JP2552417B2 - 高周波電源用フェライトコア及びその製造方法 - Google Patents
高周波電源用フェライトコア及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２〜２０ＭＨｚの高周
波における共振型スイッチング電源装置又はＤＣ―ＤＣ
コンバータ等に用いられるトランスなどのフェライトコ
アに関するものである。
波における共振型スイッチング電源装置又はＤＣ―ＤＣ
コンバータ等に用いられるトランスなどのフェライトコ
アに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高周波スイッチング電源用トラン
スは、軽薄短小化が進み、それを実現する為の手段とし
ては、動作周波数の高周波化が最も有効であるとされて
いる。この様な高周波動作に適したフェライトコアとし
ては、当該高周波帯域で優れた磁気特性すなわち低損失
であることが必要とされる。従来、２ＭＨｚ以下の高周
波スイッチング電源トランス用フェライトコアとして
は、Ｍｎ―Ｚｎ系フェライトコアを用いることが一般的
であった。また、２ＭＨｚ以上の高周波では、高周波特
性の優れたＮｉ―Ｚｎ系フェライトコアを用いた検討が
行なわれていた。この検討は、Ａｎｄｒｅｗ Ｆ．Ｇｏ
ｌｄｂｅｒｇ氏他の文献”Ｈｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ Ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆＮｉｃｋｅｌ―Ｚｉｎｃ Ｆｅ
ｒｒｉｔｅｓ ａｔ １〜１０ＭＨｚ”、ＩＥＥＥ Ｐ
ＥＳＣ Ｒｅｃｏｒｄ，Ｆｅｂ．１９８８，ｐｐ．３１
１〜３１８で報告されている。
スは、軽薄短小化が進み、それを実現する為の手段とし
ては、動作周波数の高周波化が最も有効であるとされて
いる。この様な高周波動作に適したフェライトコアとし
ては、当該高周波帯域で優れた磁気特性すなわち低損失
であることが必要とされる。従来、２ＭＨｚ以下の高周
波スイッチング電源トランス用フェライトコアとして
は、Ｍｎ―Ｚｎ系フェライトコアを用いることが一般的
であった。また、２ＭＨｚ以上の高周波では、高周波特
性の優れたＮｉ―Ｚｎ系フェライトコアを用いた検討が
行なわれていた。この検討は、Ａｎｄｒｅｗ Ｆ．Ｇｏ
ｌｄｂｅｒｇ氏他の文献”Ｈｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ Ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆＮｉｃｋｅｌ―Ｚｉｎｃ Ｆｅ
ｒｒｉｔｅｓ ａｔ １〜１０ＭＨｚ”、ＩＥＥＥ Ｐ
ＥＳＣ Ｒｅｃｏｒｄ，Ｆｅｂ．１９８８，ｐｐ．３１
１〜３１８で報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高周波スイッチング電
源トランス用フェライトコアとしては、ヒステリシス損
失の小さいＭｎ―Ｚｎ系フェライトコアを用いることが
一般的とされているが、２ＭＨｚ以上の高い周波数帯域
では、磁気損失が急激に増加する。即ち、ヒステリシス
損失が増大し、また電気抵抗が１Ω・ｍ以下と小さいた
めに、渦電流損失が増大する。２ＭＨｚ以上の高周波ス
イッチング電源に用いた場合、発熱が著しくなり、その
結果、熱暴走し、機器全体を破壊する危険があるので実
用化できないといった問題点があった。また、高い周波
数帯域で比抵抗が１０6Ω・ｍと大きく渦電流損失が小
さい鉄不足系（Ｆｅ2Ｏ3≦５０ｍｏｌ％）の従来のＮｉ
―Ｚｎ系フェライトコアでは、Ｍｎ―Ｚｎフェライトコ
アに較べて、ヒステリシス損失が大きいため、全損失が
大きくなり、高周波スイッチング電源用フェライトコア
として充分な性能を発揮できなかった。さらに、パーミ
ンバフェライトとして知られるＦｅ2Ｏ3の組成範囲が５
０モル％以上のＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏフェライトは、比抵抗
が大きく、ヒステリシス損失もＢ―Ｈ曲線の原点に狭い
ウエスト（くびれ）を有するヒステリシスループをもつ
ため小さく、２ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、有効な
フェライトコアである。しかし、このフェライトコア
は、Ｂ―Ｈ曲線のメジャーループにおける保磁力（Ｈ
ｃ）以上の直流磁界が一旦かかると、低損失性は完全に
消失し、これを回復させるには、キュリー点以上からの
焼鈍による消磁しか方法がなく、装置に組み込んだ後で
のダメージには、打つ手がないといった問題点があっ
た。
源トランス用フェライトコアとしては、ヒステリシス損
失の小さいＭｎ―Ｚｎ系フェライトコアを用いることが
一般的とされているが、２ＭＨｚ以上の高い周波数帯域
では、磁気損失が急激に増加する。即ち、ヒステリシス
損失が増大し、また電気抵抗が１Ω・ｍ以下と小さいた
めに、渦電流損失が増大する。２ＭＨｚ以上の高周波ス
イッチング電源に用いた場合、発熱が著しくなり、その
結果、熱暴走し、機器全体を破壊する危険があるので実
用化できないといった問題点があった。また、高い周波
数帯域で比抵抗が１０6Ω・ｍと大きく渦電流損失が小
さい鉄不足系（Ｆｅ2Ｏ3≦５０ｍｏｌ％）の従来のＮｉ
―Ｚｎ系フェライトコアでは、Ｍｎ―Ｚｎフェライトコ
アに較べて、ヒステリシス損失が大きいため、全損失が
大きくなり、高周波スイッチング電源用フェライトコア
として充分な性能を発揮できなかった。さらに、パーミ
ンバフェライトとして知られるＦｅ2Ｏ3の組成範囲が５
０モル％以上のＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏフェライトは、比抵抗
が大きく、ヒステリシス損失もＢ―Ｈ曲線の原点に狭い
ウエスト（くびれ）を有するヒステリシスループをもつ
ため小さく、２ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、有効な
フェライトコアである。しかし、このフェライトコア
は、Ｂ―Ｈ曲線のメジャーループにおける保磁力（Ｈ
ｃ）以上の直流磁界が一旦かかると、低損失性は完全に
消失し、これを回復させるには、キュリー点以上からの
焼鈍による消磁しか方法がなく、装置に組み込んだ後で
のダメージには、打つ手がないといった問題点があっ
た。
【０００４】上述の様に２ＭＨｚ以上の高周波スイッチ
ング電源トランス用フェライトコアとして、ヒステリシ
ス損失が小さく、高抵抗で渦電流損失が小さく、直流磁
界が一旦かかっても低損失性が消失しないものが望まれ
ている。本発明は、２ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、
低損失なフェライトコアを提供することを目的とするも
のである。
ング電源トランス用フェライトコアとして、ヒステリシ
ス損失が小さく、高抵抗で渦電流損失が小さく、直流磁
界が一旦かかっても低損失性が消失しないものが望まれ
ている。本発明は、２ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、
低損失なフェライトコアを提供することを目的とするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、１０ＭＨｚ、１０ｍＴにおけるコアロス（Ｐ
ｃ）が、６００ｋｗ／ｍ3以下であるフェライトコア
を、２〜２０ＭＨｚで動作する共振型スイッチング電源
又はＤＣ―ＤＣコンバータ等に使用すると、電力消費が
小さく、効率的な高周波動作が達成できることを見出し
本発明に想到した。すなわち、本発明のフェライトコア
は、Ｆｅ2Ｏ3 ４５〜４９ｍｏｌ％、ＺｎＯ １５〜３
０ｍｏｌ％、ＣｕＯ ２〜８ｍｏｌ％、残部がＮｉＯ、
これにＣｏ3Ｏ4 ０．１〜２．０ｗｔ％含有し、焼結密
度（ｄｓ）が５．０×１０3ｋｇ／ｍ3以上であり、かつ
平均結晶粒径が０．０５〜８μｍであることを特徴とす
る。
の結果、１０ＭＨｚ、１０ｍＴにおけるコアロス（Ｐ
ｃ）が、６００ｋｗ／ｍ3以下であるフェライトコア
を、２〜２０ＭＨｚで動作する共振型スイッチング電源
又はＤＣ―ＤＣコンバータ等に使用すると、電力消費が
小さく、効率的な高周波動作が達成できることを見出し
本発明に想到した。すなわち、本発明のフェライトコア
は、Ｆｅ2Ｏ3 ４５〜４９ｍｏｌ％、ＺｎＯ １５〜３
０ｍｏｌ％、ＣｕＯ ２〜８ｍｏｌ％、残部がＮｉＯ、
これにＣｏ3Ｏ4 ０．１〜２．０ｗｔ％含有し、焼結密
度（ｄｓ）が５．０×１０3ｋｇ／ｍ3以上であり、かつ
平均結晶粒径が０．０５〜８μｍであることを特徴とす
る。
【０００６】また、本発明のフェライトコアは、初透磁
率（μｉ）が５０≦μｉ≦２５０であり、かつ１０ＭＨ
ｚにおける相対損失係数（ｔａｎδ／μｉ）が１５０×
１０-6以下であることが好ましい。
率（μｉ）が５０≦μｉ≦２５０であり、かつ１０ＭＨ
ｚにおける相対損失係数（ｔａｎδ／μｉ）が１５０×
１０-6以下であることが好ましい。
【０００７】
【実施例】本発明を表と図面を参照して以下詳細に説明
する。Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｏ3Ｏ4を
表１に示す割合で配合し、振動ミルにより２時間混合
し、その粉末混合物を９２０℃、２時間で仮焼成し、そ
の後振動ミル２時間粉砕した。これに有機バインダーを
加えて造粒、成形し、１０２０℃、２時間焼成して、外
径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状のフ
ェライトコアを作製した。この試料の発熱状況を温度上
昇法により評価した。評価条件は、周波数１０ＭＨｚ、
Ｂｍ＝１０ｍＴで、フェライトコアの温度上昇よりコア
ロス（Ｐｃ）を算出した。この結果を表１に示す。ま
た、同様に、図２に示したトランス形状とし、２個を組
み合せ、巻線を施し、トランスを形成した。このトラン
スの磁路長は３０ｍｍ、有効断面積は５０ｍｍ2であっ
た。このトランスを図３に示した電圧共振型コンバータ
回路に組み込み、１０ＭＨｚ、１０ｍＴで動作させた。
出力１００Ｗに対する電力効率の結果を表１に示す。
する。Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｏ3Ｏ4を
表１に示す割合で配合し、振動ミルにより２時間混合
し、その粉末混合物を９２０℃、２時間で仮焼成し、そ
の後振動ミル２時間粉砕した。これに有機バインダーを
加えて造粒、成形し、１０２０℃、２時間焼成して、外
径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状のフ
ェライトコアを作製した。この試料の発熱状況を温度上
昇法により評価した。評価条件は、周波数１０ＭＨｚ、
Ｂｍ＝１０ｍＴで、フェライトコアの温度上昇よりコア
ロス（Ｐｃ）を算出した。この結果を表１に示す。ま
た、同様に、図２に示したトランス形状とし、２個を組
み合せ、巻線を施し、トランスを形成した。このトラン
スの磁路長は３０ｍｍ、有効断面積は５０ｍｍ2であっ
た。このトランスを図３に示した電圧共振型コンバータ
回路に組み込み、１０ＭＨｚ、１０ｍＴで動作させた。
出力１００Ｗに対する電力効率の結果を表１に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】表１から明らかなように、本発明の組成範
囲であって、かつコアロス（Ｐｃ）が６００ｋｗ／ｍ3
以下であれば、電圧共振型コンバータ回路に組み込んだ
場合、高い電力効率で動作できることがわかる。また、
比較例１、２、従来例１、２では、電力効率は６０％以
下となり、トランスは１０分以内に１００℃以上とな
り、明らかに熱暴走状態を示していた。図１に、表１中
の実施例１２のフェライトコアと比較例１のフェライト
コア及び従来例１のフェライトコアのＰｃの周波数特性
を、Ｂｍ＝１０ｍＴについて示した。本発明のフェライ
トコアであれば、２〜２０ＭＨｚの周波数範囲であれ
ば、周波数（ＭＨｚ）とＢｍ（ｍＴ）の積が２００以下
で、高い電力効率で動作できる。
囲であって、かつコアロス（Ｐｃ）が６００ｋｗ／ｍ3
以下であれば、電圧共振型コンバータ回路に組み込んだ
場合、高い電力効率で動作できることがわかる。また、
比較例１、２、従来例１、２では、電力効率は６０％以
下となり、トランスは１０分以内に１００℃以上とな
り、明らかに熱暴走状態を示していた。図１に、表１中
の実施例１２のフェライトコアと比較例１のフェライト
コア及び従来例１のフェライトコアのＰｃの周波数特性
を、Ｂｍ＝１０ｍＴについて示した。本発明のフェライ
トコアであれば、２〜２０ＭＨｚの周波数範囲であれ
ば、周波数（ＭＨｚ）とＢｍ（ｍＴ）の積が２００以下
で、高い電力効率で動作できる。
【００１０】表２は、表１中の実施例１２の組成からな
り、焼結密度（ｄｓ）と平均結晶粒径の異なるフェライ
トコアを作製し、同様に評価した結果である。
り、焼結密度（ｄｓ）と平均結晶粒径の異なるフェライ
トコアを作製し、同様に評価した結果である。
【００１１】
【表２】
【００１２】表２から明らかなように、ｄｓが５．０×
１０3ｋｇ／ｍ3以上でありかつ平均結晶粒径が、０．０
５〜８μｍであってＰｃが６００ｋｗ／ｍ3以下であれ
ば、高い電力効率で動作できることがわかる。
１０3ｋｇ／ｍ3以上でありかつ平均結晶粒径が、０．０
５〜８μｍであってＰｃが６００ｋｗ／ｍ3以下であれ
ば、高い電力効率で動作できることがわかる。
【００１３】表３は、特許請求の組成範囲からなり、初
透磁率（μｉ）と１０ＭＨｚでの相対損失係数（ｔａｎ
δ／μｉ）の異なるフェライトコアを作製し、同様に評
価した結果である。表３から明らかなように、μｉが、
５０〜２５０でありかつｔａｎδ／μｉが１５０×１０
-6以下であってＰｃが６００ｋｗ／ｍ3以下であれば、
高い電力効率で動作できることがわかる。
透磁率（μｉ）と１０ＭＨｚでの相対損失係数（ｔａｎ
δ／μｉ）の異なるフェライトコアを作製し、同様に評
価した結果である。表３から明らかなように、μｉが、
５０〜２５０でありかつｔａｎδ／μｉが１５０×１０
-6以下であってＰｃが６００ｋｗ／ｍ3以下であれば、
高い電力効率で動作できることがわかる。
【００１４】
【表３】
【００１５】表４は、表１中の実施例１２の組成からな
り、フェライトコア作製条件の中で仮焼温度、粉砕粒
径、成形密度、焼成温度が異なる条件でフェライトコア
を作製し同様に評価した結果である。表４から明らかな
ように、仮焼成温度が７５０〜９５０℃、平均粉砕粒径
が０．８〜１．５μｍ、成形密度が３．１×１０3〜
３．６×１０3ｋｇ／ｍ3、焼成温度が、９００〜１０５
０℃であってＰｃが６００ｋｗ／ｍ3以下であれば、高
い電力効率で動作できることがわかる。ちなみに表１中
の実施例１２のフェライトコアの抵抗率（ρ）は、３．
６×１０6Ω・ｍ、最大磁界の強さ（Ｈｍ）が８００Ａ
／ｍのときの最大磁束密度（Ｂｍ）は３００ｍＴ、残留
磁束密度（Ｂｒ）は２００ｍＴ、保磁力（Ｈｃ）は１５
０Ａ／ｍであった。また、Ｂｍ＝２０ｍＴでのＢｒは５
ｍＴ以下であり、Ｈｃは、５Ａ／ｍ以下と非常に小さか
った。
り、フェライトコア作製条件の中で仮焼温度、粉砕粒
径、成形密度、焼成温度が異なる条件でフェライトコア
を作製し同様に評価した結果である。表４から明らかな
ように、仮焼成温度が７５０〜９５０℃、平均粉砕粒径
が０．８〜１．５μｍ、成形密度が３．１×１０3〜
３．６×１０3ｋｇ／ｍ3、焼成温度が、９００〜１０５
０℃であってＰｃが６００ｋｗ／ｍ3以下であれば、高
い電力効率で動作できることがわかる。ちなみに表１中
の実施例１２のフェライトコアの抵抗率（ρ）は、３．
６×１０6Ω・ｍ、最大磁界の強さ（Ｈｍ）が８００Ａ
／ｍのときの最大磁束密度（Ｂｍ）は３００ｍＴ、残留
磁束密度（Ｂｒ）は２００ｍＴ、保磁力（Ｈｃ）は１５
０Ａ／ｍであった。また、Ｂｍ＝２０ｍＴでのＢｒは５
ｍＴ以下であり、Ｈｃは、５Ａ／ｍ以下と非常に小さか
った。
【００１６】
【表４】
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、２ＭＨｚ以上の高い周
波数帯域で動作する共振型スイッチング電源又はＤＣ―
ＤＣコンバータ等に使用されるフェライトコアにおい
て、組成、磁気特性、製造方法を限定することにより、
電力消費が小さく、効率的な高周波動作が達成できる。
波数帯域で動作する共振型スイッチング電源又はＤＣ―
ＤＣコンバータ等に使用されるフェライトコアにおい
て、組成、磁気特性、製造方法を限定することにより、
電力消費が小さく、効率的な高周波動作が達成できる。
【図１】本発明のフェライトコアのコアロスの周波数特
性。
性。
【図２】トランス用フェライトコアの形状図である。
【図３】電圧共振型コンバータの回路図である。
１ トランス ２ スイッチング素子 ３ インダクタ ４ コンデンサ ５ ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−190204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−182235（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227729（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−101609（ＪＰ，Ａ) 特公 昭36−8840（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭52−18395（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｆｅ 2 Ｏ 3 ４５〜４９ｍｏｌ％、ＺｎＯ
１５〜３０ｍｏｌ％、ＣｕＯ ２〜８ｍｏｌ％、残部
がＮｉＯ、これにＣｏ 3 Ｏ 4 ０．１〜２．０ｗｔ％含有
するフェライトコアであって、焼結密度（ｄｓ）が５．
０×１０ 3 ｋｇ／ｍ 3 以上であり、かつ平均結晶粒径が
０．０５〜８μｍであって、１０ＭＨｚ、１０ｍＴにお
けるコアロス（Ｐｃ）が６００ｋｗ／ｍ 3 以下であり、
２〜２０ＭＨｚで動作する共振型スイッチング電源又は
ＤＣ―ＤＣコンバータ等に使用されることを特徴とする
高周波電源用フェライトコア。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289616A JP2552417B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 高周波電源用フェライトコア及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289616A JP2552417B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 高周波電源用フェライトコア及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120021A JPH06120021A (ja) | 1994-04-28 |
| JP2552417B2 true JP2552417B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17745548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4289616A Expired - Fee Related JP2552417B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 高周波電源用フェライトコア及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552417B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69407340T2 (de) * | 1993-05-11 | 1998-06-04 | Philips Electronics Nv | Gesinterte Kern für Transformator oder Induktor aus NiZn Ferrit Material |
| JP2007150006A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Jfe Ferrite Corp | フェライトコアの磁気特性回復方法 |
| CN101668719B (zh) | 2007-02-07 | 2013-01-02 | 日立金属株式会社 | 低损耗铁氧体及使用其的电子零件 |
| CN101652336B (zh) | 2007-04-17 | 2013-01-02 | 日立金属株式会社 | 低损耗铁氧体及使用它的电子部件 |
| JP5516848B2 (ja) * | 2009-06-10 | 2014-06-11 | Ｔｄｋ株式会社 | フェライト組成物、フェライトコアおよび電子部品 |
| JP5630604B2 (ja) * | 2010-10-25 | 2014-11-26 | Tdk株式会社 | フェライト組成物、アンテナ素子用磁性部材およびアンテナ素子 |
| TWI751302B (zh) | 2017-03-15 | 2022-01-01 | 日商日立金屬股份有限公司 | 鎳系鐵氧體燒結體、線圈零件、及鎳系鐵氧體燒結體的製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2534257C3 (de) * | 1975-07-31 | 1978-07-06 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zur Bestimmung des anorganischen Kohlenstoffgehaltes von wässrigen Flüssigkeiten |
| US4486401A (en) * | 1983-03-14 | 1984-12-04 | Celanese Corporation | Production of fine ferrimagnetic spinels |
| US4473542A (en) * | 1983-05-23 | 1984-09-25 | Celanese Corporation | Production of microcrystalline ferrimagnetic spinels |
| JP2674623B2 (ja) * | 1987-10-14 | 1997-11-12 | 日立金属株式会社 | 高周波用磁性材料 |
| JP2830241B2 (ja) * | 1989-12-20 | 1998-12-02 | 松下電器産業株式会社 | フェライト磁性体 |
-
1992
- 1992-10-01 JP JP4289616A patent/JP2552417B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06120021A (ja) | 1994-04-28 |
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Legal Events
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