤ内の空気圧、温度等を運転者に知らせることが要求されるようになっている。その方法として、例えば、車両に搭載されるバッテリーから電磁波パルス（周波数は１２５ｋＨｚ、１３４．２ｋＨｚ等）を送信すると、タイヤに取り付けたフェライトコアが、この電磁波パルスを受信し、この受信に伴って発生する誘導起電力によりタイヤ内に設けた圧力センサーと温度センサーにそれぞれ空気圧、温度を測定するよう指令信号が出され、この指令信号に基づいて空気圧、温度が測定される。そして、圧力センサーや温度センサーと繋がった送信回路を通じて、タイヤ内の空気圧、温度は車内の表示部に送信、表示されるようになっている。この場合、圧力センサー、温度センサーからそれぞれ測定された空気圧、温度を無線で送信するための電池が必要に応じて設けられている。

このようなフェライトコアは、コア損失の低いものが望まれている。この理由はフェライトコアが電磁波パルスを受信すると誘導起電力が発生するが、フェライト自体にも損失が通常発生する。フェライトコアのコア損失を低くすることで電磁波パルスから誘導起電力に変換される効率（以下、単に変換効率という。）は向上し、高い誘導起電力を発生させることができるからである。

また、上述のフェライトコアに用いられるフェライト焼結体は、透磁率、誘電起電力、キュリー温度（Ｔ_ｃ）いずれも高いことが要求されている。透磁率、誘電起電力が小さいと、タイヤの空気圧や温度を測定させる指令信号が圧力センサーや温度センサーに伝達され難く、圧力センサーや温度センサーが作動し難くなるからである。また、タイヤは高温にさらされる場合が多いので、キュリー温度（Ｔ_ｃ）が低いと簡単に磁性を失ってしまうからである。

このようなフェライト焼結体として、特許文献１では平均粒径０．５〜５０μｍのＺｒＯ_２を含有することで焼結体自体の直流印加（重畳）時のインダクタンス（Ｌ値）を向上させたＮｉ-Ｚｎフェライト焼結体が開示されている。

また、特許文献２には、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、残部が実質的にＭｎＯの組成となる基本成分中にＳｉＯ_２及びＣａＯを含有し、さらにＴａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｖ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２およびＨｆＯ_２の中から選ばれる少なくともいずれか１種を含むことでコア損失が極小となる温度が１００℃以下となるフェライト焼結体が開示されている。

また、特許文献３及び特許文献４には、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ、残部が実質的にＭｎＯの組成からなる基本成分中に、ＳｉＯ_２及びＣａＯを含有し、さらにＮｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｖ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＴｉＯ_２およびＳｎＯ_２の群から選ばれる少なくともいずれか１種を含有することで、高周波領域でコア損失の低いフェライト焼結体が開示されている。
特開２００３−１１２９６８号公報 特開平１０−２７０２３１号公報 特開平１１−３８１３号公報 特開２０００−２８６１１９号公報

上記特許文献１のＮｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼結体に比べ約１０⁶倍も電気抵抗が高く、絶縁性に優れているので、コア・コイル間、コア・端子間などで絶縁対策が不要となる。従って、コア・コイル間、コア・端子間の距離も短くできるため、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）用フェライトコアの小型化が容易に行えるとともにコストを削減することができるという利点があった。しかしながら、上記Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトに比べコア損失が約１０倍と大きいため、発熱量が高くなり、その結果変換効率が低く、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）用フェライトコアとしての実用性に欠けるという課題があった。

上記Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体をフェライトコアに用いた場合、コア損失が高くなるのは、含まれるＺｒＯ_２の平均粒径が０．５〜５０μmと大きいために、Ｚｒを均一に分散させることができず、磁界中では焼結体中の磁区と磁区との境界を構成する磁壁を容易に移動させられないからである。

また、特許文献２〜４のＭｎ−Ｚｎ系フェライト焼結体は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体に比べコア損失は低いので、発熱量も低くすることができ、その結果変換効率を高くすることができる。しかしながら、上記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト焼結体は、電気抵抗が数Ω・ｃｍと低く、耐電圧を確保する設計が必要であり、小型化、低コスト化の要求を満足できないという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものである。即ち本発明は、コア損失を低くすることで電力損失を低下させ、発熱量を抑制することができるとともに、誘導起電力が高く、しかも容易に小型化、低コスト化を実現できるフェライト焼結体およびこれを用いたフェライトコア並びにフェライトコイルを提供することを目的とする。

本発明のフェライト焼結体は、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＣｕをそれぞれＦｅ_２Ｏ_３換算で４２〜５４モル％、ＺｎＯ換算で１２〜３７モル％、ＮｉＯ換算で７〜３５モル％、ＣｕＯ換算で０．５〜１０モル％含有する主成分１００質量部に対し、ＺｒをＺｒＯ_２換算で０．００１〜０．６質量部含有した焼結体であって、上記Ｚｒが焼結体中に均一に分散し、上記焼結体中の粒界相の厚みが２０ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、上記焼結体中の粒界相の厚みが２０ｎｍ以下であることを特徴とする。

さらに、上記焼結体中の結晶相がＮｉＦｅ_２Ｏ_４、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４およびＣｕＦｅ_２Ｏ_４から選択される少なくとも１種またはこれらの固溶体であることを特徴とする。

またさらに、平均結晶粒径が１〜３０μｍ、焼結密度が５．０ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする。

さらにまた、本発明のフェライトコアは、上記フェライト焼結体を所定形状に形成したことを特徴とする。

また、本発明のフェライトコイルは、上記フェライトコアに導線を巻回したことを特徴とする。

本発明のフェライト焼結体によれば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣｕをそれぞれＦｅ₂Ｏ₃換算で４２〜５４モル％、ＺｎＯ換算で１２〜３７モル％、ＮｉＯ換算で７〜３５モル％、ＣｕＯ換算で０．５〜１０モル％含有する主成分１００質量部に対し、ＺｒをＺｒＯ_２換算で０．００１〜０．６質量部含有した焼結体であって、かつＺｒが上記焼結体中に均一に分散したフェライト焼結体とすることで磁区と磁区との境界を構成する磁壁を容易に移動させることができ、その結果コア損失の低いフェライト焼結体とすることができる。

また、上記焼結体中の粒界相の厚みが２０ｎｍ以下であるフェライト焼結体とする、あるいは平均結晶粒径が１〜３０μｍであって、焼結密度が５．０ｇ／ｃｍ^３以上であるフェライト焼結体とすることで、さらにコア損失の低いフェライト焼結体を提供することができる。

また、平均結晶粒径が１〜３０μｍであって、焼結密度が５．０ｇ／ｃｍ^３以上であるフェライト焼結体とすることで、さらにコア損失の低いフェライト焼結体を提供することができる。

また、本発明のフェライト焼結体でフェライトコアやフェライトコイルを形成することで、コア損失を低くすることができるため、電力損失や発熱量を抑制できる。その結果、変換効率を高くすることができ、例えば高い誘導起電力を必要とする車両用タイヤの空気圧や温度の検知装置、車両の盗難防止装置、車両用キーレスエントリー装置等に装着されるＲＦＩＤ（無線周波数識別）用フェライトコアおよびこれを用いたフェライトコイルとして用いることができる。

本発明のフェライト焼結体は、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕを、それぞれＦｅ₂Ｏ₃換算で４２〜５４モル％、ＺｎＯ換算で１２〜３７モル％、ＮｉＯ換算で７〜３５モル％、ＣｕＯ換算で０．５〜１０モル％含有する主成分１００質量部に対し、ＺｒをＺｒＯ_２換算で０．００１〜０．６質量部含有した焼結体であって、上記Ｚｒが焼結体中に均一に分散し、焼結体中の粒界相の厚みが２０ｎｍ以下であることが重要である。

本発明のフェライト焼結体で、ＦｅをＦｅ_２Ｏ_３換算で４２〜５４モル％としたのは、Ｆｅ_２Ｏ_３が４２モル％未満では、透磁率が低下し、５４モル％を超えると電気抵抗が低下するためである。一方、ＦｅがＦｅ_２Ｏ_３換算で４２〜５４モル％であれば、透磁率、電気抵抗ともに低下しない。Ｆｅ_２Ｏ_３換算でのＦｅの含有量の下限は４４モル％、上限は５２モル％が望ましい。

また、ＺｎをＺｎＯ換算で１２〜３７モル％としたのは、ＺｎＯが１２モル％未満では、透磁率が低下し、３７モル％以上ではキュリー温度（Ｔ_Ｃ）が低下するためである。一方、ＺｎをＺｎＯ換算で１２〜３７モル％とすれば、透磁率、キュリー温度（Ｔ_Ｃ）ともに低下しない。ＺｎＯ換算でのＺｎの含有量の下限は１４モル％、上限は３５モル％が望ましい。

ＮｉをＮｉＯ換算で、７〜３５モル％としたのは、ＮｉＯが７モル％未満では、キュリー温度（Ｔ_Ｃ）が低下し、３５モル％を超えると透磁率が低下するためである。一方、ＮｉをＮｉＯ換算で７〜３５モル％とすれば、透磁率、キュリー温度（Ｔ_Ｃ）ともに低下しない。ＮｉＯ換算でのＮｉの含有量の下限は９モル％、上限は３３モル％が望ましい。

ＣｕをＣｕＯ換算で０．５〜１０モル％としたのは、０．５モル％未満では、焼結性が低下し、１０モル％を超えると電気抵抗が低下するためである。一方、ＣｕをＣｕＯ換算で０．５〜１０モル％とすれば、燒結性、電気抵抗ともに低下しない。ＣｕＯ換算でのＣｕの含有量の下限は２モル％、上限は８モル％が望ましい。

また、上記主成分１００質量部に対しＺｒをＺｒＯ_２換算で０．００１〜０．６質量部としたのは、０．００１質量部未満では、コア損失を低くすることができないからであり、０．６質量部を超えると電気抵抗が低下するためである。一方、ＺｒをＺｒＯ_２換算で0.００１〜０．６質量部とすることで、コア損失を低くすることができるが、電気抵抗は低下しない。

ここで、Ｎｉ−Ｚｎフェライト焼結体でコア損失が発生する主な要因は、焼結体中の磁区と磁区との境界を構成する磁壁の移動に伴って発生するヒステリシス損失である。ＺｒをＺｒＯ_２換算で０．００１〜０．６質量部含有させ、かつ上記Ｚｒを焼結体中の結晶相に均一に分散させることによって、上記磁壁を容易に移動させることができるため、ヒステリシス損失が小さくなり、コア損失も低くすることができる。

また、上記粒界相は主として反強磁性であるＣｕＯからなり、コア損失低下の妨げとなるが、粒界相の厚みを２０ｎｍ以下とすることで、反強磁性の影響を受けずに済み、コア損失を低くすることができる。

ここで、粒界相の厚みとは、結晶間の粒界の厚みのことであり、焼結体中の粒界の厚みの最大値を示すものであり、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、例えば倍率５００００倍で任意の１０箇所を測定し、その最大値を粒界相の厚みとして求めればよい。

さらに、コア損失が著しく低いフェライト焼結体を得るためには、ＺｒＯ_２換算でのＺｒの含有量の下限は０．０１質量部、上限は０．４質量部が望ましい。

なお、Ｚｒが焼結体中に均一に分散している状態とは、焼結体中任意のエリア３．７μｍ×２．８μｍを１０エリア選択し、エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーを用いて、各エリア毎に電子ビームを１０ポイント照射し、すべてのエリアでＺｒが８ポイント以上検出される状態をいい、Ｚｒを均一に分散させることで磁区と磁区との境界を構成する磁壁を容易に移動させることができ、その結果コア損失の低いフェライト焼結体とすることができる。

Ｚｒを焼結体中に均一に分散させるには、例えば、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕの酸化物を前述した範囲になるように調合した後、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕの酸化物を用い、これら主成分の各原料と、副成分として平均粒径が０．４μｍ以下のＺｒの酸化物を前述した範囲になるように調合する。次いで、バインダーやアクリル系分散剤を添加して平均粒径０．８μm以下になるまでボールミルやビーズミル等で粉砕混合して副成分を均一に分散した後、仮焼する。得られた仮焼粉体をボールミルやビーズミル等で粉砕して、造粒した後、プレス成形にて所定形状に成形する。そして、得られた成形体を４００〜８００℃で脱脂し、所定の焼成条件で焼結させればよい。

また、粒界相の厚みを２０ｎｍ以下とするには、上述の仮焼における昇温速度を２０℃／ｈｒ以下にすることが重要である。これは、フェライト化が開始する温度から完全に終了する温度までの昇温速度を遅くすることで、Ｃｕを含有したフェライト化を促進させ、粒界相の生成を抑制することができるからである。

さらに、フェライト焼結体中の結晶相がＮｉＦｅ_２Ｏ_４、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４およびＣｕＦｅ_２Ｏ_４から選択される少なくとも１種またはこれらの固溶体であることが好適であり、これら結晶相は強磁性を示すことから、コア損失を一層低下させることができる。

このような結晶相は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、例えば５００００倍の倍率で観察することができる。

また、フェライト焼結体の平均結晶粒径を１〜３０μｍとすることが好ましく、平均結晶粒径をこの範囲にすることでコア損失を著しく低減させられるからである。

さらに、本発明のフェライト焼結体は、焼結密度を５．０ｇ／ｃｍ^３以上とすることが好ましい。これは、焼結密度を向上させることで、ＮｉＦｅ_２Ｏ_４、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４、ＣｕＦｅ_２Ｏ_４等磁性体の重量比率か高くなり、コア損失を低くできるからである。

なお、上記平均結晶粒径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いてフェライト焼結体を、例えば３０００倍で画像解析することで、また焼結密度はアルキメデス法により測定すればよい。
なお、上記フェライト焼結体の平均結晶粒径を１〜３０μｍ、焼結密度を５．０ｇ／ｃｍ³以上とするには、粉砕後の仮焼粉体の粒子の９０％以上を粒径０．９μｍ以下、セラミック成形体の密度を３．０ｇ／ｃｍ^３以上、かつ焼成条件を１０００℃〜１３００℃で１〜１０時間保持とすることで得られる。

また、さらにコア損失を低くするために、上記主成分の含有量を９９〜９９．９９質量部とすることが好ましく、例えば、ＳｉＯ_２、Ｓ、ＣａＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ等の非磁性体をいずれも０．０１〜１質量部未満の範囲で含んでもよい。

上記主成分の含有量が９９質量部未満では、上記非磁性体の影響により、コア損失が低下しにくいとともに、透磁率も高くすることができないからであり、９９．９９質量部を超えるフェライト焼結体を得るには、原料精製上高コストとなるからである。

次に本発明のフェライト焼結体の製造方法について説明する。

本発明のフェライト焼結体の製造方法は、例えば、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕの酸化物を用い、これら主成分の各原料と、副成分として平均粒径が０．４μｍ以下のＺｒの酸化物を前述した範囲になるように調合する。次いで、バインダーやアクリル酸エステル共重合体等のアクリル系分散剤を添加し、平均粒径０．８μm以下になるまでボールミルやビーズミル等で粉砕混合して副成分を均一に分散した後、例えば８００〜９５０℃で仮焼する。得られた仮焼粉体をボールミルやビーズミル等で粉砕して、造粒した後、プレス成形にて所定形状に成形する。そして、得られた成形体を４００〜８００℃で脱脂し、所定の焼成条件で焼結させればよい。

また、Ｚｒの酸化物等は仮焼前に主成分に加えることを拘束するものではなく、仮焼後に加えても特性に何ら影響するものではない。

特に、上述の仮焼における昇温速度を２０℃／ｈｒ以下にすることが好適である。これは、フェライト化が開始する温度から完全に終了する温度までの昇温速度を遅くすることで、Ｃｕを含有したフェライト化を促進させ、粒界相の生成を抑制することができるからである。

なお、粉砕後の仮焼粉体の粒子の９０％以上を粒径０．９μｍ以下、セラミック成形体の密度を３．０ｇ／ｃｍ³以上、かつ焼成条件を１０００℃〜１３００℃で１〜１０時間保持とすることにより、本発明に係るフェライト焼結体の平均結晶粒径を１〜３０μｍ、焼結密度を５．０ｇ／ｃｍ³以上とすることができる。

かくして、このようにして得られた本発明のフェライト焼結体は、透磁率が４００以上、キュリー温度（Ｔ_ｃ）が１００℃以上と高い上、コア損失を３５０ｋＷ／ｍ^３以下と低くできる結果、変換効率が良好となり、高い誘導起電力を発生させることができる。

このフェライト焼結体は、フェライトコアとして好適に用いることができる。

フェライトコアは、所定の金型に造粒された粉体を充填し、プレス成形後、所定の焼成条件で焼結させることにより、例えば、図１（ａ）に示すリング状のトロイダルコア１、あるいは図１（ｂ）に示すボビン状コア２とすれば良く、巻き線部１ａ，２ａに被覆銅線からなる巻き線を巻回することでフェライトコイルを得ることができる。

以上説明したように、本発明のフェライト焼結体でフェライトコアやフェライトコイルを形成することで、コア損失を低くすることができるため、電力損失や発熱量を抑制することができる。本発明のフェライトコアやフェライトコイルは、特に、ＤＣ−ＤＣコンバーター等、各種電源のトランス等に好適に使用することができる。また、例えば車両用タイヤの空気圧や温度の検知装置、車両の盗難防止装置、車両用キーレスエントリー装置等に装着されるＲＦＩＤ（無線周波数識別）用にも好適に使用することができる。

（実施例１）
平均粒径１．０μｍのＦｅ_２Ｏ_３粉末４９モル％、平均粒径１．０μｍのＺｎＯ粉末３０モル％、平均粒径１．０μｍのＮｉＯ粉末１５モル％及び平均粒径４．０μｍのＣｕＯ粉末６モル％含有する主成分１００質量部に対し、表１に示す平均粒径のＺｒＯ_２を０．３質量部添加した後、バインダー及び表１に示す分散剤を加えてボールミルにて混合粉砕した。得られた粉体の平均粒径は表１に示す通りである。この粉体を表１に示す昇温速度で８００℃まで昇温、仮焼し、ボールミルにて粉砕した後、造粒した。次いで、プレス成形により図１に示すトロイダルコア１の形状に成形した。そして、得られた成形体を昇温速度７５℃／ｈｒで６００℃に昇温し、この温度で５時間保持して脱脂した後、さらに昇温して１１００℃で５時間保持して焼成した。

ここで、Ｚｒの分散性については、ＺｒＯ_２の平均粒径を種々設定し、表１に示す分散剤を加えることで調整した。また、粒界相の厚みについては、仮焼温度までの昇温速度を種々設定することで調整し、上記粒界相の厚みについては透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、倍率５００００倍で任意の１０箇所を測定し、その最大値を粒界相の厚みとした。

また、得られたトロイダルコア１に線径０．２ｍｍの被覆銅線を７ターン巻き付けて周波数１００ＫＨｚで初透磁率を測定した。次に、トロイダルコア１に線径０．２ｍｍの被覆銅線を１０ターン巻き付けてキュリー温度（Ｔ_Ｃ）を測定した。そして、図２に示すようにトロイダルコア１に線径０．２ｍｍの被覆銅線からなる一次巻き線３を１０ターン、同様に線径０．２ｍｍの被覆銅線からなる二次巻き線４を１０ターン巻回して、一次巻き線３、二次巻き線４にそれぞれＢＨアナライザー５，６を接続して周波数５０ｋＨｚ、磁束密度１５０ｍＴの条件でコア損失を測定した。また、電気抵抗についてはＪＩＳ Ｃ ２１４１−１９９２に準拠して測定した。

Ｚｒの分散性については、焼結体中任意のエリア３．７μｍ×２．８μｍを１０エリア選択し、エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーにより、各エリア毎に電子ビームを１０ポイント、全エリアで合計１００ポイント照射し、Ｚｒが検出されたポイントを表１に比率で示した。ここでは、その比率が８０％以上のものを均一に分散しているものとし、８０％未満のものを均一には分散していないものとした。

結果を表1に示す。

表１からＺｒが焼結体中の結晶相に均一に分散していない試料（Ｎｏ．１〜５）のコア損失は３５０ｋＷ／ｍ^３を超えているのに対し、Ｚｒが均一に分散し、粒界相の厚みが２０ｎｍ以下の試料（Ｎｏ．６〜１０）のコア損失は３５０ｋＷ／ｍ^３以下と低く、優れていることがわかった。

また透磁率は４００以上、キュリー温度（Ｔ_Ｃ）は１００℃以上、電気抵抗は１０^８Ω・ｃｍ以上と良好であった。

実施例２
主成分として平均粒径１．０μｍのＦｅ_２Ｏ_３、平均粒径１．０μｍのＺｎＯ、平均粒径１．０μｍのＮｉＯ、平均粒径４．０μｍのＣｕＯ粉末をそれぞれ表２に示す比率で秤量し、この主成分１００質量部に対して平均粒径０．４μｍのＺｒＯ_２を表２に示す比率で添加し、バインダー及びアクリル系分散剤を加えてボールミルで平均粒径が０．８μｍになるまで混合粉砕した。

この粉体を８００℃で仮焼し、ボールミルにて粉砕した後、造粒した。次いで、プレス成形により図１に示すトロイダルコア１の形状に成形した。そして、得られた成形体を昇温速度７５℃／ｈｒで６００℃に昇温し、この温度で５時間保持して脱脂した後、さらに昇温して１１００℃で５時間保持して焼成することで、試料（Ｎｏ．１１〜３５）を作製した。

透磁率、電気抵抗値、キュリー温度（Ｔ_Ｃ）、コア損失は実施例１と同様の方法で測定した。

結果を表２に示す。

その結果、Ｆｅ_２Ｏ_３４２〜５４モル％、ＺｎＯ１２〜３７モル%、ＮｉＯ７〜３５モル％、ＣｕＯ０．５〜１０モル％含有する主成分１００質量部に対して、ＺｒＯ_２を０.００１〜０．６質量部含有する本発明の試料（Ｎｏ．２１〜３５）は、透磁率が４００以上、キュリー温度（Ｔ_ｃ）が１００℃以上、電気抵抗が１０^８Ω・ｃｍ以上、且つコア損失が３５０ｋＷ／ｍ^３以下と優れた特性を示した。

一方、Ｆｅ_２Ｏ_３が４２モル%未満の試料（Ｎｏ．１１）は透磁率が３５０と低く、Ｆｅ_２Ｏ_３が５４モル％を超える試料（Ｎｏ．１２）は電気抵抗が０．１×１０^６Ω・ｃｍと低かった。

また、ＺｎＯが１２モル％未満の試料（Ｎｏ．１３）は透磁率が３５０と低く、ＺｎＯが３７モル％以上の試料（Ｎｏ．１４）はキュリー温度（Ｔ_Ｃ）が７０℃と低かった。

また、ＮｉＯが７モル％未満の試料（Ｎｏ．１５）はキュリー温度（Ｔ_Ｃ）が６０℃と低く、ＮｉＯが３５モル％を超える試料（Ｎｏ．１６）は透磁率が３５０と低かった。

また、ＣｕＯが０．５モル％未満の試料（Ｎｏ．１７）はキュリー温度（Ｔ_Ｃ）が７０℃と低く、ＣｕＯが１０モル％を超える試料（Ｎｏ．１８）は電気抵抗が０．１×１０^６Ω・ｃｍと低かった。

また、上記主成分１００質量部に対しＺｒＯ_２が０．００１質量部未満の試料（Ｎｏ．１９）はコア損失が５００ｋＷ／ｍ^３と高く、ＺｒＯ_２が０．６質量部より多い試料（Ｎｏ．２０）は電気抵抗が０．１×１０^６Ω・ｃｍと低かった。

なお、Ｚｒの分散性については、焼結体中任意のエリア３．７μｍ×２．８μｍを１０エリア選択し、エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーにより、各エリア毎に電子ビームを１０ポイント、全エリアで合計１００ポイント照射し、Ｚｒが検出された比率を測定した。その結果、試料（Ｎｏ．２１〜３５）からＺｒが検出された比率はいずれも８０％以上と良好であった。

実施例３
次に、平均粒径１．０μｍのＦｅ_２Ｏ_３粉末４９モル％、平均粒径１．０μｍのＺｎＯ粉末３０モル％、平均粒径１．０μｍのＮｉＯ粉末１５モル％、平均粒径４．０μｍのＣｕＯ粉末６モル％含有する主成分１００質量部に対して、ＺｒＯ_２を０．３質量部添加し、バインダー及びアクリル系分散剤を加えてボールミルで平均粒径が０．８μｍになるまで混合粉砕した。

なお、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕの総含有量はそれぞれＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ換算計で９９質量部以上であった。

得られた粉体を８００℃で仮焼し、仮焼粉体を得た。この仮焼粉体をボールミルにて粉砕した後、造粒した。次いで、プレス成形により図１に示すトロイダルコア１の形状及び図３に示す角柱フェライトコア７の形状に成形した。そして、得られた成形体を昇温速度７５℃／ｈｒで６００℃に昇温し、この温度で５時間保持して脱脂した後、さらに昇温し、表３に示す温度、保持時間で焼成し、試料（Ｎｏ．３６〜３９）を得た。

透磁率、電気抵抗値、キュリー温度（Ｔ_Ｃ）、及びコア損失は実施例１と同様の方法で測定した。

また、フェライトコイル９の誘導起電力は次のように測定した。幅１．４４mm、厚み１．０mm、長さ１１mmの角柱フェライトコア７の長手方向の中心から左右に各４mmずつの幅計８ｍｍの範囲内に線径０．２mmの被覆銅線８を３４回巻回した後、１５０〜２００mmの測定用の導線９を両端から引き出しフェライトコイル１０とした。このフェライトコイル１０の導線９の両端をオシロスコープに接続し、パルスジェネレーターと抵抗に接続されたヘルムホルツコイルの中心に置いてヘルムホルツコイルに一定磁界を発生させ、角柱フェライトコア７に発生した誘導起電力を測定した。

各試料の平均結晶粒径については走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、倍率３０００倍の画像解析から求め、また焼結密度についてはアルキメデス法により測定した。

表３より、平均結晶粒径が１〜３０μｍの範囲外でかつ焼結密度が５．０ｇ／ｃｍ^３未満の試料（Ｎｏ．３６，３７）に対し、平均結晶粒径が１〜３０μｍであって、焼結密度が５．０ｇ／ｃｍ^３以上の試料（Ｎｏ．３８，３９）は、コア損失が２１０ｋＷ／ｍ^３とさらに低く、誘導起電力も向上した特性が得られた。

また透磁率は４００以上、キュリー温度（Ｔ_Ｃ）は１００℃以上、電気抵抗は１０^８Ω・ｃｍ以上と良好であった。

なお、Ｚｒの分散性については、焼結体中任意のエリア３．７μｍ×２．８μｍを１０エリア選択し、エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーにより、各エリア毎に電子ビームを１０ポイント、全エリアで合計１００ポイント照射し、Ｚｒが検出された比率を測定した。その結果、試料（Ｎｏ．３６〜３９）からＺｒが検出された比率はいずれも８０％以上と良好であった。

（ａ）、（ｂ）は本発明のフェライトコアを示す図である。 本発明のフェライトコアのコア損失を測定する方法を示す斜視図である。 本発明のフェライトコイルを示す斜視図である。

符号の説明

１ ：トロイダルコア
１ａ ：巻線部
２ ：ボビンコア
２ａ ：巻線部
３ ：一次巻き線
４ ：二次巻き線
５，６：ＢＨアナライザー
７ ：角柱フェライトコア
８ ：被覆銅線
９ ：導線
１０ ：フェライトコイル

Claims (5)

1. Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＣｕをそれぞれＦｅ_２Ｏ_３換算で４２〜５４モル％、ＺｎＯ換算で１２〜３７モル％、ＮｉＯ換算で７〜３５モル％、ＣｕＯ換算で０．５〜１０モル％含有する主成分１００質量部に対し、ＺｒをＺｒＯ_２換算で０．００１〜０．６質量部含有した焼結体であって、上記Ｚｒが焼結体中に均一に分散し、焼結体中の粒界相の厚みが２０ｎｍ以下であることを特徴とするフェライト焼結体。
2. 上記焼結体中の結晶相がＮｉＦｅ_２Ｏ_４、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４およびＣｕＦｅ_２Ｏ_４から選択される少なくとも１種またはこれらの固溶体であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト焼結体。
3. 平均結晶粒径が１〜３０μｍであるとともに、密度が５．０ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のフェライト焼結体。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のフェライト焼結体を所定形状に形成してなることを特徴とするフェライトコア。
5. 上記フェライトコアに導線を巻回したことを特徴とする請求項４に記載のフェライトコアを用いたフェライトコイル。

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