JPH04361501A - 高周波電源に用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料 - Google Patents
高周波電源に用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料Info
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- JPH04361501A JPH04361501A JP3163972A JP16397291A JPH04361501A JP H04361501 A JPH04361501 A JP H04361501A JP 3163972 A JP3163972 A JP 3163972A JP 16397291 A JP16397291 A JP 16397291A JP H04361501 A JPH04361501 A JP H04361501A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１ＭＨｚ以上の高周波
における共振型電源等に用いられるトランスなどの磁気
素子用として最適な、高抵抗率、低損失酸化物磁性材料
、特にその高周波磁気特性の改良に関するものであり、
それを用いた高周波電源に関するものである。
における共振型電源等に用いられるトランスなどの磁気
素子用として最適な、高抵抗率、低損失酸化物磁性材料
、特にその高周波磁気特性の改良に関するものであり、
それを用いた高周波電源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行なわれている。それに
使用される磁性材料に対しても、高周波域で優れた磁気
特性を要求されるようになりつつある。
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行なわれている。それに
使用される磁性材料に対しても、高周波域で優れた磁気
特性を要求されるようになりつつある。
【０００３】従来、１ＭＨｚ以下の高周波スイッチング
電源トランス用材料としては、組成が、Ｆｅ２Ｏ３
５０〜５５モル％、ＺｎＯ １０〜２０モル％、Ｍｎ
Ｏ２ ２５〜４０モル％で、副成分として、ＳｉＯ２
、ＣａＣＯ３、Ｖ２Ｏ５を微量添加したＭｎ―Ｚｎ系酸
化物磁性材料を用いることが一般的とされている。しか
し、１ＭＨｚ以上の高周波では損失の増大が著しいため
、実用化されていない。
電源トランス用材料としては、組成が、Ｆｅ２Ｏ３
５０〜５５モル％、ＺｎＯ １０〜２０モル％、Ｍｎ
Ｏ２ ２５〜４０モル％で、副成分として、ＳｉＯ２
、ＣａＣＯ３、Ｖ２Ｏ５を微量添加したＭｎ―Ｚｎ系酸
化物磁性材料を用いることが一般的とされている。しか
し、１ＭＨｚ以上の高周波では損失の増大が著しいため
、実用化されていない。
【０００４】また、Ｎｉ―Ｚｎ―Ｃｕ―Ｃｏ系酸化物磁
性材料を用いた、１ＭＨｚ以上の高周波域での検討は行
なわれているが、磁気特性が悪いため、電源用材料とし
て充分な性能を発揮できなかった。
性材料を用いた、１ＭＨｚ以上の高周波域での検討は行
なわれているが、磁気特性が悪いため、電源用材料とし
て充分な性能を発揮できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】高周波スイッチング電
源トランス用材料としては、ヒステリシス損失の小さい
Ｍｎ―Ｚｎ系酸化物磁性材料を用いることが一般的とさ
れているが、１ＭＨｚ以上の高周波域では、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と小さいために、渦電流損失
が増大する。その結果、高周波スイッチング電源に用い
た場合、発熱が著しく、さらには、熱暴走を起こした結
果、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。
源トランス用材料としては、ヒステリシス損失の小さい
Ｍｎ―Ｚｎ系酸化物磁性材料を用いることが一般的とさ
れているが、１ＭＨｚ以上の高周波域では、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と小さいために、渦電流損失
が増大する。その結果、高周波スイッチング電源に用い
た場合、発熱が著しく、さらには、熱暴走を起こした結
果、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。
【０００６】また、高周波域で磁気損失が小さく、電気
抵抗も１０６Ω・ｍと大きいＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏ系酸化物
磁性材料では、初透磁率が小さく、保磁力（Ｈｃ）や角
形比（Ｂｒ／Ｂｍ）が大きいために、ヒステリシス損失
がＭｎ―Ｚｎ系酸化物磁性材料に較べて大きく、高周波
スイッチング電源トランス用材料として充分な性能を発
揮できなかった。
抵抗も１０６Ω・ｍと大きいＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏ系酸化物
磁性材料では、初透磁率が小さく、保磁力（Ｈｃ）や角
形比（Ｂｒ／Ｂｍ）が大きいために、ヒステリシス損失
がＭｎ―Ｚｎ系酸化物磁性材料に較べて大きく、高周波
スイッチング電源トランス用材料として充分な性能を発
揮できなかった。
【０００７】本発明では、１ＭＨｚ以上の高周波域で、
ヒステリシス損失が小さく、かつ、渦電流損失の小さい
、低損失酸化物磁性材料を提供することと、この材料を
用いることにより、高周波で実用的に動作できるスイッ
チング電源を提供することを目的とするものである。
ヒステリシス損失が小さく、かつ、渦電流損失の小さい
、低損失酸化物磁性材料を提供することと、この材料を
用いることにより、高周波で実用的に動作できるスイッ
チング電源を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅ２Ｏ３
５６〜６５モル％、ＺｎＯ １２〜２０モル％、Ｎ
ｉＯ ４〜３２モル％、ＭｎＣＯ３又はＭｎＯ２
０．５〜５モル％、ＣｕＯ ０．１〜６モル％、Ｃｏ
３Ｏ４ ０．０１〜３重量％、Ｖ２Ｏ５ ０〜３重
量％の組成範囲からなることを特徴とする高周波電源に
用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料であり、こ
の組成範囲の酸化物磁性材料から形成された磁気素子を
用いることを特徴とする高周波スイッチング電源である
。
５６〜６５モル％、ＺｎＯ １２〜２０モル％、Ｎ
ｉＯ ４〜３２モル％、ＭｎＣＯ３又はＭｎＯ２
０．５〜５モル％、ＣｕＯ ０．１〜６モル％、Ｃｏ
３Ｏ４ ０．０１〜３重量％、Ｖ２Ｏ５ ０〜３重
量％の組成範囲からなることを特徴とする高周波電源に
用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料であり、こ
の組成範囲の酸化物磁性材料から形成された磁気素子を
用いることを特徴とする高周波スイッチング電源である
。
【０００９】
【実施例】実施例１
Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＭｎＣＯ３、ＭｎＯ２、
ＣｕＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５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１
１００℃、２時間で仮焼成し、その後振動ミルで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、１３００℃、２時間焼成して、外径２０ｍｍ、内径
１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状試料を作製した。この
試料の発熱状況を、カロリーメーターにより評価した。 評価条件は、周波数１０ＭＨｚ、Ｂｍ＝２０ｍＴで、試
料の温度上昇より、コアロス（Ｐｃ）を算出した。この
結果を表２に示す。また、表２に、材料の基本特性であ
る初透磁率（μｉ）、固有抵抗（ρ）、飽和磁束密度（
Ｂｍｓ）、角形比（Ｂｒ／Ｂｍ）、キュリー温度（Ｔｃ
）を併せて示した。
ＣｕＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５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１
１００℃、２時間で仮焼成し、その後振動ミルで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、１３００℃、２時間焼成して、外径２０ｍｍ、内径
１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状試料を作製した。この
試料の発熱状況を、カロリーメーターにより評価した。 評価条件は、周波数１０ＭＨｚ、Ｂｍ＝２０ｍＴで、試
料の温度上昇より、コアロス（Ｐｃ）を算出した。この
結果を表２に示す。また、表２に、材料の基本特性であ
る初透磁率（μｉ）、固有抵抗（ρ）、飽和磁束密度（
Ｂｍｓ）、角形比（Ｂｒ／Ｂｍ）、キュリー温度（Ｔｃ
）を併せて示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】表２から明らかなように、本発明の組成範
囲では、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以下と小さく、他
の特性についても、高周波電源トランス用材料として有
効な材料であることがわかる。
囲では、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以下と小さく、他
の特性についても、高周波電源トランス用材料として有
効な材料であることがわかる。
【００１３】特許請求の範囲を限定した理由としてＦｅ
２Ｏ３が５６モル％未満では、初透磁率が高くなるため
、１ＭＨｚ以上の高周波で磁気損失が大きくなり、コア
ロスが４００ｋｗ／ｍ３以上と大きくなってしまい、６
５モル％より多いと、固有抵抗が小さくなるために、渦
電流損失が大きくなり、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以
上と大きくなってしまう。
２Ｏ３が５６モル％未満では、初透磁率が高くなるため
、１ＭＨｚ以上の高周波で磁気損失が大きくなり、コア
ロスが４００ｋｗ／ｍ３以上と大きくなってしまい、６
５モル％より多いと、固有抵抗が小さくなるために、渦
電流損失が大きくなり、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以
上と大きくなってしまう。
【００１４】ＺｎＯが１２モル％未満では、初透磁率が
小さくなり、角形比が大きくなるために、ヒステリシス
損失が大きくなり、２０モル％より多いと、逆に初透磁
率が大きくなるために、高周波での磁気損失が大きくな
り、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以上となってしまう。
小さくなり、角形比が大きくなるために、ヒステリシス
損失が大きくなり、２０モル％より多いと、逆に初透磁
率が大きくなるために、高周波での磁気損失が大きくな
り、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以上となってしまう。
【００１５】ＭｎＣＯ３又は、ＭｎＯ２が０．５モル％
未満では、初透磁率が小さくなり、ヒステリシス損失が
大きくなり、５モル％より多いと、固有抵抗が小さくな
り、渦電流損失が大きくなるために、コアロスが４００
ｋｗ／ｍ３以上となってしまう。
未満では、初透磁率が小さくなり、ヒステリシス損失が
大きくなり、５モル％より多いと、固有抵抗が小さくな
り、渦電流損失が大きくなるために、コアロスが４００
ｋｗ／ｍ３以上となってしまう。
【００１６】ＣｕＯが、０．１モル％未満では、焼結性
が低下し、密度が小さくなってしまうため、ヒステリシ
ス損失が大きくなり、６モル％より多いと、平均結晶粒
径が１０μｍ以上と大きくなるため、磁気損失が大きく
なり、コアロスは４００ｋｗ／ｍ３以上となってしまう
。
が低下し、密度が小さくなってしまうため、ヒステリシ
ス損失が大きくなり、６モル％より多いと、平均結晶粒
径が１０μｍ以上と大きくなるため、磁気損失が大きく
なり、コアロスは４００ｋｗ／ｍ３以上となってしまう
。
【００１７】Ｃｏ３Ｏ４及び、Ｖ２Ｏ５は、微量添加す
ることにより、磁気損失を小さくする効果があるが、３
重量％より多くなると、ヒステリシス損失が大きくなる
ために、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以上となってしま
う。
ることにより、磁気損失を小さくする効果があるが、３
重量％より多くなると、ヒステリシス損失が大きくなる
ために、コアロスが４００ｋｗ／ｍ３以上となってしま
う。
【００１８】また、従来例１に示したＭｎ―Ｚｎ系酸化
物磁性材料では、固有抵抗が小さいために、１０ＭＨｚ
の高周波では、渦電流損失が大きくなるため、コアロス
も３２００ｋｗ／ｍ３と大きくなってしまう。さらに、
従来例２に示したＮｉ―Ｃｕ―Ｚｎ―Ｃｏ系酸化物磁性
材料では、固有抵抗は大きいものの、ヒステリシス損失
が大きくなるために、コアロスが１８００ｋｗ／ｍ３と
大きくなってしまう。
物磁性材料では、固有抵抗が小さいために、１０ＭＨｚ
の高周波では、渦電流損失が大きくなるため、コアロス
も３２００ｋｗ／ｍ３と大きくなってしまう。さらに、
従来例２に示したＮｉ―Ｃｕ―Ｚｎ―Ｃｏ系酸化物磁性
材料では、固有抵抗は大きいものの、ヒステリシス損失
が大きくなるために、コアロスが１８００ｋｗ／ｍ３と
大きくなってしまう。
【００１９】実施例２
表１中の実施例２の組成の酸化物磁性材料からなる試料
に２次巻線をし、トランスを形成した。このトランスを
電圧共振型スイッチング電源に組み込み、１０ＭＨｚ、
２０ｍＴで動作させた。その結果、入力１００Ｗに対し
て、電力効率が９４％と高い値を得ることができた。一
方、表１中の従来例１および、２を同様に組み込み動作
させた結果、電力効率は、７０％以下であった。またこ
の時、トランスは、５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。
に２次巻線をし、トランスを形成した。このトランスを
電圧共振型スイッチング電源に組み込み、１０ＭＨｚ、
２０ｍＴで動作させた。その結果、入力１００Ｗに対し
て、電力効率が９４％と高い値を得ることができた。一
方、表１中の従来例１および、２を同様に組み込み動作
させた結果、電力効率は、７０％以下であった。またこ
の時、トランスは、５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。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Ｎｉ―
Ｚｎ―Ｍｎ―Ｃｕ―Ｃｏ系酸化物磁性材料において、組
成範囲を限定し、添加物であるＶ２Ｏ５の量を限定する
ことにより、１ＭＨｚ以上の高周波でも、高い固有抵抗
を有し、コアロスを４００ｋｗ／ｍ３以下におさえるこ
とができ、この材料から形成されたトランスを高周波ス
イッチング電源に用いた場合、電力消費が小さく、高効
率な高周波動作が達成できる。
Ｚｎ―Ｍｎ―Ｃｕ―Ｃｏ系酸化物磁性材料において、組
成範囲を限定し、添加物であるＶ２Ｏ５の量を限定する
ことにより、１ＭＨｚ以上の高周波でも、高い固有抵抗
を有し、コアロスを４００ｋｗ／ｍ３以下におさえるこ
とができ、この材料から形成されたトランスを高周波ス
イッチング電源に用いた場合、電力消費が小さく、高効
率な高周波動作が達成できる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｆｅ２Ｏ３ ５６〜６５モル％、Ｚ
ｎＯ １２〜２０モル％、ＮｉＯ ４〜３２モル％
、ＭｎＣＯ３又はＭｎＯ２ ０．５〜５モル％、Ｃｕ
Ｏ ０．１〜６モル％、Ｃｏ３Ｏ４ ０．０１〜３
重量％、Ｖ２Ｏ５ ０〜３重量％の組成範囲からなる
ことを特徴とする高周波電源に用いられる磁気素子用低
損失酸化物磁性材料。 - 【請求項２】 特許請求の範囲請求項１記載の組成範
囲の酸化物磁性材料から形成された磁気素子を用いるこ
とを特徴とする高周波スイッチング電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163972A JP2530769B2 (ja) | 1991-06-08 | 1991-06-08 | 高周波電源に用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163972A JP2530769B2 (ja) | 1991-06-08 | 1991-06-08 | 高周波電源に用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361501A true JPH04361501A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2530769B2 JP2530769B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=15784319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3163972A Expired - Fee Related JP2530769B2 (ja) | 1991-06-08 | 1991-06-08 | 高周波電源に用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2530769B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0645129A (ja) * | 1992-01-10 | 1994-02-18 | Hitachi Ferrite Ltd | 高周波電源用磁気素子 |
| JPH0669019A (ja) * | 1992-08-08 | 1994-03-11 | Hitachi Ferrite Ltd | 高周波電源用磁気素子 |
| JP2001151564A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-06-05 | Kyocera Corp | 高飽和磁束密度フェライト材料及びこれを用いたフェライトコア |
| JP2003300774A (ja) * | 2002-04-04 | 2003-10-21 | Hitachi Metals Ltd | 低損失Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト |
| JPWO2008096795A1 (ja) * | 2007-02-07 | 2010-05-27 | 日立金属株式会社 | 低損失フェライト及びこれを用いた電子部品 |
| JP5841312B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2016-01-13 | 日立金属株式会社 | 低損失フェライト及びこれを用いた電子部品 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52102597A (en) * | 1976-02-24 | 1977-08-27 | Tohoku Metal Ind Ltd | Oxide magnetic material |
| JPH01101609A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Nippon Ferrite Ltd | 高周波用磁性材料 |
-
1991
- 1991-06-08 JP JP3163972A patent/JP2530769B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPWO2008096795A1 (ja) * | 2007-02-07 | 2010-05-27 | 日立金属株式会社 | 低損失フェライト及びこれを用いた電子部品 |
| JP5841312B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2016-01-13 | 日立金属株式会社 | 低損失フェライト及びこれを用いた電子部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2530769B2 (ja) | 1996-09-04 |
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