JP2562061B2 - 低損失酸化物磁性材料 - Google Patents
低損失酸化物磁性材料Info
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- JP2562061B2 JP2562061B2 JP1303673A JP30367389A JP2562061B2 JP 2562061 B2 JP2562061 B2 JP 2562061B2 JP 1303673 A JP1303673 A JP 1303673A JP 30367389 A JP30367389 A JP 30367389A JP 2562061 B2 JP2562061 B2 JP 2562061B2
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- oxide magnetic
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Description
【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子機器用スイッチング電源等に高周波で
用いる、主としてトランス用のコア材料である低損失酸
化物磁性材料に関し、特に主成分として30〜40モル％の
一酸化マンガン（MnO）、５〜15モル％の酸化亜鉛（Zn
O）、及び残分として酸化第２鉄（Fe2O3）を含み、副成
分として0.02〜0.15重量％の酸化カルシウム（CaO）、
及び0.005〜0.100重量％の酸化ケイ素（SiO2）を含む低
損失酸化物磁性材料の改良に関するものである。
用いる、主としてトランス用のコア材料である低損失酸
化物磁性材料に関し、特に主成分として30〜40モル％の
一酸化マンガン（MnO）、５〜15モル％の酸化亜鉛（Zn
O）、及び残分として酸化第２鉄（Fe2O3）を含み、副成
分として0.02〜0.15重量％の酸化カルシウム（CaO）、
及び0.005〜0.100重量％の酸化ケイ素（SiO2）を含む低
損失酸化物磁性材料の改良に関するものである。
酸化物磁性材料であるマンガン−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及びコイ
ル用のコア材料として多用されているが、従来スイッチ
ング電源用のトランスにおいては、スイッチング周波数
として専ら10〜100kHz程度のものが使用されており、こ
れに対応すべき低損失酸化物磁性材料として主成分が30
〜40モル％のMnO、５〜15モル％のZnO、残分がFe2O3を
含み、副成分として0.02〜0.15重量％のCaO、0.005〜0.
100重量％のSiO2を含むものがすでに開発されている。
は、各種通信機器、民生用機器などのトランス及びコイ
ル用のコア材料として多用されているが、従来スイッチ
ング電源用のトランスにおいては、スイッチング周波数
として専ら10〜100kHz程度のものが使用されており、こ
れに対応すべき低損失酸化物磁性材料として主成分が30
〜40モル％のMnO、５〜15モル％のZnO、残分がFe2O3を
含み、副成分として0.02〜0.15重量％のCaO、0.005〜0.
100重量％のSiO2を含むものがすでに開発されている。
しかし、近年、スイッチング電源を小型、軽量化する
ために、スイッチング周波数を100kHz以上の高周波で使
用する傾向が強まりつつあり、その目的にあう性能のト
ランス用コア材料としての低損失酸化物磁性材料が要求
されている。
ために、スイッチング周波数を100kHz以上の高周波で使
用する傾向が強まりつつあり、その目的にあう性能のト
ランス用コア材料としての低損失酸化物磁性材料が要求
されている。
一方、上述の如き従来の成分を有する低損失酸化物磁
性材料を、スイッチング周波数が100kHz以上のスイッチ
ング電源用の変圧器のコア材料として使用すると、その
鉄損による電力損失（PB［kW/m3］）が大きく、これに
よる発熱のため許容温度以上に温度が上昇し、トランス
自体やその周辺の部品を損ない使用に耐えないという欠
点があった。
性材料を、スイッチング周波数が100kHz以上のスイッチ
ング電源用の変圧器のコア材料として使用すると、その
鉄損による電力損失（PB［kW/m3］）が大きく、これに
よる発熱のため許容温度以上に温度が上昇し、トランス
自体やその周辺の部品を損ない使用に耐えないという欠
点があった。
そこで、本発明の課題は、周波数が100kHz以上の高い
周波数において使用しても、鉄損が小さく、従って電力
損失が小さく、発熱を許容温度以下に抑えて実用に供し
得る低損失酸化物磁性材料を提供することにある。
周波数において使用しても、鉄損が小さく、従って電力
損失が小さく、発熱を許容温度以下に抑えて実用に供し
得る低損失酸化物磁性材料を提供することにある。
ロ．発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、既に開発された主成分及び副成分を含む従
来の低損失酸化物磁性材料に、さらに他の成分の酸化物
を添加せしめることにより、100kHz以上の鉄損を従来よ
り一層低減した低損失酸化物磁性材料を得るものであ
る。
来の低損失酸化物磁性材料に、さらに他の成分の酸化物
を添加せしめることにより、100kHz以上の鉄損を従来よ
り一層低減した低損失酸化物磁性材料を得るものであ
る。
即ち本発明は、酸化物粉末を混合・成形・焼成してな
る酸化物磁性材料の主成分として、30〜40モル％の一酸
化マンガン（MnO）、５〜15モル％の酸化亜鉛（ZnO）、
及び残分として酸化第２鉄（Fe2O3）を含み、副成分と
して0.02〜0.15重量％の酸化カルシウム（CaO）、及び
0.005〜0.100重量％の酸化ケイ素（SiO2）を含む低損失
酸化物磁性材料において、さらに0.05〜0.30重量％未満
（0.05％を含まず）の二酸化ジルコニウム（ZrO2）、0.
50重量％未満（０％を含まず）の三酸化アルミニウム
（Al2O3）、及び0.30重量％未満（０％を含まず）の二
酸化チタン（TiO2）を添加したことを特徴とする低損失
酸化物磁性材料である。
る酸化物磁性材料の主成分として、30〜40モル％の一酸
化マンガン（MnO）、５〜15モル％の酸化亜鉛（ZnO）、
及び残分として酸化第２鉄（Fe2O3）を含み、副成分と
して0.02〜0.15重量％の酸化カルシウム（CaO）、及び
0.005〜0.100重量％の酸化ケイ素（SiO2）を含む低損失
酸化物磁性材料において、さらに0.05〜0.30重量％未満
（0.05％を含まず）の二酸化ジルコニウム（ZrO2）、0.
50重量％未満（０％を含まず）の三酸化アルミニウム
（Al2O3）、及び0.30重量％未満（０％を含まず）の二
酸化チタン（TiO2）を添加したことを特徴とする低損失
酸化物磁性材料である。
本発明は、従来の低損失酸化物磁性材料に、二酸化ジ
ルコニウム（ZrO2）、三酸化アルミニウム（Al2O3）、
及び二酸化チタン（TiO2）を種々の割合で添加した一連
の実験を詳しく行なった結果、上記成分範囲に添加した
材料に於て、100kHz以上の鉄損を減じて電力損失を低減
した低損失酸化物磁性材料が得られたものである。
ルコニウム（ZrO2）、三酸化アルミニウム（Al2O3）、
及び二酸化チタン（TiO2）を種々の割合で添加した一連
の実験を詳しく行なった結果、上記成分範囲に添加した
材料に於て、100kHz以上の鉄損を減じて電力損失を低減
した低損失酸化物磁性材料が得られたものである。
添加物ZrO2は、低損失酸化物磁性材料組織の粒界に折
出し、粒界の固有抵抗を増加させ、又添加物Al2O3及びT
iO2は結晶内に固溶し、結晶内部の固有抵抗を増加させ
る働きがあると考えられ、さらに添加物Al2O3は結晶組
織を均一にする作用があると考えられる。
出し、粒界の固有抵抗を増加させ、又添加物Al2O3及びT
iO2は結晶内に固溶し、結晶内部の固有抵抗を増加させ
る働きがあると考えられ、さらに添加物Al2O3は結晶組
織を均一にする作用があると考えられる。
これらの複合作用によって、これらを添加した低損失
酸化物磁性材料は、その組織内部の電磁気特性が均一化
すると共に組織全体の比抵抗ρが一層増大し、これによ
って鉄損に関係する渦電流損が減少し電力損失が減少し
たものと考えられる。電力損失の減少により高周波にお
ける発熱が抑えられる。
酸化物磁性材料は、その組織内部の電磁気特性が均一化
すると共に組織全体の比抵抗ρが一層増大し、これによ
って鉄損に関係する渦電流損が減少し電力損失が減少し
たものと考えられる。電力損失の減少により高周波にお
ける発熱が抑えられる。
実際に上記本発明の添加成分範囲内外近傍の低損失酸
化物磁性材料について詳細に実験を行い、試料について
評価したところ、従来の前記成分の低損失酸化物磁性材
料に比べ、例えばZrO2 0.10重量％、Al2O3 0.05重量
％、TiO2 0.05重量％を添加した低損失酸化物磁性材料
は、比抵抗ρが10倍以上あり、200kHzにおける電力損失
が半分以下であることが確認された。
化物磁性材料について詳細に実験を行い、試料について
評価したところ、従来の前記成分の低損失酸化物磁性材
料に比べ、例えばZrO2 0.10重量％、Al2O3 0.05重量
％、TiO2 0.05重量％を添加した低損失酸化物磁性材料
は、比抵抗ρが10倍以上あり、200kHzにおける電力損失
が半分以下であることが確認された。
以下に本発明の実施例及び比較例について、実験した
内容を詳しく説明する。
内容を詳しく説明する。
酸化物粉末を混合・成形・焼成してなる酸化物磁性材
料の主成分として、53.0モル％の酸化第２鉄（Fe
2O3）、36.0モル％の一酸化マンガン（MnO）、及び11.0
モル％の酸化亜鉛（ZnO）の標準成分を含有し、副成分
として二酸化ケイ素（SiO2）、酸化カルシウム（CaO）
を従来の低損失酸化物磁性材料の成分範囲で含有し、さ
らに二酸化ジルコニウム（ZrO2）、三酸化アルミニウム
（Al2O3）、及び二酸化チタン（TiO2）を複合添加した
複数の本実施例の低損失酸化物磁性材料の試料を各種試
作した。さらに後者の３つの酸化物を添加しない従来の
比較例、及び後者の３つの酸化物を単独又は複合添加し
た複数の他の比較例の低損失酸化物磁性材料の試料を試
作した。それぞれの酸化物原料を所定成分量添加混合
し、造粒し、成形プレスした後、窒素ガス雰囲気中にお
いて酸素分圧5.0at％以下、1300〜1400℃の温度で焼結
して本実施例及び比較例の試料を得た。
料の主成分として、53.0モル％の酸化第２鉄（Fe
2O3）、36.0モル％の一酸化マンガン（MnO）、及び11.0
モル％の酸化亜鉛（ZnO）の標準成分を含有し、副成分
として二酸化ケイ素（SiO2）、酸化カルシウム（CaO）
を従来の低損失酸化物磁性材料の成分範囲で含有し、さ
らに二酸化ジルコニウム（ZrO2）、三酸化アルミニウム
（Al2O3）、及び二酸化チタン（TiO2）を複合添加した
複数の本実施例の低損失酸化物磁性材料の試料を各種試
作した。さらに後者の３つの酸化物を添加しない従来の
比較例、及び後者の３つの酸化物を単独又は複合添加し
た複数の他の比較例の低損失酸化物磁性材料の試料を試
作した。それぞれの酸化物原料を所定成分量添加混合
し、造粒し、成形プレスした後、窒素ガス雰囲気中にお
いて酸素分圧5.0at％以下、1300〜1400℃の温度で焼結
して本実施例及び比較例の試料を得た。
第１表は試作した本実施例の試料及び比較例につい
て、それぞれの副成分及び添加成分の含有量と、周波数
200kHz、最大磁束密度Bmが1000Gの場合の電力損失PBの
試料温度に対する最小値を示したものである。
て、それぞれの副成分及び添加成分の含有量と、周波数
200kHz、最大磁束密度Bmが1000Gの場合の電力損失PBの
試料温度に対する最小値を示したものである。
第１表によれば、二酸化ジルコニウム（ZrO2）、三酸
化アルミニウム（Al2O3）、及び二酸化チタン（TiO2）
の複合添加によって、従来の比較例の試料No.1より電力
損失が減少していることがわかる。これは、これらの添
加物が低損失酸化物磁性材料組織内部において、ZrO2が
組織の粒界に折出して粒界の固有抵抗を増大させ、Al2O
3及びTiO2が結晶内に固溶してその固有抵抗を増大さ
せ、さらにAl2O3が結晶組織を均一にする効果があった
と考えられ、これらの複合作用によって、組織内部の電
磁気特性の均一化と組織全体の比抵抗を増大せしめ、こ
れによって鉄損を減少せしめ電力損を減少せしめたもの
と考えられる。
化アルミニウム（Al2O3）、及び二酸化チタン（TiO2）
の複合添加によって、従来の比較例の試料No.1より電力
損失が減少していることがわかる。これは、これらの添
加物が低損失酸化物磁性材料組織内部において、ZrO2が
組織の粒界に折出して粒界の固有抵抗を増大させ、Al2O
3及びTiO2が結晶内に固溶してその固有抵抗を増大さ
せ、さらにAl2O3が結晶組織を均一にする効果があった
と考えられ、これらの複合作用によって、組織内部の電
磁気特性の均一化と組織全体の比抵抗を増大せしめ、こ
れによって鉄損を減少せしめ電力損を減少せしめたもの
と考えられる。
二酸化ジルコニウム（ZrO2）を0.40重量％添加した試
料No.11、三酸化アルミニウム（Al2O3）を0.60重量％添
加した試料No.15、及び二酸化チタン（TiO2）を0.040重
量％添加した試料No.19については、異常粒の成長が認
められ、そのため電力損失が大きくなったと考えられ、
それぞれの添加成分含有量はこの値以下の量が良好であ
ることが判る。
料No.11、三酸化アルミニウム（Al2O3）を0.60重量％添
加した試料No.15、及び二酸化チタン（TiO2）を0.040重
量％添加した試料No.19については、異常粒の成長が認
められ、そのため電力損失が大きくなったと考えられ、
それぞれの添加成分含有量はこの値以下の量が良好であ
ることが判る。
又これらの添加成分の中の少なくとも１つが０％であ
る比較試料No.2〜７においても電力損失が比較的大き
く、効果が少ないことが判る。
る比較試料No.2〜７においても電力損失が比較的大き
く、効果が少ないことが判る。
第２表は、本実施例の試料No.8と、従来の比較例の試
料No.1との低損失酸化物磁性材料について、初透磁率
μ、飽和磁束密度B15、残留磁束密度Br、及び比抵抗ρ
の各電磁気特性についての比較を示したものである。
料No.1との低損失酸化物磁性材料について、初透磁率
μ、飽和磁束密度B15、残留磁束密度Br、及び比抵抗ρ
の各電磁気特性についての比較を示したものである。
第２表の実施例の試料No.8と、比較例の試料No.1とに
ついての各電磁気特性の比較を見ると、試料No.8は比抵
抗が約10倍以上となっており、これにより渦電流損によ
る鉄損が減少し、電力損失を減少していることが理解さ
れる。又、磁気特性はそれぞれほぼ同一であり、この種
のトランス用コア材料として優れていることが判る。
ついての各電磁気特性の比較を見ると、試料No.8は比抵
抗が約10倍以上となっており、これにより渦電流損によ
る鉄損が減少し、電力損失を減少していることが理解さ
れる。又、磁気特性はそれぞれほぼ同一であり、この種
のトランス用コア材料として優れていることが判る。
以上のことから、本発明の実施例によれば、200kHzに
於ける電力損失が大幅に低減されて、100kHz以上に於け
るスイッチング電源用トランスのコア材料として極めて
優れた低損失酸化物磁性材料が得られることが確認され
た。
於ける電力損失が大幅に低減されて、100kHz以上に於け
るスイッチング電源用トランスのコア材料として極めて
優れた低損失酸化物磁性材料が得られることが確認され
た。
ハ．発明の効果 〔発明の効果〕 以上に説明した如く、本発明によれば、スイッチング
電源用のトランス用コア材料として求められる諸特性を
十分に満足するとともに、100kHz以上の周波数において
電力損失を大幅に低減できる低損失酸化物磁性材料を提
供することが出来る。
電源用のトランス用コア材料として求められる諸特性を
十分に満足するとともに、100kHz以上の周波数において
電力損失を大幅に低減できる低損失酸化物磁性材料を提
供することが出来る。
Claims (1)
- 【請求項１】主成分として、30〜40モル％の一酸化マン
ガン（MnO）、５〜15モル％の酸化亜鉛（ZnO）、及び残
分として酸化第２鉄（Fe2O3）を含み、副成分として0.0
2〜0.15重量％の酸化カルシウム（CaO）、及び0.005〜
0.100重量％の酸化ケイ素（SiO2）を含む低損失酸化物
磁性材料において、さらに0.05〜0.30重量％未満（0.05
％を含まず）の二酸化ジルコニウム（ZrO2）、0.50重量
％未満（０％を含まず）の三酸化アルミニウム（Al
2O3）、及び0.30重量％未満（０％を含まず）の二酸化
チタン（TiO2）を添加したことを特徴とする低損失酸化
物磁性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1303673A JP2562061B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 低損失酸化物磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1303673A JP2562061B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 低損失酸化物磁性材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163804A JPH03163804A (ja) | 1991-07-15 |
| JP2562061B2 true JP2562061B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=17923853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1303673A Expired - Lifetime JP2562061B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 低損失酸化物磁性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2562061B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3607203B2 (ja) | 2000-03-31 | 2005-01-05 | Ｔｄｋ株式会社 | ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法、ＭｎＺｎ系フェライト、および電源用フェライトコア |
| CN104045337B (zh) * | 2014-06-24 | 2015-09-30 | 铜陵三佳变压器有限责任公司 | 一种用于变压器的钒基铁氧体磁芯材料 |
| CN105023691A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-04 | 南通保来利轴承有限公司 | 一种基于氧化铁的抗电磁干扰磁体材料及制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58115027A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-08 | Tadayoshi Karasawa | 酸化物磁性体及製造法 |
| JPS63158811A (ja) * | 1987-12-11 | 1988-07-01 | Tadayoshi Karasawa | 酸化物強磁性体の製造法 |
-
1989
- 1989-11-22 JP JP1303673A patent/JP2562061B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03163804A (ja) | 1991-07-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 13 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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