JP4694973B2 - ＭｎＣｏＺｎフェライトおよびトランス用磁心 - Google Patents

Description

本発明は、イーサネット機器のパルストランス等に用いて好適なＭｎＣｏＺｎフェライトと、そのフェライトからなるトランス用磁心に関するものである。

イーサネット機器のトランスには、入出力端子でのインピーダンスの整合を図る、もしくは電気的絶縁を保つ目的から、磁心に軟磁性材料を用いたパルストランスが用いられている。このパルストランスには、米国の規格であるＡＮＳＩ Ｘ３．２６３−１９９５［Ｒ２０００］によって、−４０〜８５℃という広い温度域において、直流磁界印加時に高い実効透磁率μを示すことが求められている。

上記軟磁性材料からなる磁心には、一般に、トロイダル形状で外径が約３ｍｍの超小型のＭｎＺｎフェライトが用いられている。このＭｎＺｎフェライトの特徴は、軟磁性材料の中でも特に高透磁率、高インダクタンスが容易に得られること、またアモルファス金属と比較して安価であること等が挙げられる。

しかし、ＭｎＺｎフェライトは、酸化物磁性材料であることから、温度の変動によって磁気特性が大きく変化するという特性を有するため、金属磁性材料と比較して、幅広い温度域において安定した磁気特性を得るのが難しいという欠点を有する。そのため、通常のＭｎＺｎフェライトでは、ＡＮＳＩ Ｘ３．２６３−１９９５［Ｒ２０００］で定められたような、−４０〜８５℃という広い温度域において、直流磁界印加下で高い実効透磁率を実現することは難しい。

ＭｎＺｎフェライトの磁気特性の温度依存性を改善するには、正の磁気異方性を有するＣｏＯの添加が有効であることが知られている。例えば、特許文献１には、５０〜５６ｍｏｌ％の酸化鉄と３０〜３６ｍｏｌ％の酸化マンガンと２０〜６ｍｏｌ％からなる基本組成に０．０１から１．０ｍｏｌ％の酸化コバルトを添加することにより、−３０〜９０℃の温度範囲における初透磁率の温度依存性を改善した酸化物磁性材料が開示されている。また、特許文献２には、本発明と同じ通信用トランス等の磁心の用いられるＦｅ_２Ｏ_３：５１〜５４ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１４〜２１ｍｏｌ％、残部ＭｎＯを主成分とするＭｎＺｎ系フェライトに、適正量の酸化コバルトを添加することにより、０〜７０℃の広温度帯域において直流バイアス重畳時の磁気特性に優れるＭｎＺｎフェライトを得る技術が開示されている。
特公昭５２−３１５５５号公報 特開２００４−１９６６３２号公報

確かに、ＣｏＯの添加は、ＭｎＺｎフェライトの磁気特性の温度依存性を改善するには効果的である。しかし、Ｃｏ^２＋イオンのサイズは、Ｃｏ^２＋イオンによって置換されるＭｎ^２＋イオンのそれと比較して小さいため、ＣｏＯの添加は、焼結速度を支配する因子であるＯ^２−の移動速度を上昇させる。そのため、ＣｏＯを添加したＭｎＺｎフェライトは、無添加のＭｎＺｎフェライトと比較して、焼結が促進されて結晶粒が成長し易く、初透磁率μｉが大きく上昇する傾向がある。

しかし、初透磁率が高い磁性材料は、磁界の印加によって容易に磁化されるため、磁気飽和を起こし易く、３３Ａ／ｍという高い直流磁界が印加された下では透磁率が低下する。つまり、ＣｏＯを添加したＭｎＺｎフェライトは、無添加のＭｎＺｎフェライトと比較して、３３Ａ／ｍの直流磁界印加時の実効透磁率μが劣化するという欠点を有する。そのため、直流磁界印加時において高い透磁率を実現するためには、何らかの手段によって、磁気飽和を容易に起こさないよう、初透磁率を適度に低下させてやる必要がある。

上述したように、初透磁率は、フェライト結晶粒径の増大に伴い上昇する。そこで、直流磁界印加時の実効透磁率を上昇させるためには、フェライトの結晶粒成長を適度に抑制することが有効であると考えられる。しかしながら、従来技術である特許文献１には、初透磁率の温度依存性に関する記載はあるものの、フェライト結晶粒径に関する記載は全く無い。また、特許文献２には、平均結晶粒径に関する記載はあるものの、同文献に記載された結晶粒径では、直流磁界が印加された時に高い実効透磁率μを得ることができない。つまり、これらの特許文献の記載内容に従うだけでは、透磁率の温度依存性を小さくすると共に、直流磁界印加時において高い実効透磁率を得ることは不可能であった。

そこで、本発明の目的は、−４０〜８５℃という広い温度域において、３３Ａ／ｍの高直流磁界が印加された下でも高い実効透磁率μを常に維持することができるＭｎＣｏＺｎフェライトと、そのフェライトからなるトランス用磁心を提供することにある。

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決するため、ＭｎＣｏＺｎフェライトの結晶粒成長を適度に抑制することによって直流磁界印加下での実効透磁率を上昇させることを検討した。その結果、ＭｎＣｏＺｎフェライトに適正量のＳｉＯ_２とＣａＯを同時添加すると共に、酸化鉄の原料に起因して不可避に混入してくる不純物としてのＰの含有量を極微量に低減することに加えてさらに、フェライトの平均結晶粒径を適正範囲に制御することが有効であることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、基本成分と添加成分と不可避的不純物とからなるフェライトであって、基本成分が、Ｆｅ_２Ｏ_３：５１．０〜５４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１３．０〜１８．０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０．０４〜０．６０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯの組成からなり、添加成分として全フェライトに対してＳｉＯ_２：０．００５〜０．０４０ｍａｓｓ％およびＣａＯ：０．０２０〜０．４００ｍａｓｓ％を含有し、不純物として全フェライトに対して３ｍａｓｓｐｐｍ未満のＰを含み、平均結晶粒径が３〜８μｍであることを特徴とするＭｎＣｏＺｎフェライトである。

本発明のＭｎＣｏＺｎフェライトは、添加成分としてさらに、ＺｒＯ_２：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、Ｔａ_２Ｏ_５：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、ＨｆＯ_２：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、Ｎｂ_２Ｏ_５：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。

また、本発明のＭｎＣｏＺｎフェライトは、−４０〜８５℃の全温度域において、３３Ａ／ｍの直流磁界印加時の実効透磁率が２０００以上であることを特徴とする。

また、本発明は、上記のＭｎＣｏＺｎフェライトからなるトランス用磁心である。

本発明によれば、従来のＭｎＺｎフェライトでは不可能であった、−４０〜８５℃という幅広い温度域において、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下での実効透磁率が２０００以上という高い値を維持するＭｎＣｏＺｎフェライトを得ることができる。したがって、本発明の上記ＭｎＣｏＺｎフェライトは、特にイーサネット機器のパルストランスの磁心材料として好適に用いることができる。

発明者らは、３３Ａ／ｍの直流磁界印加時における実効透磁率μを上昇させるために、まず、ＳｉＯ_２を添加して結晶組織を均一化すると共に、粒界に偏析するＣａＯを同時に適量添加して結晶粒成長を抑制することによって、ＭｎＣｏＺｎフェライトの結晶粒成長を適度に抑制して初透磁率μ_ｉを低下させることを試みた。しかし、ＣａＯを添加した場合には、しばしば結晶粒の異常成長が出現するという新たな問題が顕在化した。この異常成長した結晶粒の内部には、本来結晶粒界に存在すべき成分が取り込まれている。その結果、異常粒が出現したフェライトでは、磁壁の移動が妨げられるため、実効透磁率が大きく低下するだけでなく、強度も低下する。

そこで、発明者らは、フェライトの主原料であるＦｅ_２Ｏ_３の大部分が鉄鋼の製造過程で発生するスケールを原材料としていることに着目し、このＦｅ_２Ｏ_３原料と上記異常粒成長との関連性を調査した。その結果、不可避的不純物として鉄鋼中（スケール中）に存在しているＰが微量でもフェライト中に含まれる場合には、フェライトの結晶粒の成長が促進されて初透磁率が上昇し、高い直流磁界が印加された時の実効透磁率の低下を招くこと、そして、さらにＰが多く混入している場合には、異常成長粒が出現するようになることを突き止めた。この異常粒成長は、ＣａＯを適量以上に多く含む場合および／またはＰを多く含む場合に認められること、また、Ｐと同様、鉄鋼中には不可避的不純物としてＣａＯが含まれることから、ＰとＣａの化合物であるリン酸カルシウムＣａ_３（ＰＯ_４）_２の存在が結晶の粒成長を促しているのではないかと推測される。

また、一般的なＭｎＺｎフェライトの製造においては、高透磁率を得るために、結晶粒成長を促進するための添加成分を加えたり、そのための焼成条件を採用したりして、積極的に初透磁率μｉを上昇させることが行われている。しかし、本用途に用いられるＭｎＺｎフェライトでは、初透磁率μｉの上昇は、直流磁界印加時の実効透磁率μの低下を招くことから、却って好ましくない。

そこで、発明者らは、初透磁率μｉを過度に低下させることなく、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下で高い実効透磁率μを得る条件について検討した。その結果、焼成後のフェライトの平均結晶粒径が３μｍ未満では、初透磁率μｉが２０００未満となり、必然的に実効透磁率μも２０００未満の値となること、逆に、８μｍよりも大きい場合には、初透磁率μｉが上昇し過ぎて、直流磁界印加下での実効透磁率μが低下すること、従って、平均結晶粒径は３〜８μｍの範囲に制御することが必要であることを見出した。

しかしながら、前述した特許文献１には、初透磁率に関する記載はあるものの、直流磁界が印加された下での実効透磁率や、不純物であるＰの影響を排除するための含有量の規制については何らの記載もない。したがって、同文献に従うだけでは、幅広い温度域において、直流磁界印加下で高い実効透磁率を得るという本発明の課題を実現することは事実上困難であった。ましてや、特許文献２には、「Ｐの含有が好ましい」と記載され、さらに、平均結晶粒径についても「１５μｍ以上２０μｍ以下が望ましい」としているのであるから、この文献の記載に基づいて、直流磁界印加下で高い実効透磁率を実現することは不可能であった。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。

次に、本発明に係るＭｎＣｏＺｎフェライトが、−４０〜８５℃という幅広い温度域において、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下で２０００以上という高い実効透磁率を実現するために必要な成分組成について説明する。
Ｆｅ_２Ｏ_３：５１．０〜５４．０ｍｏｌ％
Ｆｅ_２Ｏ_３は、実効透磁率に大きく影響する基本成分である。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が少ない場合には、低温度域における直流磁界印加下での実効透磁率が低下するので、最低でも５１．０ｍｏｌ％含有する必要がある。しかし、Ｆｅ_２Ｏ_３が多過ぎる場合には、高温度域における直流磁界印加下での実効透磁率が低下するため、上限は５４．０ｍｏｌ％とする。

ＺｎＯ：１３．０〜１８．０ｍｏｌ％
ＺｎＯも、実効透磁率に大きく影響する基本成分である。ＺｎＯは、含有量の増加に伴い、直流磁界印加下での実効透磁率を上昇させる効果があり、２０００以上の高実効透磁率を実現するためには最低でも１３．０ｍｏｌ％は含有させる必要がある。しかし、含有量が適正量を超える場合には、低温における直流磁界印加下での実効透磁率が低下し、また、強磁性体が磁性を失う温度であるキュリー温度が低下することから、高温での直流磁界印加下での実効透磁率も低下する。そのため、上限を１８．０ｍｏｌ％とする。

ＣｏＯ：０．０４〜０．６０ｍｏｌ％
ＣｏＯは、正の磁気異方性を有する基本成分であり、このＣｏＯの添加によって初めて、−４０〜８５℃という広い温度領域において、高直流磁界印加下で高い実効透磁率を得ることが可能となる。そのためには、ＣｏＯは、最低でも０．０４ｍｏｌ％含有することが必要である。しかし、適正量を超えると、反対に、全温度域において直流磁界印加下での実効透磁率を低下させることから、上限は０．６０ｍｏｌ％とする必要がある。

ＭｎＯ：基本成分の残部
本発明のフェライトは、ＭｎＣｏＺｎ系であり、上記Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯおよびＣｏＯ以外の基本成分の残部はＭｎＯである。ＭｎＯは、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下で２０００以上という高い実効透磁率を実現するためには必須の成分である。

本発明のＭｎＣｏＺｎフェライトは、上記基本成分に加えてさらに、添加成分としてＳｉＯ_２およびＣａＯを下記の範囲で含有する必要がある。
ＳｉＯ_２：０．００５〜０．０４０ｍａｓｓ％
ＳｉＯ_２は、フェライトの結晶組織を均一化する効果と、結晶粒内に残留する空孔を減少させて結晶粒界の生成を促して結晶粒成長を抑制する結果、初透磁率を適度に低下させる効果を有する添加成分であり、本発明のＭｎＣｏＺｎフェライトが、直流磁界印加時に高い実効透磁率を実現するためには必須の成分である。上記の効果を得るためには、ＳｉＯ_２は、最低でも０．００５ｍａｓｓ％含有する必要がある。しかし、添加量が多過ぎる場合には、反対に異常粒が出現して、直流磁界印加時の実効透磁率を著しく低下させることから、０．０４０ｍａｓｓ％以下に収める必要がある。

ＣａＯ：０．０２０〜０．４００ｍａｓｓ％
ＣａＯは、フェライトの結晶粒界に偏析して結晶の粒成長を抑制する効果があり、適量を添加することによって初透磁率を適度に低下させ、ひいては、直流磁界印加時で高い実効透磁率の実現に寄与する成分である。したがって、ＣａＯは、本発明における必須の添加成分であり、最低でも０．０２０ｍａｓｓ％含有する必要がある。しかし、添加量が過多の場合には、異常粒が出現し、直流磁界印加時の実効透磁率を著しく低下させることから、０．４００ｍａｓｓ％以下に収める必要がある。

Ｐ：３ｍａｓｓｐｐｍ未満
Ｐは、Ｆｅ_２Ｏ_３の原料となる酸化鉄中に不可避に含まれる不純物成分であり、本発明において最も重要な成分の１つである。Ｐの含有量は、極微量の３ｍａｓｓｐｐｍ未満であれば問題はない。しかし、３ｍａｓｓｐｐｍ以上含まれる場合には、フェライトの結晶粒成長が促進されて初透磁率が上昇し、直流磁界印加下での実効透磁率の低下を招く。また、Ｐを多く含有する場合には、異常粒成長を誘発し、直流磁界印加時における実効透磁率を著しく低下させる。よって、これらの悪影響を除去するためには、Ｐは３ｍａｓｓｐｐｍ未満に制限する必要がある。

なお、Ｐの含有量を上記範囲に制御するためには、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、ＺｎＯ等の原料として、Ｐの含有量が少ない高純度のものを用いることが望ましい。また、ボールミル等での混合や粉砕に用いる媒体についても、磨耗による混入のおそれがあるため、Ｐの含有量が少ないものを用いることが望ましい。

本発明のＭｎＣｏＺｎフェライトは、上記必須の添加成分の他に、任意の添加成分としてさらに、ＺｒＯ_２：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、Ｔａ_２Ｏ_５：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、ＨｆＯ_２：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、Ｎｂ_２Ｏ_５：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を添加してもよい。
これらの添加成分は、いずれも高い融点を持つ化合物であるため、ＭｎＣｏＺｎフェライトに添加した場合には、結晶粒を小さくする働きを有することから、粗大な結晶粒の生成を抑制し、直流磁界印加時の実効透磁率を向上する効果を有する。この効果は、単独添加でも、あるいは複合添加でも得られる。しかし、添加量が上記適正範囲よりも少ない場合にはその効果が得られず、また多量の場合には、異常粒の発生を誘発し、直流磁界印加時の実効透磁率を低下させるため、それぞれ上記の範囲内に収めることが望ましい。

次に、本発明に係るフェライトの結晶組織について説明する。
本発明のフェライトは、上述したように、焼成後の平均結晶粒径が３〜８μｍの範囲であることが必要である。平均結晶粒径が３μｍ未満では、初透磁率μｉが２０００未満となり、必然的に実効透磁率μも２０００未満の値となる。逆に、８μｍよりも大きい場合には、初透磁率μｉが上昇し過ぎて、直流磁界印加下での実効透磁率μが低下するからである。

次に、本発明のＭｎＣｏＺｎフェライトの製造方法について説明する。
焼成後のフェライトの基本成分組成が所定の値となるように、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＣｏＯおよびＭｎＯの原料粉末を秤量し、これらを十分に混合してから仮焼し、次いで、この仮焼粉に上述した添加成分を所定量添加し、粉砕する。この際、添加した成分分布に偏りがないように充分な均質化を行う必要がある。上記のようにして目標組成とした原料粉末にポリビニルアルコール等の有機物バインダーを添加して造粒し、圧力を加えて所定のコア形状に成形し、適正条件下で焼成し、フェライト焼成体（コア製品）とする。
かくして得られるＭｎＣｏＺｎフェライトは、従来のＭｎＺｎフェライトでは不可能であった、−４０〜８５℃という幅広い温度域において、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下での実効透磁率が２０００以上という高い値を示すものとなる。

フェライト中に含まれるＦｅおよびＭｎをすべてＦｅ_２Ｏ_３およびＭｎＯとして換算した時に、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＣｏＯおよびＭｎＯの比率がそれぞれ表１に示す値となるように各原料粉末を秤量し、この原料粉末を、ボールミルを用いて１６時間混合し、その後、空気中で９２５℃×３時間の仮焼を行った。この際、酸化鉄をはじめとする各原料は、すべて高純度なものを用い、また混合、粉砕媒体であるボールミルもＰ含有量の低いものを用いて、焼成後のフェライト中に含まれるＰ含有量を２ｍａｓｓｐｐｍに抑えた。
次に、この仮焼粉に、ＳｉＯ_２、ＣａＯを同じく表１に示す比率となるように添加し、ボールミルで１２時間粉砕し、得られた粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、１１８ＭＰａの圧力を加えて外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダルコアを成形した。その後、この成形体を焼成炉に装入して最高温度１３５０℃で焼成し、フェライト焼成体試料を得た。

このようにして得た各試料に１０ターンの巻線を施し、直流印加装置（４２８４１Ａ：ヒューレットパッカード社製）で３３Ａ／ｍの直流磁界を印加した状態で、ＬＣＲメータ（４２８４Ａ：ヒューレットパッカード社製）を用いて、電圧１００ｍＶ、周波数１００ｋＨｚの条件における実効透磁率μを、−４０℃、０℃、２３℃、７０℃および８５℃の各温度で測定した。

上記測定の結果を表１に併記して示した。表１からわかるように、本発明例である試料番号１−３、１−５、１−９および１−１２は、−４０℃から８５℃の全温度で、３３Ａ／ｍの直流磁界印加時の実効透磁率μが常に２０００以上という、優れた特性を示している。
これに対して、Ｆｅ_２Ｏ_３が５３．０ｍｏｌ％より多い比較例（試料番号１−１）では、８５℃でのμが２０００未満に低下している。反対に、Ｆｅ_２Ｏ_３を５１．０ｍｏｌ％未満しか含まない比較例（試料番号１−２）では、−４０℃でのμが２０００未満に低下している。
また、ＣｏＯを含まない比較例（試料番号１−４）では、−４０℃、８５℃におけるμが２０００に到達していない。反対に、ＣｏＯを多量に含む比較例（試料番号１−６）では、全温度域でμが低下し、−４０℃、７０℃および８５℃では２０００未満となっている。
また、ＺｎＯを本発明の範囲より多く含む比較例（試料番号１−７）では、−４０℃、７０℃および８５℃でのμが２０００未満に低下している。しかし、反対にＺｎＯが不足している比較例（試料番号１−８）では、全温度域でμが２０００未満にまで低下している。
また、ＳｉＯ_２およびＣａＯの含有量に着目すると、これらの一方でも本発明の範囲より少ない比較例（試料番号１−１０、１−１１）では、粗大な結晶粒が出現したため、全温度域でμが低下し、−４０℃、８５℃では２０００以下である。また、反対にどちらか一方でも本発明範囲より多い比較例（試料番号１−１３、１−１４、１−１５）では、異常粒が出現した結果、実効透磁率は全温度域において大幅に低下している。

Ｐの含有量が異なる種々の酸化鉄原料を用いて、焼成後のフェライト試料中に含まれるＰの含有量が、５，２５および３５ｍａｓｓｐｐｍとなるように計算した上で、含まれるＦｅおよびＭｎをすべてＦｅ_２Ｏ_３およびＭｎＯとして換算した場合に、実施例１の本発明例（試料番号１−５）と同じ、Ｆｅ_２Ｏ_３：５３．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１６．０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０．４ｍｏｌ％、残部ＭｎＯの組成となるよう原料を秤量し、ボールミルを用いて１６時間混合し、空気中で９２５℃×３時間の仮焼を行い、この仮焼粉にＳｉＯ_２を０．０１０ｍａｓｓ％、ＣａＯを０．１５０ｍａｓｓ％添加し、ボールミルで１２時間粉砕し、得られた粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、１１８ＭＰａの圧力を加えて、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダルコアを成形し、その後、この成形体を焼成炉に装入して最高温度１３５０℃で焼成し、フェライト焼成体試料を得た。

これらの各試料に１０ターンの巻線を施し、実施例１と同じ直流印加装置、ＬＣＲメータを用いて、３３Ａ／ｍの直流磁界を印加した状態で、電圧１００ｍＶ、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μを、−４０℃、０℃、２３℃、７０℃および８５℃の各温度で測定した。

得られた結果を、実施例１の試料番号１−５の結果と併せて図１に示した。同図から、Ｐを３ｍａｓｓｐｐｍ未満に抑制した本発明例の試料番号１−５では、粗大な結晶粒が見られず、初透磁率μｉの上昇が適度に抑制されていたため、−４０〜８５℃の全温度域において、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下での実効透磁率が２０００以上の値を示しているのに対して、Ｐを５ｍａｓｓｐｐｍおよび２５ｍａｓｓｐｐｍ含む比較例（試料番号２−１、２−２）では、結晶粒成長が促進された結果、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下での実効透磁率が低下し、低温側あるいは高温側で２０００を切る値となっている。さらに、Ｐを３５ｍａｓｓｐｐｍ含む比較例（試料番号２−３）では、異常粒成長が起こり、平均結晶粒径が２桁も大きくなった結果、実効透磁率が大幅に低下し、全温度域でμが２０００を切っている。

実施例２と基本成分が同じで、Ｐの含有量を２ｍａｓｓｐｐｍに抑えた仮焼粉に、実施例２と同量のＳｉＯ_２およびＣａＯを添加し、ボールミルで１２時間粉砕し、得られた粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、１１８ＭＰａの圧力を加えて、外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダルコアを成形し、その後、この成形体を焼成炉に装入し、最高温度を１２００〜１４００℃の範囲で変化させて焼成し、平均結晶粒径が異なるフェライト焼成体試料を得た。

これらの各試料に１０ターンの巻線を施し、実施例１と同じ直流印加装置、ＬＣＲメータを用いて、３３Ａ／ｍの直流磁界を印加した状態で、電圧１００ｍＶ、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μを、−４０℃、０℃、２３℃、７０℃および８５℃の各温度で測定した。

得られたフェライト焼成体試料の平均結晶粒径と、実効透磁率μの値を、図３に示した。この図から、平均結晶粒径が３〜８μｍの範囲に含まれる、本発明例である試料番号１−５および３−２では、初透磁率μｉの上昇が適度に抑制された結果、−４０℃から８５℃における広い温度領域において、３３Ａ／ｍの直流磁界印加時における実効透磁率μが常に２０００以上という優れた特性を示している。
これに対して、焼成温度が低くて平均結晶粒径が３μｍより小さい比較例（試料番号３−１）では、結晶粒成長が不十分であることから、−４０℃、７０℃および８５℃でのμｉが２０００未満であり、必然的に３３Ａ/ｍの直流磁界印加時の実効透磁率μは２０００未満に低下している。反対に、焼成温度が高くて平均結晶粒径が８μｍより大きい比較例（試料番号３−３、３−４）では、結晶粒の成長に伴い初透磁率μｉも過度に上昇したために、３−３では−４０℃および８５℃での、３−４では−４０，７０および８５℃における実効透磁率μが２０００未満に低下している。

実施例２と基本成分が同じで、Ｐの含有量を２ｍａｓｓｐｐｍに抑えた仮焼粉に、実施例２と同量のＳｉＯ_２およびＣａＯを添加し、さらに添加成分として、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２およびＺｒＯ_２をそれぞれ最終組成が表２に示す値となるよう添加し、ボールミルで１２時間粉砕し、得られた粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、１１８ＭＰａの圧力を加えて外径２５ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダルコアに成形し、その後、この成形体を焼成炉に装入して最高温度１３５０℃で焼成し、フェライト焼成体試料を得た。

これらの各試料に１０ターンの巻線を施し、実施例１と同じ直流印加装置、ＬＣＲメータを用いて、３３Ａ／ｍの直流磁界を印加した状態で、電圧１００ｍＶ、周波数１００ｋＨｚにおける実効透磁率μを、−４０℃、０℃、２３℃、７０℃および８５℃の各温度で測定した。

得られた結果を表２中に併記して示した。表２から、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２およびＺｒＯ_２のうちの１種または２種以上を適量添加した本発明例（試料番号４−１〜４−１５）は、いずれも結晶粒の成長が適度に抑制されて平均結晶粒径が適正範囲に収まっているため、初透磁率μｉが適度に低下し、その結果、３３Ａ／ｍの直流磁界印加下での実効透磁率μが、−４０〜８５℃での全温度域で２０００以上を示すという優れた特性が得られている。また、これらの添加成分を添加していない発明例の試料番号１−５と比較すると、μは同等もしくはそれ以上の値を示している。しかし、これら４成分のうち１種類でも適正範囲を超えて多量に含有する比較例（試料番号４−１６〜４−１８）ではいずれも異常粒成長が発生し、平均結晶粒径が２桁も大きくなっているため、実効透磁率μは全温度域において、大幅に低下している。

フェライト中に含まれるＰの含有量が、直流磁界印加時の実効透磁率μに及ぼす影響を示すグラフである。 焼成後のフェライトの平均結晶粒径が、直流磁界印加時の実効透磁率μに及ぼす影響を示すグラフである。

Claims (4)

1. 基本成分と添加成分と不可避的不純物とからなるフェライトであって、基本成分が、Ｆｅ_２Ｏ_３：５１．０〜５４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１３．０〜１８．０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０．０４〜０．６０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯの組成からなり、添加成分として全フェライトに対してＳｉＯ_２：０．００５〜０．０４０ｍａｓｓ％およびＣａＯ：０．０２０〜０．４００ｍａｓｓ％を含有し、不純物として全フェライトに対して３ｍａｓｓｐｐｍ未満のＰを含み、平均結晶粒径が３〜８μｍであることを特徴とするＭｎＣｏＺｎフェライト。
2. 添加成分としてさらに、ＺｒＯ_２：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、Ｔａ_２Ｏ_５：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、ＨｆＯ_２：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％、Ｎｂ_２Ｏ_５：０．００５〜０．０７５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のＭｎＣｏＺｎフェライト。
3. −４０〜８５℃の全温度域において、３３Ａ／ｍの直流磁界印加時の実効透磁率が２０００以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のＭｎＣｏＺｎフェライト。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のＭｎＣｏＺｎフェライトからなるトランス用磁心。

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