JP3487243B2 - Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物磁性材料、
特にＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料は、スイッ
チング電源トランスやチョークコイル等に用いられてい
る。このＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料は、磁心が磁気飽
和するとインダクタンスが低下し、回路のインピーダン
スが変化してしまうため、コイルに大きな電流が流れて
も磁心が飽和しないように、飽和磁束密度の高い材料が
求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｍｎ−Ｚｎ
系フェライト材料の飽和磁束密度は、主成分の組成比や
焼成体の気孔率などに影響されることが知られている。
高い飽和磁束密度を得るには、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の組成比を高
めることが１つの手段であるが、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の量を増加
させると、磁心損失の温度特性が変化する。磁心損失の
温度特性は、使用時の熱暴走を防ぐために、使用環境の
温度より高い温度（主に６０〜１４０℃、できれば８０
〜１４０℃）で損失が最小になるような温度変化である
ことが望まれる。しかし、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の量が増加する
と、磁心損失が最小となる温度が低温側に移動し実用に
適さなくなるため、通常Ｆｅ₂ Ｏ₃ が５４mol％未満と
なるような組成のものが用いられている。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の組成比が高くて飽和磁束密度が高く、
かつ磁心損失が最小となる温度を実用的な温度に容易に
することができるＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料は、
主成分として、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：５４〜５６mol％、Ｚｎ
Ｏ：５〜１０mol％、ＭｎＯ：残部を含有し、副成分と
して、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ ：０．１〜０．５wt％、ＣａＣ
Ｏ₃ ：０．０１〜０．３wt％、ＳｉＯ₂ ：０．００１〜
０．０５wt％を含有してなることを特徴とする。これに
より、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の組成比を高くして飽和磁束密度を高
くできると共に、磁心損失が最小となる温度を高温側に
移動させることができ、実用的な使用環境温度より高い
温度、通常８０〜１４０℃の範囲に、当該温度を容易に
することができる。ここで、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃
及びＳｉＯ₂ はそれぞれ、０．１〜０．３wt％、０．０
２〜０．２wt％及び０．００２〜０．０３wt％とするの
が好ましく、さらには０．１〜０．２wt％、０．０５〜
０．１wt％及び０．００５〜０．０２wt％とするのがよ
り好ましい。なお、上記において、主成分はmol％で示
し、副成分については、主成分量に対するwt％で示して
いる。

【０００６】また、請求項２に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェ
ライト材料は、請求項１において、周波数が１００ｋＨ
ｚ、最大磁束密度が２００ｍＴの条件で測定した磁心損
失が最小となる温度が８０℃以上であることを特徴とす
る。これにより、飽和磁束密度を高く維持しつつ、実用
的な使用環境で使用する時の熱暴走を防止することがで
きる。

【０００７】また、請求項３に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェ
ライト材料は、請求項１又は請求項２において、副成分
として、ＭｏＯ₃ ：０．００１〜０．０５wt％を含有し
てなることを特徴とする。これにより、飽和磁束密度を
向上させることができる。ここで、ＭｏＯ₃ は、０．０
０５〜０．０３wt％とするのが好ましく、さらには０．
０１〜０．０２wt％とするのがより好ましい。なお、Ｍ
ｏＯ₃ は主成分量に対するwt％で示している。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＭｎ−Ｚｎ系フェ
ライト材料の実施の形態を説明する。本実施の形態に係
るＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料は、主成分として、Ｆｅ
₂ Ｏ₃ ：５４〜５６mol％、ＺｎＯ：５〜１０mol％、Ｍ
ｎＯ：残部を含有し、副成分として、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ ：
０．１〜０．５wt％、ＣａＣＯ₃ ：０．０１〜０．３wt
％、ＳｉＯ₂ ：０．００１〜０．０５wt％を含有してい
る。このＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料を燒結して、Ｅ型
等の所定形状の燒結体にすることによりフェライトコア
を得ることができる。

【０００９】このＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料では、Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ の組成比が５４〜５６mol％と通常より高い
が、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ が添加されているため、磁心損失（コ
アロス）が最小となる温度が高温側に移動する。しか
し、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ が０．５wt％を超えると磁心損失が大
きくなり過ぎ実用に適さなくなってしまう。また、Ｃａ
ＣＯ₃ 及びＳｉＯ₂ は、一般に良く知られた添加物であ
り、上記のような範囲で添加することによって、フェラ
イトの固有抵抗を増加させ、渦電流に起因する磁心損失
の低下を低減する効果がある。

【００１０】このＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料を用いれ
ば、飽和磁束密度を高くすることができ、しかも磁心損
失が最小となる温度を高温側に移動させて、周波数が１
００ｋＨｚ、最大磁束密度が２００ｍＴの条件で測定し
た磁心損失が最小となる温度を８０〜１４０℃の範囲に
することが容易にできる。従って、飽和磁束密度を高く
維持しつつ、実用的な使用環境で使用しても熱暴走を防
止することができる。

【００１１】また、他の実施の形態に係るＭｎ−Ｚｎ系
フェライト材料は、上記組成にさらに、副成分として、
ＭｏＯ₃ ：０．００１〜０．０５wt％が添加されてい
る。このＭｏＯ₃ を添加することにより、フェライトの
燒結反応を促進させることができ、フェライトの気孔率
を低減させて飽和磁束密度を向上させることができる。
しかし、ＭｏＯ₃ が０．０５wt％を超えると磁心損失が
大きくなり過ぎ実用に適さなくなってしまう。

【００１２】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。主成分として、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＺｎＯ及びＭｎＯ
を上記実施の形態の範囲内における所定量を配合し、副
成分として、上記実施の形態に示した範囲内の所定量の
Ｌｉ₂ ＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ 及びＳｉＯ₂ を添加したＭｎ
−Ｚｎ系フェライト材料をボールミルにより混合し、電
気炉により仮焼した後、ボールミルにより粉砕し、次い
で造粒し、これを加圧成形した後、電気炉により９００
℃の温度で２時間、焼成してフェライトコアを製造し
た。また、比較例として、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＺｎＯ及びＭｎ
Ｏの配合比を変えて上記と同様にしてフェライトコアを
製造した。

【００１３】このようにして製造したフェライトコアの
飽和磁束密度及びコアロスを測定した。図１及び図２
は、実施例として、Ｆｅ₂ Ｏ₃ がそれぞれ５４．０mol
％、５５．０mol％、５６．０mol％で、これにＺｎＯの
割合を変化させた場合の飽和磁束密度Ｂ_s （ｍＴ）（磁
界の強さＨは、７９６Ａ／ｍ）を示す図である。また、
比較例として、Ｆｅ₂ Ｏ₃ がそれぞれ５３．０mol％，
５７．０mol％で、これにＺｎＯの割合を変化させた場
合の飽和磁束密度Ｂ_sを測定した。図１は、室温２３℃
における場合、図２は１００℃における場合を示してい
る。

【００１４】図１から分るように、比較例のＦｅ₂ Ｏ₃
が５３．０mol％のものでは、飽和磁束密度Ｂ_sが低くな
ってしまう。また、比較例のＦｅ₂ Ｏ₃ が５７．０mol
％のものでは、飽和磁束密度Ｂ_sは高いが、コアロスが
大きく実用的でない。これに対し、実施例であるＦｅ₂
Ｏ₃ が５４．０mol％、５５．０mol％、５６．０mol％
のものは、飽和磁束密度Ｂ_sが高く、コアロスも大きく
なかった。また、図２から分るように、ＺｎＯが１０mo
l％を超えると飽和磁束密度Ｂ_sが低くなってしまう。

【００１５】図３は、周波数が１００ｋＨｚ、最大磁束
密度が２００ｍＴの条件で測定したコアロスＰ_cv（ｋＷ
／ｍ³ ）の温度特性を示す図である。実施例として、Ｆ
ｅ₂Ｏ₃ をそれぞれ５５．０mol％〜５６．０mol％の範
囲の値とし、ＺｎＯ及びＭｎＯを上記実施の形態の範囲
内における所定量を配合し、これにＬｉ₂ ＣＯ₃ を０．
１０〜０．３５wt％の範囲の値で添加し、上記実施の形
態に示した範囲内の所定量のＣａＣＯ₃ 及びＳｉＯ₂ を
添加したフェライトコアについて、温度を変化させてコ
アロスＰ_cvを測定した。また、比較例として、Ｆｅ₂ Ｏ
₃ が５６．５mol％で、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ を０．５０wt％添
加したもの、Ｆｅ₂ Ｏ₃ が５６．０mol％で、Ｌｉ₂ Ｃ
Ｏ₃ を添加しなかったものについて、同様に測定した。

【００１６】図３から分るように、比較例のＦｅ₂ Ｏ₃
が５６．５mol％でＬｉ₂ ＣＯ₃ を０．５０wt％添加し
たものでは、コアロスＰcvが大きくなってしまう。ま
た、比較例のＦｅ₂ Ｏ₃ が５６．０mol％でＬｉ₂ ＣＯ
₃ を添加しなかったものでは、コアロスＰcvが最小とな
る温度が４０℃程度と低くなってしまう。これに対し、
実施例のものでは、コアロスＰcvが低く抑えられ、かつ
最小となる温度が８０℃〜１４０℃の範囲内になってい
る。

【００１７】表１は、Ｆｅ₂ Ｏ₃ が５４．５mol％、Ｚ
ｎＯが６mol％、ＭｎＯが残部で、これに、Ｌｉ₂ ＣＯ
₃ を０．０５wt％添加し、ＣａＣＯ₃ 及びＳｉＯ₂ を上
記実施の形態の範囲内における所定量を添加したもの
に、ＭｏＯ₃ の添加割合を変えて、測定した最大磁束密
度Ｂ_s（ｍＴ）、及び周波数が１００ｋＨｚ、最大磁束
密度が２００ｍＴの条件で測定した温度９０℃における
コアロスＰ_cv（ｋＷ／ｍ³）を示している。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から分るように、ＭｏＯ₃ の添加量を
増加させると、最大磁束密度は増加するが、ＭｏＯ₃ が
０．０６wt％ではコアロスＰ_cvが大きくなってしまい実
用的でない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＭｎ−Ｚ
ｎ系フェライト材料によれば、主成分として、Ｆｅ₂ Ｏ
₃ ：５４〜５６mol％、ＺｎＯ：５〜１０mol％、Ｍｎ
Ｏ：残部を含有し、副成分として、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ ：０．
１〜０．５wt％、ＣａＣＯ₃ ：０．０１〜０．３wt％、
ＳｉＯ₂ ：０．００１〜０．０５wt％を含有することに
より、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の組成比が高くて飽和磁束密度が高
く、かつ磁心損失が最小となる温度を実用的な温度にす
ることができるフェライトコアを容易に製作することが
できる。従って、実用的な使用範囲でコアを小型化でき
るので、電子機器において比較的大きな部品である電源
トランスやチョークコイル等を小型化でき、これにより
電子機器の小型化に直接寄与することができる。また、
副成分として、ＭｏＯ₃ ：０．００１〜０．０５wt％を
添加することにより、飽和磁束密度をさらに向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料の室
温における飽和磁束密度を示す図である。

【図２】同、１００℃における飽和磁束密度を示す図で
ある。

【図３】同、周波数が１００ｋＨｚ、最大磁束密度が２
００ｍＴの条件で測定したコアロスの温度特性を示す図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 1/12 - 1/375 H01F 27/24 - 27/26 H01F 31/00 - 39/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主成分として、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：５４〜５６
   mol％、ＺｎＯ：５〜１０mol％、ＭｎＯ：残部を含有
   し、副成分として、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ ：０．１〜０．５wt
   ％、ＣａＣＯ₃ ：０．０１〜０．３wt％、ＳｉＯ₂ ：
   ０．００１〜０．０５wt％を含有してなることを特徴と
   するＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料。
2. 【請求項２】 周波数が１００ｋＨｚ、最大磁束密度が
   ２００ｍＴの条件で測定した磁心損失が最小となる温度
   が８０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の
   Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料。
3. 【請求項３】 副成分として、ＭｏＯ₃ ：０．００１〜
   ０．０５wt％を含有してなることを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載のＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料。