JPH0463526B2 - - Google Patents
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- JPH0463526B2 JPH0463526B2 JP56209625A JP20962581A JPH0463526B2 JP H0463526 B2 JPH0463526 B2 JP H0463526B2 JP 56209625 A JP56209625 A JP 56209625A JP 20962581 A JP20962581 A JP 20962581A JP H0463526 B2 JPH0463526 B2 JP H0463526B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、DC−DCコンバータ装置（高周波電
源）の磁芯等に用いるのに適したMn−Zn系の電
源用超低損失フエライトに関する。 従来のMn−Zn系フエライトとしては、CaOと
SiO2とを添加したものやNb2O5を単独添加した
もの、あるいは、CaOとNb2O5又はTa2O5の少な
くとも一種を複合添加したものがあつた。しか
し、そのような従来のフエライトの主用途は搬送
波器を中心としたものであり、使用時の磁束密
度はせいぜい数ガウスから数10ガウスの範囲であ
る為、使用環境もフエライト及び周辺部分の発熱
を伴うものでは無く、要求される主要特性は、上
記磁束密度条件下での低損失性（低損失係数）、
低温度係数性（初透磁率の温度係数小）、高
安定性（デイスアコモデーシヨン小）を重視した
ものであつた。従つて、この用途に用いられるフ
エライトの主成分組成（MnO、ZnO、Fe2O3）範
囲は、上記のように室温中心の高品質性重視の観
点から、第７図のように室温付近に初透磁率温度
特性の第２極大値が出現するような範囲であり、
60℃以上に上記第２極大値が出現するような主成
分組成範囲は、低温度係数性阻害の点から用いら
れることはなかつた。 このような、従来のフエライトではDC−DCコ
ンバータトランス用の如き下記のような特徴的使
用条件下、即ち、「使用時の磁束密度条件が大。
周辺部品の発熱が大。」では、周囲環境と、フ
エライトの電力損失の温度係数が高温側に向かつ
て正であること（第７図の電力損失の温度特性参
照）に起因して自己発熱量増大を招き機器の熱暴
走を起こすきらいがあつた。第８図は従来フエラ
イトがDC−DCコンバータ用の如き使用時の磁束
密度が大きな条件下で熱暴走を生じるメカニズム
を示し、第９図は従来フエライトが磁束密度の大
きな条件下で第８図に示したメカニズムにより、
電力損失が増大する推移を示すものであつて、当
初第９図のａ点であつたのが時間の経過とともに
ｂ点、ｃ点、ｄ点と温度及び電力損失が増加する
向きに移動してしまう。 本発明は、上記の点に鑑み、60℃以上の温度領
域における電力損失を極めて小さくすることが可
能な電源用超低損失フエライトを提供しようとす
るものである。 本発明の特徴は、MnO、ZnO、Fe2O3を主成分
としたフエライト粉体に副成分としてCaOを0.04
〜0.2重量％、Nb2O5を0.005〜0.1重量％でかつ
SiO2を０を含まず0.05％重量％以下複含添加含有
して本焼成して、2000ガウスの磁界中における電
力損失の極小値を示す温度が60℃以上となるよう
にしたことにある。 以下、本発明に係る電源用超低損失フエライト
の実施例を比較例とともに説明する。 比較例 １ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分（予め電力損失の極小値
を示す温度が60℃以上になるように主成分組成を
選定）とし、副成分としてCaOを0.04重量％及び
SiO2を0.018重量％含有するように添加したとき
の正弦波25kHz、2000ガウスの篠件下における80
℃の電力損失は178mW／cm3であつた。 比較例 ２ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％及びSiO2を0.018重量％含有するよ
うに添加したときの80℃における電力損失は
84mW／cm3であつた。なお、この測定篠件は［比
較例１］と同じである。（以下同一篠件で測定し
た。） 実施例 １ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％、Nb2O5を0.03重量％及びSiO2を
0.021重量％含有するように添加したときの80℃
における電力損失は43mW／cm3であつた。また、
この場合常温での初透磁率μiは2300、Ｑは110、
tan（δ／μi）＝3.95×10-6であり、キユーリー温
度は220゜であつた。この温度は電源用として充分
高いものである。 実施例 ２ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％、Nb2O5を0.05重量％及びSiO2を
0.018重量％含有するように添加したときの80℃
における電力損失は64mW／cm3であつた。 実施例 ３ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％、Nb2O5を0.02重量％及びSiO2を
0.018重量％含有するように添加したときの80℃
における電力損失は64mW／cm3であつた。 上記比較例及び本発明の実施例の添加物と電力
損失との関係をまとめると以下の表１の如くな
る。
源）の磁芯等に用いるのに適したMn−Zn系の電
源用超低損失フエライトに関する。 従来のMn−Zn系フエライトとしては、CaOと
SiO2とを添加したものやNb2O5を単独添加した
もの、あるいは、CaOとNb2O5又はTa2O5の少な
くとも一種を複合添加したものがあつた。しか
し、そのような従来のフエライトの主用途は搬送
波器を中心としたものであり、使用時の磁束密
度はせいぜい数ガウスから数10ガウスの範囲であ
る為、使用環境もフエライト及び周辺部分の発熱
を伴うものでは無く、要求される主要特性は、上
記磁束密度条件下での低損失性（低損失係数）、
低温度係数性（初透磁率の温度係数小）、高
安定性（デイスアコモデーシヨン小）を重視した
ものであつた。従つて、この用途に用いられるフ
エライトの主成分組成（MnO、ZnO、Fe2O3）範
囲は、上記のように室温中心の高品質性重視の観
点から、第７図のように室温付近に初透磁率温度
特性の第２極大値が出現するような範囲であり、
60℃以上に上記第２極大値が出現するような主成
分組成範囲は、低温度係数性阻害の点から用いら
れることはなかつた。 このような、従来のフエライトではDC−DCコ
ンバータトランス用の如き下記のような特徴的使
用条件下、即ち、「使用時の磁束密度条件が大。
周辺部品の発熱が大。」では、周囲環境と、フ
エライトの電力損失の温度係数が高温側に向かつ
て正であること（第７図の電力損失の温度特性参
照）に起因して自己発熱量増大を招き機器の熱暴
走を起こすきらいがあつた。第８図は従来フエラ
イトがDC−DCコンバータ用の如き使用時の磁束
密度が大きな条件下で熱暴走を生じるメカニズム
を示し、第９図は従来フエライトが磁束密度の大
きな条件下で第８図に示したメカニズムにより、
電力損失が増大する推移を示すものであつて、当
初第９図のａ点であつたのが時間の経過とともに
ｂ点、ｃ点、ｄ点と温度及び電力損失が増加する
向きに移動してしまう。 本発明は、上記の点に鑑み、60℃以上の温度領
域における電力損失を極めて小さくすることが可
能な電源用超低損失フエライトを提供しようとす
るものである。 本発明の特徴は、MnO、ZnO、Fe2O3を主成分
としたフエライト粉体に副成分としてCaOを0.04
〜0.2重量％、Nb2O5を0.005〜0.1重量％でかつ
SiO2を０を含まず0.05％重量％以下複含添加含有
して本焼成して、2000ガウスの磁界中における電
力損失の極小値を示す温度が60℃以上となるよう
にしたことにある。 以下、本発明に係る電源用超低損失フエライト
の実施例を比較例とともに説明する。 比較例 １ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分（予め電力損失の極小値
を示す温度が60℃以上になるように主成分組成を
選定）とし、副成分としてCaOを0.04重量％及び
SiO2を0.018重量％含有するように添加したとき
の正弦波25kHz、2000ガウスの篠件下における80
℃の電力損失は178mW／cm3であつた。 比較例 ２ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％及びSiO2を0.018重量％含有するよ
うに添加したときの80℃における電力損失は
84mW／cm3であつた。なお、この測定篠件は［比
較例１］と同じである。（以下同一篠件で測定し
た。） 実施例 １ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％、Nb2O5を0.03重量％及びSiO2を
0.021重量％含有するように添加したときの80℃
における電力損失は43mW／cm3であつた。また、
この場合常温での初透磁率μiは2300、Ｑは110、
tan（δ／μi）＝3.95×10-6であり、キユーリー温
度は220゜であつた。この温度は電源用として充分
高いものである。 実施例 ２ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％、Nb2O5を0.05重量％及びSiO2を
0.018重量％含有するように添加したときの80℃
における電力損失は64mW／cm3であつた。 実施例 ３ MnO（35.5モル％）、ZnO（11.5モル％）、Fe2O3
（53.0モル％）を主成分とし、副成分としてCaO
を0.075重量％、Nb2O5を0.02重量％及びSiO2を
0.018重量％含有するように添加したときの80℃
における電力損失は64mW／cm3であつた。 上記比較例及び本発明の実施例の添加物と電力
損失との関係をまとめると以下の表１の如くな
る。
【表】
この表１より本発明の実施例１、２、３の場
合、比較例１、２よりもかなり80℃での電力損失
が減少することが判る。 次に各添加物の添加量と電力損失との関係を第
１図、第２図、第５図及び第６図に示す。但し、
第１図はCaOの添加量が少ない領域を示し、第５
図はCaOの添加量を広範囲に変化させた場合を示
している。同様に、第２図はNb2O5の添加量が少
ない領域を示し、第６図はNb2O5の添加量を広範
囲に変化させた場合を示している。 第１図及び第５図はSiO2を0.021重量％とし
Nb2O5の添加量をパラメータとしたときの80℃で
の、電力損失に対するCaOの添加効果を示す。図
中曲線イはNb2O5が０の場合、ロは0.02重量％の
場合、ハは0.03重量％の場合である。第１図から
Nb2O5が0.005重量％以上添加されておりかつ
CaOが0.04重量％以上であれば、かなり電力損失
が減少することが判る。また、第５図からCaOが
0.2重量％より多くなると、焼結不足のフエライ
ト焼結体となつてしまつて電力損失が急増するこ
とが判る。 第２図及び第６図はCaOを0.075重量％とし
SiO2をパラメータとしたときのNb2O5の添加効
果を示す。図中曲線ニはSiO2が0.018重量％の場
合、ホは0.021重量％、ヘは0.025重量％、ルは
0.045重量％、オは0.058重量％の場合を示す。第
２図及び第６図から、Nb2O5が0.005〜0.1重量％
の範囲で電力損失が少なく、とくにNb2O5が0.02
〜0.05重量％の範囲で電力損失がかなり少なくな
ることが判る。また、第６図からNb2O5が0.1重
量％より多いと、不均質な結晶粒成長を招き磁気
特性が悪化してしまつて電力損失が急増すること
が判る。 なお、SiO2も0.05重量％より多いと不均質な結
晶粒成長を招き磁気特性が悪化してしまい、第６
図の曲線オのように電力損失が急増することが判
る。また、CaOが0.04重量％より少ないと、焼結
体の固有抵抗が低くなりすぎ周波数特性が悪化す
る。さらに、Nb2O5とSiO2とを添加しないとき
には、充分な結晶粒子が得られず、やはり磁気特
性が悪化する。 第３図は電力損失の周波数特性であつて、実線
は本発明の前記実施例１、２、３の場合、点線は
前記比較例１、２の場合を示す。この図から、実
用周波数範囲において実施例の方が格段に優れて
いることが判る。 第４図は電力損失の温度特性を示す。この図に
おいて、実線は本発明の前記実施例１、２、３の
場合、点線は前記比較例１、２の場合を示す。こ
の図から、60℃以上の温度領域における電力損失
は本発明の実施例の方が格段に減少していること
が判る。 以下の表２はフオワードコンバータに使用した
際の本発明の効果の具体例を示す。但し、フオワ
ードコンバータ100kHz駆動におけるフエライト
各種形状の出力比較（単位：ワツト）であり、コ
ア温度は100℃一定とした。
合、比較例１、２よりもかなり80℃での電力損失
が減少することが判る。 次に各添加物の添加量と電力損失との関係を第
１図、第２図、第５図及び第６図に示す。但し、
第１図はCaOの添加量が少ない領域を示し、第５
図はCaOの添加量を広範囲に変化させた場合を示
している。同様に、第２図はNb2O5の添加量が少
ない領域を示し、第６図はNb2O5の添加量を広範
囲に変化させた場合を示している。 第１図及び第５図はSiO2を0.021重量％とし
Nb2O5の添加量をパラメータとしたときの80℃で
の、電力損失に対するCaOの添加効果を示す。図
中曲線イはNb2O5が０の場合、ロは0.02重量％の
場合、ハは0.03重量％の場合である。第１図から
Nb2O5が0.005重量％以上添加されておりかつ
CaOが0.04重量％以上であれば、かなり電力損失
が減少することが判る。また、第５図からCaOが
0.2重量％より多くなると、焼結不足のフエライ
ト焼結体となつてしまつて電力損失が急増するこ
とが判る。 第２図及び第６図はCaOを0.075重量％とし
SiO2をパラメータとしたときのNb2O5の添加効
果を示す。図中曲線ニはSiO2が0.018重量％の場
合、ホは0.021重量％、ヘは0.025重量％、ルは
0.045重量％、オは0.058重量％の場合を示す。第
２図及び第６図から、Nb2O5が0.005〜0.1重量％
の範囲で電力損失が少なく、とくにNb2O5が0.02
〜0.05重量％の範囲で電力損失がかなり少なくな
ることが判る。また、第６図からNb2O5が0.1重
量％より多いと、不均質な結晶粒成長を招き磁気
特性が悪化してしまつて電力損失が急増すること
が判る。 なお、SiO2も0.05重量％より多いと不均質な結
晶粒成長を招き磁気特性が悪化してしまい、第６
図の曲線オのように電力損失が急増することが判
る。また、CaOが0.04重量％より少ないと、焼結
体の固有抵抗が低くなりすぎ周波数特性が悪化す
る。さらに、Nb2O5とSiO2とを添加しないとき
には、充分な結晶粒子が得られず、やはり磁気特
性が悪化する。 第３図は電力損失の周波数特性であつて、実線
は本発明の前記実施例１、２、３の場合、点線は
前記比較例１、２の場合を示す。この図から、実
用周波数範囲において実施例の方が格段に優れて
いることが判る。 第４図は電力損失の温度特性を示す。この図に
おいて、実線は本発明の前記実施例１、２、３の
場合、点線は前記比較例１、２の場合を示す。こ
の図から、60℃以上の温度領域における電力損失
は本発明の実施例の方が格段に減少していること
が判る。 以下の表２はフオワードコンバータに使用した
際の本発明の効果の具体例を示す。但し、フオワ
ードコンバータ100kHz駆動におけるフエライト
各種形状の出力比較（単位：ワツト）であり、コ
ア温度は100℃一定とした。
【表】
上記表２の示す如く同一形状で比較例に対比し
出力を約20％向上させることが可能である。 なお、本発明における添加物は酸化物の形にと
どまらず、例えばその炭酸塩又はシユウ酸塩の如
く、焼成により最終製品中に酸化物として含有さ
れるものであれば差し支えない。 以上説明したように、本発明の電源用超低損失
フエライトによれば、MnO、ZnO、Fe2O3を主成
分とし、CaOを0.04〜0.2重量％、Nb2O5を0.005
〜0.1重量％、かつSiO2を０を含まず0.05重量％
以下を副成分として複合添加含有したので、60℃
以上の温度領域、特に60乃至100℃前後における
電力損失を極めて少なくすることができる。従つ
て、DC−DCコンバータ用トランスの如く、使用
時の磁束密度が大で発熱を伴う磁芯に用いれば効
果が大きい。その効果は、前述の表２に示す如く
同一形状で比較例に対比し出力を約20％向上させ
ることが可能である。
出力を約20％向上させることが可能である。 なお、本発明における添加物は酸化物の形にと
どまらず、例えばその炭酸塩又はシユウ酸塩の如
く、焼成により最終製品中に酸化物として含有さ
れるものであれば差し支えない。 以上説明したように、本発明の電源用超低損失
フエライトによれば、MnO、ZnO、Fe2O3を主成
分とし、CaOを0.04〜0.2重量％、Nb2O5を0.005
〜0.1重量％、かつSiO2を０を含まず0.05重量％
以下を副成分として複合添加含有したので、60℃
以上の温度領域、特に60乃至100℃前後における
電力損失を極めて少なくすることができる。従つ
て、DC−DCコンバータ用トランスの如く、使用
時の磁束密度が大で発熱を伴う磁芯に用いれば効
果が大きい。その効果は、前述の表２に示す如く
同一形状で比較例に対比し出力を約20％向上させ
ることが可能である。
第１図は電力損失に対するCaの添加効果を示
すグラフ、第２図はNb2O5の添加効果を示すグラ
フ、第３図は電力損失の周波数特性を示すグラ
フ、第４図は温度特性を示すグラフ、第５図は
CaOの添加量を広範囲に変化させた場合のCaOの
添加効果を示すグラフ、第６図はNb2O5の添加量
を広範囲に変化させた場合のNb2O5の添加効果を
示すグラフ、第７図は従来フエライトの電力損失
の温度特性を示すグラフ、第８図は従来フエライ
トが高磁束密度条件下で熱暴走するメカニズムを
示す説明図、第９図は従来フエライトが高磁束密
度条件下で電力損失が増大する推移を示す説明図
である。
すグラフ、第２図はNb2O5の添加効果を示すグラ
フ、第３図は電力損失の周波数特性を示すグラ
フ、第４図は温度特性を示すグラフ、第５図は
CaOの添加量を広範囲に変化させた場合のCaOの
添加効果を示すグラフ、第６図はNb2O5の添加量
を広範囲に変化させた場合のNb2O5の添加効果を
示すグラフ、第７図は従来フエライトの電力損失
の温度特性を示すグラフ、第８図は従来フエライ
トが高磁束密度条件下で熱暴走するメカニズムを
示す説明図、第９図は従来フエライトが高磁束密
度条件下で電力損失が増大する推移を示す説明図
である。
Claims (1)
- １ MnO、ZnO、Fe2O3を主成分とし、CaOを
0.04〜0.2重量％、Nb2O5を0.005〜0.1重量％、か
つSiO2を０を含まず0.05重量％以下を副成分とし
て複合添加含有し、2000ガウスの磁界中における
電力損失の極小値を示す温度が60℃以上であるこ
とを特徴とする電源用超低損失フエライト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209625A JPS58114401A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 電源用超低損失フエライト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209625A JPS58114401A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 電源用超低損失フエライト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58114401A JPS58114401A (ja) | 1983-07-07 |
| JPH0463526B2 true JPH0463526B2 (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=16575888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56209625A Granted JPS58114401A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 電源用超低損失フエライト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58114401A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60132301A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-15 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 酸化物磁性材料 |
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| JP2556917B2 (ja) * | 1990-01-18 | 1996-11-27 | 日立金属株式会社 | 電源用高周波低損失フェライトの製造方法 |
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| JPH0744098B2 (ja) * | 1990-03-03 | 1995-05-15 | 川崎製鉄株式会社 | 低損失Ｍｎ―Ｚｎ系フェライト |
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-
1981
- 1981-12-28 JP JP56209625A patent/JPS58114401A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58114401A (ja) | 1983-07-07 |
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