JP2892095B2 - 低損失Ｍｎ―Ｚｎ系フェライト - Google Patents
低損失Ｍｎ―Ｚｎ系フェライトInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、スイッチング電源用トランス等の用途に
供して好適な低損失Mn−Zn系フェライトに関するもので
ある。
供して好適な低損失Mn−Zn系フェライトに関するもので
ある。
（従来の技術） Mn−Zn系フェライトは、各種通信機器、民生機器など
のトランス材として使用されている。このMn−Zn系フェ
ライトに要求される特性としては、高飽和磁束密度、高
透磁率、高抵抗および低鉄損など種々の特性が挙げられ
るが、特にこの発明で対象とするようなスイッチング電
源用トランスについては、高磁場下において低損失であ
ることがとりわけ重要とされる。
のトランス材として使用されている。このMn−Zn系フェ
ライトに要求される特性としては、高飽和磁束密度、高
透磁率、高抵抗および低鉄損など種々の特性が挙げられ
るが、特にこの発明で対象とするようなスイッチング電
源用トランスについては、高磁場下において低損失であ
ることがとりわけ重要とされる。
このためMn−Zn系フェライトにおいては、従来から種
々の微量成分を添加することによってその改善が試みら
れている。
々の微量成分を添加することによってその改善が試みら
れている。
例えば特開昭58−15037号公報ではNb2O5の添加によ
り、また特開昭60−132301号公報ではNb2O5,CaO,SiO2,V
2O5,ZrO2,Al2O3,SnO2,CuOおよびCaO等の添加により、現
在スイッチング周波数として標準になりつつある100kHz
における損失の改善を図っており、100kHz,200mTにおけ
る鉄損値として300〜350mW/cm3までのレベルが実現され
ている。
り、また特開昭60−132301号公報ではNb2O5,CaO,SiO2,V
2O5,ZrO2,Al2O3,SnO2,CuOおよびCaO等の添加により、現
在スイッチング周波数として標準になりつつある100kHz
における損失の改善を図っており、100kHz,200mTにおけ
る鉄損値として300〜350mW/cm3までのレベルが実現され
ている。
ところで最近では、電源の一層の小型化のために、使
用周波数が高周波化（500kHz〜1MHz）する傾向にあり、
その目的にかなうMn−Zn系フェライトの開発も進められ
ていて、例えば特開昭63−62206号公報においてはTiO2,
Ta2O5,SiO2,CaOの添加により500kHz以上の周波数での鉄
損の改善が試みられている。
用周波数が高周波化（500kHz〜1MHz）する傾向にあり、
その目的にかなうMn−Zn系フェライトの開発も進められ
ていて、例えば特開昭63−62206号公報においてはTiO2,
Ta2O5,SiO2,CaOの添加により500kHz以上の周波数での鉄
損の改善が試みられている。
（発明が解決しようとする課題） この発明は、前述したとおり、現在スイッチング電源
周波数として標準になりつつある100kHz,200mTにおける
鉄損値300〜350mW/cm3をさらに改善し、スイッチング電
源用トランスとして使用した場合において損失を大幅に
低減することができる低損失Mn−Zn系フェライトを提案
することを目的とする。
周波数として標準になりつつある100kHz,200mTにおける
鉄損値300〜350mW/cm3をさらに改善し、スイッチング電
源用トランスとして使用した場合において損失を大幅に
低減することができる低損失Mn−Zn系フェライトを提案
することを目的とする。
なお500kHz以上の周波数において低鉄損化をはかる技
術は、100kHz程度の周波数で200mTに達する高磁場化の
鉄損について見ると、従来材を超える低鉄損を与えるこ
とはできず、上記の特性値が得られている例はない。
術は、100kHz程度の周波数で200mTに達する高磁場化の
鉄損について見ると、従来材を超える低鉄損を与えるこ
とはできず、上記の特性値が得られている例はない。
たとえば前掲特開昭63−62206号公報において、その
実施例１の特性を示す第４図に開示された曲線G10につ
いて見ると、100kHz,1000ガウス（100mT）における鉄損
値は70℃で約50mW/cm3であるが、この値をもとに鉄損の
最大磁束密度依存性から100kHz,200mTにおける鉄損値を
評価すると約340〜380mW/cm3となる。
実施例１の特性を示す第４図に開示された曲線G10につ
いて見ると、100kHz,1000ガウス（100mT）における鉄損
値は70℃で約50mW/cm3であるが、この値をもとに鉄損の
最大磁束密度依存性から100kHz,200mTにおける鉄損値を
評価すると約340〜380mW/cm3となる。
（課題を解決するための手段） すなわちこの発明の要旨構成は次のとおりである。
（１） Fe2O3:52〜54.5mol％、 MnO :33〜40mol％および ZnO :6〜13mol％ を基本成分とし、この基本成分に SiO2 :0.008〜0.025wt％、 CaO :0.02〜0.15wt％、 V2O5 :0.001〜0.05wt％、 Ta2O5:0.01〜0.1wt％および TiO2 :0.05〜0.4wt％ と、 酸化りん及び／又は酸化ほう素:0.003wt％以下 とを添加配合してなる低損失Mn−Zn系フェライト（第１
発明）。
発明）。
（２） Fe2O3:52〜54.5mol％、 MnO :33〜40mol％および ZnO :6〜13mol％ を基本成分とし、この基本成分に SiO2:0.008〜0.025wt％、 CaO :0.02〜0.15wt％、 酸化バナジウム:0.001〜0.05wt％、 酸化タンタル:0.01〜0.1wt％および 酸化チタン:0.05〜0.4wt％ と、 酸化りん及び／又は酸化ほう素:0.003wt％以下 とを含有してなる低損失Mn−Zn系フェライト（第２発
明）。
明）。
（作 用） まずこの発明において、基本成分の配合割合を上記の
範囲に限定した理由について説明する。
範囲に限定した理由について説明する。
Fe2O3:52〜54.5mol％、MnO:33〜40mol％、ZnO:6〜13mol
％； スイッチング電源用トランスの動作温度は、通常60〜
70℃であり、従って、この温度範囲で電力損失が低く、
かつ室温から動作温度を超える80〜120℃程度の温度域
まで鉄損が負の温度依存性をもつことが望ましい。この
観点からFe2O3,MnOおよびZnOの配合割合を検討した結
果、上記の範囲が得られたのである。
％； スイッチング電源用トランスの動作温度は、通常60〜
70℃であり、従って、この温度範囲で電力損失が低く、
かつ室温から動作温度を超える80〜120℃程度の温度域
まで鉄損が負の温度依存性をもつことが望ましい。この
観点からFe2O3,MnOおよびZnOの配合割合を検討した結
果、上記の範囲が得られたのである。
なおFe2O3原料としては、Fe2O3だけでなく、FeOやFe3
O4、さらには焼成によりFe2O3に変わることのできる化
合物、例えば水酸化鉄、しゅう酸鉄などを使用すること
ができる。またMnO原料としては、MnOのみならず、Mn
O2,Mn3O4さらには焼成によりMnOに変わることのできる
化合物、例えば炭酸マンガン、しゅう酸マンガンなどを
使用することができる。さらにZnO原料としては、ZnOの
みに限らず、焼成によりZnOに変わることのできる化合
物、例えば炭酸亜鉛、しゅう酸亜鉛などを使用すること
ができる。
O4、さらには焼成によりFe2O3に変わることのできる化
合物、例えば水酸化鉄、しゅう酸鉄などを使用すること
ができる。またMnO原料としては、MnOのみならず、Mn
O2,Mn3O4さらには焼成によりMnOに変わることのできる
化合物、例えば炭酸マンガン、しゅう酸マンガンなどを
使用することができる。さらにZnO原料としては、ZnOの
みに限らず、焼成によりZnOに変わることのできる化合
物、例えば炭酸亜鉛、しゅう酸亜鉛などを使用すること
ができる。
SiO2:0.008〜0.025wt％ SiO2は、CaOとの共存によって粒界の比抵抗を高め、
渦電流損の低減に有効に寄与するが、含有量が、0.008w
t％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.025wt％
を超えると焼成時に異常粒成長が起こり易く特性が不安
定になるので、0.008〜0.025wt％の範囲に限定した。
渦電流損の低減に有効に寄与するが、含有量が、0.008w
t％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.025wt％
を超えると焼成時に異常粒成長が起こり易く特性が不安
定になるので、0.008〜0.025wt％の範囲に限定した。
CaO:0.02〜0.15wt％ CaOは、SiO2との共存下で効果的に粒界抵抗を高め、
もって低鉄損をもたらす有用成分であるが、含有量が0.
02wt％に満たないと粒界抵抗の向上効果に乏しく、一方
0.15wt％を超えると、逆に損失が大きくなるので、0.02
〜0.15wt％の範囲で含有させるものとした。
もって低鉄損をもたらす有用成分であるが、含有量が0.
02wt％に満たないと粒界抵抗の向上効果に乏しく、一方
0.15wt％を超えると、逆に損失が大きくなるので、0.02
〜0.15wt％の範囲で含有させるものとした。
酸化バナジウム:0.001〜0.05wt％ この発明において、酸化バナジウムとは、主にV2O5を
指すけれども、必ずしもこの酸化物形態に限るものでは
なく、V2O5以外の酸化物を含有する場合をも含む。なお
V2O5以外の酸化物を含有する場合でも、その組成範囲は
V2O5換算で表すものとする。
指すけれども、必ずしもこの酸化物形態に限るものでは
なく、V2O5以外の酸化物を含有する場合をも含む。なお
V2O5以外の酸化物を含有する場合でも、その組成範囲は
V2O5換算で表すものとする。
さて酸化バナジウムは、粒界抵抗を高める作用をそな
え、しかもその効果はSiO2およびCaO、さらには後述す
る酸化タンタルとの共存下でより一層大きくなる。しか
しながら含有量が0.001wt％に満たない場合はその効果
が小さく、一方0.05wt％を超えて含有させると結晶粒の
異常成長が生じ、損失の大幅な増加を招く。
え、しかもその効果はSiO2およびCaO、さらには後述す
る酸化タンタルとの共存下でより一層大きくなる。しか
しながら含有量が0.001wt％に満たない場合はその効果
が小さく、一方0.05wt％を超えて含有させると結晶粒の
異常成長が生じ、損失の大幅な増加を招く。
酸化タンタル:0.01〜0.1wt％ この発明において、酸化タンタルとは主にTa2O5を指
すけれども、必ずしもこの酸化物形態に限るものではな
く、Ta2O5以外の酸化物を含有する場合をも含む。なおT
a2O5以外の酸化物を含有する場合でも、その組成範囲は
Ta2O5換算で表すものとする。
すけれども、必ずしもこの酸化物形態に限るものではな
く、Ta2O5以外の酸化物を含有する場合をも含む。なおT
a2O5以外の酸化物を含有する場合でも、その組成範囲は
Ta2O5換算で表すものとする。
さて酸化タンタルは、酸化バナジウムと同様、SiO2,C
aOさらには酸化バナジウムとの共存下で比抵抗の増大に
有効に寄与するが、含有量が0.01wt％未満ではその効果
に乏しく、一方、0.1wt％を超えると、逆に損失の増大
を招く。
aOさらには酸化バナジウムとの共存下で比抵抗の増大に
有効に寄与するが、含有量が0.01wt％未満ではその効果
に乏しく、一方、0.1wt％を超えると、逆に損失の増大
を招く。
酸化チタン:0.05〜0.4wt％ この発明において、酸化チタンとは、主にTiO2を指す
けれども、必ずしもこの酸化物形態に限るものではな
く、TiO2以外の酸化物を含有する場合をも含む。なおTi
O2以外の酸化物を含有する場合でも、その組成範囲はTi
O2換算で表すものとする。
けれども、必ずしもこの酸化物形態に限るものではな
く、TiO2以外の酸化物を含有する場合をも含む。なおTi
O2以外の酸化物を含有する場合でも、その組成範囲はTi
O2換算で表すものとする。
さて酸化チタンは、フェライトコア焼成時の冷却過程
での粒界の再酸化を促進し、粒界抵抗を大きくする効果
があるが、0.05wt％に満たないとその効果が少なく、一
方0.4wt％を超えると逆に損失の増加を招く。
での粒界の再酸化を促進し、粒界抵抗を大きくする効果
があるが、0.05wt％に満たないとその効果が少なく、一
方0.4wt％を超えると逆に損失の増加を招く。
酸化りん及び／又は酸化ほう素:0.003wt％以下 この発明において、酸化りんおよび酸化ほう素とは、
それぞれ主にP2O5およびB2O3を指すけれども、必ずしも
この酸化物形態に限るものではなく、P2O5やB2O3以外の
酸化物を含有する場合をも含む。なおP2O5やB2O3以外の
酸化物を含有する場合でも、その組成範囲はP2O5やB2O3
換算で表すものとする。
それぞれ主にP2O5およびB2O3を指すけれども、必ずしも
この酸化物形態に限るものではなく、P2O5やB2O3以外の
酸化物を含有する場合をも含む。なおP2O5やB2O3以外の
酸化物を含有する場合でも、その組成範囲はP2O5やB2O3
換算で表すものとする。
さて酸化りんおよび酸化ほう素はいずれも、微量の添
加によって鉄損の低減をもたらす有用成分である。しか
しながら含有量が0.003wt％を超えて含有されると、か
えって鉄損の劣化を招くので、これらの成分は単独使
用、併用いずれの場合においても、0.003wt％以下（好
ましくは0.0001wt％以上）の範囲で添加するものとし
た。
加によって鉄損の低減をもたらす有用成分である。しか
しながら含有量が0.003wt％を超えて含有されると、か
えって鉄損の劣化を招くので、これらの成分は単独使
用、併用いずれの場合においても、0.003wt％以下（好
ましくは0.0001wt％以上）の範囲で添加するものとし
た。
なお酸化りんの添加に際しては、りん酸（H3PO4）や
無水りん酸（P2O5）、さらには酸化物磁性体を構成する
金属のりん酸塩などが有利に適合する。また酸化ほう素
の添加に際しては、ほう酸（H3BO3）や無水ほう酸（B2O
3）、さらには酸化物磁性体を構成する金属のほう酸塩
などが有利に適合する。
無水りん酸（P2O5）、さらには酸化物磁性体を構成する
金属のりん酸塩などが有利に適合する。また酸化ほう素
の添加に際しては、ほう酸（H3BO3）や無水ほう酸（B2O
3）、さらには酸化物磁性体を構成する金属のほう酸塩
などが有利に適合する。
以上述べたとおり、100kHzにおよぶ高周波領域での損
失の低減には、比抵抗を高めることが非常に効果的であ
るが、この発明ではSiO2,CaOの存在下で、酸化バナジウ
ム（主としてV2O5）、酸化タンタル（主としてTa2O5）
および酸化チタン（主としてTiO2）、さらには酸化りん
（主としてP2O5）及び／又は酸化ほう素（主としてB
2O3）を含有させ、粒界に均一に分散させることによ
り、上記の目的を達成したものである。
失の低減には、比抵抗を高めることが非常に効果的であ
るが、この発明ではSiO2,CaOの存在下で、酸化バナジウ
ム（主としてV2O5）、酸化タンタル（主としてTa2O5）
および酸化チタン（主としてTiO2）、さらには酸化りん
（主としてP2O5）及び／又は酸化ほう素（主としてB
2O3）を含有させ、粒界に均一に分散させることによ
り、上記の目的を達成したものである。
ここにこの発明に従うフェライトを製造するには、各
成分粉末原料を所定の組成になるように混合したのち、
常法に従い、圧縮成形ついで焼結を施せば良い。
成分粉末原料を所定の組成になるように混合したのち、
常法に従い、圧縮成形ついで焼結を施せば良い。
（実施例） 実施例１ Fe2O3,MnOおよびZnOがそれぞれ、52.9mol％,35.4mol
％,11.7mol％の基本組成の原料を混合したのち、大気中
にて900℃、３時間仮焼した。この仮焼粉にSiO2,CaO,V2
O5,Ta2O5およびTiO2、さらにはP2O5およびB2O3を、表１
に示す割合（添字ａ）で添加し、同時に湿式ボールミル
で粉砕・混合した。ついで粉砕粉にバインダーとしてPV
Aを添加し、造粒した後、外径36mm、内径24mm、高さ12m
mリング状に成形したのち、酸素濃度を制御した窒素雰
囲気中で1320℃で３時間の焼成を行った。
％,11.7mol％の基本組成の原料を混合したのち、大気中
にて900℃、３時間仮焼した。この仮焼粉にSiO2,CaO,V2
O5,Ta2O5およびTiO2、さらにはP2O5およびB2O3を、表１
に示す割合（添字ａ）で添加し、同時に湿式ボールミル
で粉砕・混合した。ついで粉砕粉にバインダーとしてPV
Aを添加し、造粒した後、外径36mm、内径24mm、高さ12m
mリング状に成形したのち、酸素濃度を制御した窒素雰
囲気中で1320℃で３時間の焼成を行った。
かくして得られた焼結コアのSiO2,CaO,V2O5,Ta2O5お
よびTiO2の含有量（添字ｂ）、ならびに100kHz、200m
T、80℃における鉄損値の測定結果を表１に併記する。
よびTiO2の含有量（添字ｂ）、ならびに100kHz、200m
T、80℃における鉄損値の測定結果を表１に併記する。
実施例２ 実施例１と同様に、Fe2O3:52.9mol％、MnO:35.4mol％
およびZnO:11.7mol％からなる基本組成の原料を、混
合、仮焼したのち、この仮焼粉にSiO2,CaO,V2O5,Ta2O5
およびTiO2、さらにはP2O5およびB2O3を添加（添字ａ）
し、同時に湿式ボールミルで粉砕・混合した。ついで造
粒およびプレス成形後、1320℃で３時間の焼成を行っ
た。
およびZnO:11.7mol％からなる基本組成の原料を、混
合、仮焼したのち、この仮焼粉にSiO2,CaO,V2O5,Ta2O5
およびTiO2、さらにはP2O5およびB2O3を添加（添字ａ）
し、同時に湿式ボールミルで粉砕・混合した。ついで造
粒およびプレス成形後、1320℃で３時間の焼成を行っ
た。
かくして得られた焼結コアのSiO2,CaO,V2O5,Ta2O5お
よびTiO2の含有量（添字ｂ）、ならびに100kHz、200m
T、80℃における鉄損値の測定結果を表２に併記する。
よびTiO2の含有量（添字ｂ）、ならびに100kHz、200m
T、80℃における鉄損値の測定結果を表２に併記する。
（発明の効果） かくしてこの発明によれば、スイッチング電源周波数
が100kHz程度の高周波電源用トランスのコアとして、従
来の材料と比較して高磁場下での損失が格段に小さいMn
−Zn系ソフトフェライトを得ることができる。
が100kHz程度の高周波電源用トランスのコアとして、従
来の材料と比較して高磁場下での損失が格段に小さいMn
−Zn系ソフトフェライトを得ることができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−62206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−36974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−132301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−262405（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 49/00 - 49/08 H01F 1/34
Claims (2)
- 【請求項１】Fe2O3:52〜54.5mol％、 MnO :33〜40mol％および ZnO :6〜13mol％ を基本成分とし、この基本成分に SiO2 :0.008〜0.025wt％、 CaO :0.02〜0.15wt％、 V2O5 :0.001〜0.05wt％、 Ta2O5:0.01〜0.1wt％および TiO2 :0.05〜0.4wt％ と、 酸化りん及び／又は酸化ほう素:0.003wt％以下とを添加
配合してなる低損失Mn−Zn系フェライト。 - 【請求項２】Fe2O3:52〜54.5mol％、 MnO :33〜40mol％および ZnO :6〜13mol％ を基本成分とし、この基本成分に SiO2:0.008〜0.025wt％、 CaO :0.02〜0.15wt％、 酸化バナジウム:0.001〜0.05wt％、 酸化タンタル:0.01〜0.1wt％および 酸化チタン:0.05〜0.4wt％ と、 酸化りん及び／又は酸化ほう素:0.003wt％以下とを含有
してなる低損失Mn−Zn系フェライト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2091359A JP2892095B2 (ja) | 1989-12-26 | 1990-04-07 | 低損失Ｍｎ―Ｚｎ系フェライト |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-335027 | 1989-12-26 | ||
| JP33502789 | 1989-12-26 | ||
| JP2091359A JP2892095B2 (ja) | 1989-12-26 | 1990-04-07 | 低損失Ｍｎ―Ｚｎ系フェライト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223119A JPH03223119A (ja) | 1991-10-02 |
| JP2892095B2 true JP2892095B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=26432801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2091359A Expired - Fee Related JP2892095B2 (ja) | 1989-12-26 | 1990-04-07 | 低損失Ｍｎ―Ｚｎ系フェライト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892095B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2510788B2 (ja) * | 1991-01-08 | 1996-06-26 | 新日本製鐵株式会社 | 低電力損失酸化物磁性材料 |
| JP4299390B2 (ja) * | 1998-12-16 | 2009-07-22 | Ｔｄｋ株式会社 | マンガン系フェライト及びそれを使用したトランス並びにチョークコイル |
| 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 |
| JP6585540B2 (ja) * | 2015-07-06 | 2019-10-02 | Ｊｆｅケミカル株式会社 | ＭｎＺｎ系フェライト原料用酸化鉄およびＭｎＺｎ系フェライト並びにＭｎＺｎ系フェライトの製造方法 |
| CN114105627B (zh) * | 2021-12-24 | 2022-06-17 | 深圳信义磁性材料有限公司 | 一种宽温低损耗铁氧体及其制备方法 |
-
1990
- 1990-04-07 JP JP2091359A patent/JP2892095B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03223119A (ja) | 1991-10-02 |
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