JP2532159B2 - 高周波電源用トランス磁芯 - Google Patents
高周波電源用トランス磁芯Info
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- frequency power
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- 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
- H01F1/12—Magnets 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
- H01F1/34—Magnets 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
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、低損失、低残留磁束密度の新規マンガン−
亜鉛系フェライトから成る高周波電源用トランス磁芯に
関するものである。
亜鉛系フェライトから成る高周波電源用トランス磁芯に
関するものである。
従来の技術 マンガン−亜鉛系フェライトは、各種通信機器、民生
用機器などのトランス磁芯として多用されているが、最
近に至り電源を小型化するため周波数の高い電源が使用
される傾向があり、その目的に適うトランス磁芯として
の性質が要求されるようになってきた。
用機器などのトランス磁芯として多用されているが、最
近に至り電源を小型化するため周波数の高い電源が使用
される傾向があり、その目的に適うトランス磁芯として
の性質が要求されるようになってきた。
この高周波電源用としてのマンガン−亜鉛系フェライ
トに要求される性質には、高密度、高抵抗性、高透磁
率、高飽和磁束密度、低残留磁束密度及びトランスの作
動温度近傍における低電力損失などがある。
トに要求される性質には、高密度、高抵抗性、高透磁
率、高飽和磁束密度、低残留磁束密度及びトランスの作
動温度近傍における低電力損失などがある。
これまで、マンガン−亜鉛系フェライトの電磁気特性
を改善するには、種々の微量成分を添加することが行わ
れ、CaCO3−SiO2複合添加（特公昭36−2283号公報）
や、SnO2−TiO2複合添加（特公昭51−48276号公報）に
よって、磁芯特性が改善されることが知られている。
を改善するには、種々の微量成分を添加することが行わ
れ、CaCO3−SiO2複合添加（特公昭36−2283号公報）
や、SnO2−TiO2複合添加（特公昭51−48276号公報）に
よって、磁芯特性が改善されることが知られている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、これらのマンガン−亜鉛系フェライト
は、渦電流損失などの点でかなりの特性向上は認められ
るが、高温における電力損失の点でまだ十分満足できる
ものとはいえない。
は、渦電流損失などの点でかなりの特性向上は認められ
るが、高温における電力損失の点でまだ十分満足できる
ものとはいえない。
本発明は、このような事情のもとで、高温における電
力損失が少ない、高周波電源用トランス磁芯を提供する
ことを目的としてなされたものである。
力損失が少ない、高周波電源用トランス磁芯を提供する
ことを目的としてなされたものである。
課題を解決するための手段 本発明者らは、高周波電源用トランス磁芯に適したマ
ンガン−亜鉛系フェライトを開発するために、鋭意研究
を重ねた結果、微量成分として酸化ニオブ及び炭酸カル
シウムを添加し、適正な製造プロセスにより加熱焼結し
た場合、非常に優れた電磁気特性が得られることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
ンガン−亜鉛系フェライトを開発するために、鋭意研究
を重ねた結果、微量成分として酸化ニオブ及び炭酸カル
シウムを添加し、適正な製造プロセスにより加熱焼結し
た場合、非常に優れた電磁気特性が得られることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
これまで、マンガン−亜鉛系フェライトに酸化ニオブ
を添加して高透磁率、低損失のものとすることは知られ
ている（特公昭38−23421号公報）。
を添加して高透磁率、低損失のものとすることは知られ
ている（特公昭38−23421号公報）。
しかしながら、このようにして得られたフェライト
は、低周波数領域、常温領域においては、高い透磁率や
低い渦電流損失を示すが、高周波電源用としての100kH
z、100℃以上という苛酷な条件下では、上記の特性は著
しく低下し、実用に供することができない。本発明は、
原料の添加成分の種類及びその量について工夫を加え、
焼結体の物性を調整することにより、これらの難点を克
服し、全く新しい特性を有する高周波電源用トランス磁
芯を得ることに成功したものである。
は、低周波数領域、常温領域においては、高い透磁率や
低い渦電流損失を示すが、高周波電源用としての100kH
z、100℃以上という苛酷な条件下では、上記の特性は著
しく低下し、実用に供することができない。本発明は、
原料の添加成分の種類及びその量について工夫を加え、
焼結体の物性を調整することにより、これらの難点を克
服し、全く新しい特性を有する高周波電源用トランス磁
芯を得ることに成功したものである。
すなわち、本発明は、Fe2O3換算52〜54.5モル％、MnO
換算25〜37モル％及びZnO換算７〜21モル％の基本成分
に対し、酸化ニオブ0.02〜0.10重量％及びCaCO3を含有
させ、焼結させることによりＢ−ＨループのBm/Brを3.0
以上、周波数100kHz、磁束密度2000G、温度100℃の条件
下での電力損失を450mW/cc以下に調整したマンガン−亜
鉛系フェライトから成ることを特徴とする高周波電源用
トランス磁芯を提供するものである。
換算25〜37モル％及びZnO換算７〜21モル％の基本成分
に対し、酸化ニオブ0.02〜0.10重量％及びCaCO3を含有
させ、焼結させることによりＢ−ＨループのBm/Brを3.0
以上、周波数100kHz、磁束密度2000G、温度100℃の条件
下での電力損失を450mW/cc以下に調整したマンガン−亜
鉛系フェライトから成ることを特徴とする高周波電源用
トランス磁芯を提供するものである。
本発明磁芯に用いる酸化ニオブは、低温高密度焼結を
可能とし、磁芯特性を効果的に改善するために含有させ
るものであるが、これは原料の全重量当り0.02〜0.10重
量％の範囲内で含有させることが必要である。この量が
0.02重量％未満では、製造条件をどのように制御しても
磁芯特性の改善がなされないし、また、この量が0.10重
量％を超えると、焼結過程の制御が困難になり結果的に
磁芯特性の劣化をもたらす。
可能とし、磁芯特性を効果的に改善するために含有させ
るものであるが、これは原料の全重量当り0.02〜0.10重
量％の範囲内で含有させることが必要である。この量が
0.02重量％未満では、製造条件をどのように制御しても
磁芯特性の改善がなされないし、また、この量が0.10重
量％を超えると、焼結過程の制御が困難になり結果的に
磁芯特性の劣化をもたらす。
本発明磁芯においては、酸化鉄、酸化マンガン、酸化
亜鉛、酸化ニオブ及び炭酸カルシウム以外の成分を特に
含有させる必要はないが、原料に起因する不純分、製造
過程中に混入する汚染物質、あるいは酸化ニオブの効果
を阻害しない程度の他の微量成分、例えばSiO2,Ta2O5,T
iO2などの添加は許容される。
亜鉛、酸化ニオブ及び炭酸カルシウム以外の成分を特に
含有させる必要はないが、原料に起因する不純分、製造
過程中に混入する汚染物質、あるいは酸化ニオブの効果
を阻害しない程度の他の微量成分、例えばSiO2,Ta2O5,T
iO2などの添加は許容される。
本発明磁芯は、マンガン−亜鉛系フェライトを製造す
るに当り、原料混合物中に微量成分として、酸化ニオブ
を生じる化合物をNb2O5換算で0.02〜0.10重量％の割合
で、酸化カルシウムの供給源のCaCO3とともに、添加し
たのち、大気圧下における徐熱工程及び酸素濃度を制御
した雰囲気下における急熱工程を経て所定の焼結温度ま
で昇温させ、その温度において焼結を完了させることに
より得ることができる。
るに当り、原料混合物中に微量成分として、酸化ニオブ
を生じる化合物をNb2O5換算で0.02〜0.10重量％の割合
で、酸化カルシウムの供給源のCaCO3とともに、添加し
たのち、大気圧下における徐熱工程及び酸素濃度を制御
した雰囲気下における急熱工程を経て所定の焼結温度ま
で昇温させ、その温度において焼結を完了させることに
より得ることができる。
本発明磁芯の原料の基本成分としては、酸化鉄成分と
酸化マンガン成分と酸化亜鉛成分の混合物が用いられ
る。この酸化鉄成分としては、Fe2O3,FeO,Fe3O4などの
酸化物のほか、焼成により酸化鉄に変わることのできる
化合物、例えば水酸化鉄、シュウ酸鉄などが用いられ
る。また、酸化マンガン成分としては、MnO,MnO2,Mn3O4
などの酸化物のほか、炭酸マンガン、シュウ酸マンガン
などの焼成により酸化マンガンに変わることのできる化
合物が用いられる。さらに酸化亜鉛としては、ZnOのよ
うな酸化物のほか、炭酸亜鉛、シュウ酸亜鉛などの焼成
により酸化亜鉛に変わることのできる化合物が用いられ
る。
酸化マンガン成分と酸化亜鉛成分の混合物が用いられ
る。この酸化鉄成分としては、Fe2O3,FeO,Fe3O4などの
酸化物のほか、焼成により酸化鉄に変わることのできる
化合物、例えば水酸化鉄、シュウ酸鉄などが用いられ
る。また、酸化マンガン成分としては、MnO,MnO2,Mn3O4
などの酸化物のほか、炭酸マンガン、シュウ酸マンガン
などの焼成により酸化マンガンに変わることのできる化
合物が用いられる。さらに酸化亜鉛としては、ZnOのよ
うな酸化物のほか、炭酸亜鉛、シュウ酸亜鉛などの焼成
により酸化亜鉛に変わることのできる化合物が用いられ
る。
これらの酸化鉄成分、酸化マンガン成分及び酸化亜鉛
成分は、磁性材料の最終組成としてそれぞれFe2O3換算5
2〜54.5モル％、MnO換算25〜37モル％、ZnO換算７〜21
モル％の割合になるように混合され、原料として供され
る。
成分は、磁性材料の最終組成としてそれぞれFe2O3換算5
2〜54.5モル％、MnO換算25〜37モル％、ZnO換算７〜21
モル％の割合になるように混合され、原料として供され
る。
他方、本発明磁芯中に含有させる酸化ニオブは、通常
Nb2O5として原料混合物中に添加するが、例えば炭酸塩
又はシュウ酸塩のように焼成することにより最終製品中
にNb2O5の形で含まれうるものをまた、CaCO3は、焼結に
より酸化カルシウムに変化し、酸化ニオブとともにマン
ガン−亜鉛系フェライトに所望の磁気特性を付与するた
めに用いられる。
Nb2O5として原料混合物中に添加するが、例えば炭酸塩
又はシュウ酸塩のように焼成することにより最終製品中
にNb2O5の形で含まれうるものをまた、CaCO3は、焼結に
より酸化カルシウムに変化し、酸化ニオブとともにマン
ガン−亜鉛系フェライトに所望の磁気特性を付与するた
めに用いられる。
本発明磁芯を好適に製造するには、先ず原料混合物を
800〜1000℃の温度で仮焼成し、仮焼品を粉砕し、これ
に適当なバインダー、例えばポリビニルアルコールを少
量加えて成形する。次いで、この成形品を大気圧下、80
0〜1000℃の範囲内の所定温度まで、200〜350℃/hrの昇
温速度で急熱後、その温度から1000〜1150℃の範囲内の
あらかじめ選択された温度まで、30〜70℃/hrの昇温速
度で徐熱する。次いで酸素濃度を制御した雰囲気下にお
いて、所要の焼結温度まで200〜350℃/hrの昇温速度で
急熱し、その温度で焼結を完了させる。この際の焼成雰
囲気条件としては、酸素濃度を0.1〜５％程度に制御し
た酸素雰囲気が好ましく焼成はこの中で通常1250〜1350
℃の範囲の所定温度に、１〜10時間保持することによっ
て行われる。
800〜1000℃の温度で仮焼成し、仮焼品を粉砕し、これ
に適当なバインダー、例えばポリビニルアルコールを少
量加えて成形する。次いで、この成形品を大気圧下、80
0〜1000℃の範囲内の所定温度まで、200〜350℃/hrの昇
温速度で急熱後、その温度から1000〜1150℃の範囲内の
あらかじめ選択された温度まで、30〜70℃/hrの昇温速
度で徐熱する。次いで酸素濃度を制御した雰囲気下にお
いて、所要の焼結温度まで200〜350℃/hrの昇温速度で
急熱し、その温度で焼結を完了させる。この際の焼成雰
囲気条件としては、酸素濃度を0.1〜５％程度に制御し
た酸素雰囲気が好ましく焼成はこの中で通常1250〜1350
℃の範囲の所定温度に、１〜10時間保持することによっ
て行われる。
このようにして焼結が完了した後の冷却工程は、焼結
温度から1100〜1200℃までは温度に応じて酸素濃度を制
御した雰囲気で、それ以降は不活性雰囲気、例えば窒素
雰囲気下で行うのが好ましい。冷却速度としては、通常
200〜350℃/hrの範囲が用いられる。
温度から1100〜1200℃までは温度に応じて酸素濃度を制
御した雰囲気で、それ以降は不活性雰囲気、例えば窒素
雰囲気下で行うのが好ましい。冷却速度としては、通常
200〜350℃/hrの範囲が用いられる。
このようにして得られる本発明磁芯は、Ｂ−Ｈループ
のBm/Brが3.0以上、周波数100kHz、磁束密度2000G、温
度100℃の条件下での電力損失が450mW/cc以下という特
性によって特徴づけられる。すなわち、この磁芯は、飽
和磁束密度Bmが大きく、残留磁束密度Brが小さいため、
Bm−Brが大きくなると同時に、また、高周波、高磁束密
度、高温領域における電力損失が少ないという特徴を有
している。
のBm/Brが3.0以上、周波数100kHz、磁束密度2000G、温
度100℃の条件下での電力損失が450mW/cc以下という特
性によって特徴づけられる。すなわち、この磁芯は、飽
和磁束密度Bmが大きく、残留磁束密度Brが小さいため、
Bm−Brが大きくなると同時に、また、高周波、高磁束密
度、高温領域における電力損失が少ないという特徴を有
している。
実施例 次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明す
る。
る。
実施例1,2、比較例１〜４ Fe2O353.7モル％、ZnO10.6モル％及びMnO35.7モル％
から成る原料混合物に微量成分として第１表に示す量の
CaCO3とNb2O5を添加し、常法に従って950℃で仮焼成し
たのち、湿式ボールミルで粉砕し、平均粒径1.0μの粉
末とした。
から成る原料混合物に微量成分として第１表に示す量の
CaCO3とNb2O5を添加し、常法に従って950℃で仮焼成し
たのち、湿式ボールミルで粉砕し、平均粒径1.0μの粉
末とした。
次に、この仮焼物にバインダーとしてポリビニルアル
コールを加え、リング状に成形し、大気中において900
℃まで加熱したのち、1050℃まで50℃/hrの昇温速度で
徐熱した。次いで、0.5％の酸素を含む雰囲気下におい
て1320℃まで300℃/hrの昇温速度で急熱し、この温度に
３時間保持して焼結を完了させたのち、炉の電源を切っ
て冷却を開始し、1200℃に達したとき、純窒素雰囲気に
切替え、室温まで冷却した。
コールを加え、リング状に成形し、大気中において900
℃まで加熱したのち、1050℃まで50℃/hrの昇温速度で
徐熱した。次いで、0.5％の酸素を含む雰囲気下におい
て1320℃まで300℃/hrの昇温速度で急熱し、この温度に
３時間保持して焼結を完了させたのち、炉の電源を切っ
て冷却を開始し、1200℃に達したとき、純窒素雰囲気に
切替え、室温まで冷却した。
このようにして得られた６種の磁性材料の磁気特性を
第１表に示す。
第１表に示す。
この表から分るように、CaCO3の添加は残留磁束密度
（Br）の低下に対し有効であるが、同時に飽和磁束密度
（Bm）も低下させ、したがってBm/Brの増大は得られな
い。他方、Nb2O5の添加はBmを増大するとともにBrを減
少させるのでBm/Brは著しく増大させる。
（Br）の低下に対し有効であるが、同時に飽和磁束密度
（Bm）も低下させ、したがってBm/Brの増大は得られな
い。他方、Nb2O5の添加はBmを増大するとともにBrを減
少させるのでBm/Brは著しく増大させる。
また、高周波、高磁束密度、高温領域下における電力
損失は、Nb2O5の添加、特に0.05重量％程度の添加によ
り著しく低くなっている。
損失は、Nb2O5の添加、特に0.05重量％程度の添加によ
り著しく低くなっている。
実施例３ 実施例１と同じ組成のマンガン−亜鉛系フェライト
に、微量成分としてCaCO3,Nb2O5及びV2O5を含有させ、
磁芯特性を測定した。この際の磁性材料の製造条件とし
ては、実施例１と同じ条件を用いた。得られた結果を第
２表に示す。
に、微量成分としてCaCO3,Nb2O5及びV2O5を含有させ、
磁芯特性を測定した。この際の磁性材料の製造条件とし
ては、実施例１と同じ条件を用いた。得られた結果を第
２表に示す。
マンガン−亜鉛系フェライトにV2O5を微量添加すると
μｉ、tanδ／μｉなどの弱磁界特性が改善することが
知られているが、この表から明らかなように、Nb2O5の
添加によってもこれに匹敵する弱磁界特性の改善が認め
られる。
μｉ、tanδ／μｉなどの弱磁界特性が改善することが
知られているが、この表から明らかなように、Nb2O5の
添加によってもこれに匹敵する弱磁界特性の改善が認め
られる。
Claims (1)
- 【請求項１】Fe2O3換算52〜54.5モル％、MnO換算25〜37
モル％及びZnO換算７〜21モル％の基本成分に対し、酸
化ニオブ0.02〜0.10重量％及びCaCO3を含有させ、焼結
させることによりＢ−ＨループのBm/Brを3.0以上、周波
数100kHz、磁束密度2000G、温度100℃の条件下での電力
損失を450mW/cc以下に調整したマンガン−亜鉛系フェラ
イトから成ることを特徴とする高周波電源用トランス磁
芯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255274A JP2532159B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 高周波電源用トランス磁芯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255274A JP2532159B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 高周波電源用トランス磁芯 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56113311A Division JPS5815037A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | マンガン―亜鉛系フェライト磁性材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03141612A JPH03141612A (ja) | 1991-06-17 |
| JP2532159B2 true JP2532159B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=17276475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2255274A Expired - Lifetime JP2532159B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 高周波電源用トランス磁芯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2532159B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3488375B2 (ja) * | 1997-08-29 | 2004-01-19 | Ｔｄｋ株式会社 | マンガン−亜鉛系フェライト |
| JPH11214213A (ja) * | 1998-01-23 | 1999-08-06 | Tdk Corp | フェライト、ならびにトランスおよびその駆動方法 |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP2255274A patent/JP2532159B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03141612A (ja) | 1991-06-17 |
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