JPH05217733A - 酸化物磁性材料 - Google Patents

酸化物磁性材料

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JPH05217733A
JPH05217733A JP4016958A JP1695892A JPH05217733A JP H05217733 A JPH05217733 A JP H05217733A JP 4016958 A JP4016958 A JP 4016958A JP 1695892 A JP1695892 A JP 1695892A JP H05217733 A JPH05217733 A JP H05217733A
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JP
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ppm
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oxide
loss
ferrite
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JP4016958A
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English (en)
Inventor
Koji Kinoshita
幸治 木下
Shinichiro Ito
信一郎 伊藤
Kazumi Shindo
一見 進藤
Tadakatsu Sano
忠勝 佐野
Katsushi Yasuhara
克志 安原
Masashi Inoue
勝詞 井上
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型,薄型でありながら磁心損失の低い磁心
を得ることのできる酸化物磁性材料を提供する。 【構成】 本酸化物磁性材料は、酸化鉄(Fe2 3
を50乃至60モル%,酸化マンガン(MnO)を10
乃至45モル%及び酸化亜鉛(ZnO)を5乃至30モ
ル%含有するマンガン亜鉛(Mn−Zn)フェライト
に、添加材として燐(P)を10ppm以下(0ppm
を除く),二酸化ケイ素(SiO2 )を50乃至500
ppm及び酸化カルシウム(CaO)を50乃至300
0ppm含有させたものである。Pの含有量と磁心損失
とは比例する関係にあり、Pの含有量が10ppm以下
(0ppmを除く)とすることにより、磁心損失を従来
よりも低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源用ト
ランス及びチョークコイルやTV・CRTディスプレイ
の電源トランス,インバータ照明用チョークコイル等の
磁心に適用される磁心損失の低い酸化物磁性材料に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、電気電子機器の小型化が促進され
てきたため、当該機器に使用されるトランス及びチョー
クコイル等の巻線部品の小型化,薄型化が進められてい
る。このため磁心は、従来よりも磁心損失(鉄損)が大
きい状態で使用される設計となってきている。磁心損失
が大きな磁心では、発熱が大きくなり実用的でないた
め、低損失の磁性材料の開発が続けられてきた。
【0003】しかし、従来の酸化物磁性材料からなる磁
心(フェライト)では、磁心損失を限界値以下(55k
W/m3 at25kHz−200mT−100℃)に
は、低減することができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
酸化物磁性材料では、磁心を小型化,薄型化した場合
に、磁心損失が大きくなるという問題があった。
【0005】そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなさ
れたものであり、小型,薄型でありながら磁心損失の低
い磁心を得ることのできる酸化物磁性材料を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
軟磁性フェライトに、Pを0乃至10ppm含有させた
ことを特徴とする酸化物磁性材料である。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記軟磁性フェライトを、Fe2 3 を5
0乃至60モル%,MnOを10乃至45モル%及びZ
nOを5乃至30モル%含有するMn−Znフェライト
としたものである。
【0008】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、SiO2 を50乃至500ppm及びCa
Oを50乃至3000ppm含有させたものである。
【0009】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、Ta2 5 を0乃至1000ppm含有さ
せたものである。
【0010】請求項5記載の発明は、請求項3記載の発
明において、Nb2 5 を0乃至1000ppm含有さ
せたものである。
【0011】
【作用】請求項1記載の発明によれば、軟磁性フェライ
トの磁心損失はPの含有量に比例して増加するため、P
の含有量を10ppm以下にすることにより、低損失の
軟磁性フェライトが得られる。
【0012】請求項2記載の発明によれば、Pの含有量
を10ppm以下にすることにより、低損失のMn−Z
nフェライトが得られる。
【0013】請求項3記載の発明によれば、SiO2
50乃至500ppm及びCaOを50乃至3000p
pm含有させることにより、請求項2記載の発明と同様
に低損失のMn−Znフェライトが得られる。
【0014】請求項4記載の発明によれば、Ta2 5
を0乃至1000ppm含有させることにより、請求項
2記載の発明よりも低損失のMn−Znフェライトが得
られる。
【0015】請求項5記載の発明によれば、Nb2 5
を0乃至1000ppm含有させることにより、請求項
2記載の発明よりも低損失のMn−Znフェライトが得
られる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳述する。
【0017】本発明の第1の実施例の酸化物磁性材料
は、酸化鉄(Fe2 3 )を50乃至60モル%,酸化
マンガン(MnO)を10乃至45モル%及び酸化亜鉛
(ZnO)を5乃至30モル%含有するマンガン亜鉛
(Mn−Zn)フェライトに、添加材として燐(P)を
0乃至10ppm,二酸化ケイ素(SiO2 )を50乃
至500ppm及び酸化カルシウム(CaO)を50乃
至3000ppm含有させたものである。
【0018】前記酸化物磁性材料からなる磁心を得るに
は、前記各酸化物を目標の組成となるように秤量した後
に湿式混合し、900℃で仮焼成を行い、純水を使用し
て湿式粉砕を行う。次に、プレス成型機により所定の形
(例えば円筒形状)に成型する。そして、1330℃に
おいて空気と窒素(N2 )との混合ガスにて3時間焼成
して、磁心が得られる。
【0019】前記マンガン亜鉛フェライトは、前記組成
範囲であればどんな組成でも何ら支障はない。
【0020】前記添加材であるP,SiO2 及びCaO
は、材料製造工程における仮焼前又は仮焼後のいずれの
工程で添加してもよい。更に、原料中に含有されていて
もかまわない。また、添加材は、酸化物に限らず、炭酸
塩,水酸化物,窒化物,金属等でもよい。この添加材
(P,SiO2 及びCaO)の含有量を前記範囲とする
ことにより、低損失特性が得られる。
【0021】前記添加材であるPは、10ppm以下で
あれば、他の添加材はSiO2 −CaO,SiO2 −C
aO−Ta2 5 (後述),SiO2 −CaO−Nb2
5(後述)に限らず、従来までマンガン亜鉛フェライ
トの低損失化に適用されてきた添加材の殆ど全てが適用
可能となる。また、Pの含有量の上限を10ppmとし
たのは、本発明者らの調査により、Pの含有量と磁心損
失とは比例する関係にあり、Pの含有量が10ppmを
越えると磁心損失が従来の限界点(55kW/m3 at
25kHz−200mT−100℃)よりも大きくなっ
てしまうことが明らかになったからである。その調査結
果を表1及び図1を参照して説明する。
【0022】
【表1】
【0023】表1はフェライトの製造条件が後述するよ
うに適切な場合のPの含有量と磁心損失(鉄損)との関
係を示すものであり、図1は表1の結果をグラフにした
ものである。
【0024】材料は、母材フェライトとして酸化鉄(F
2 3 )を53モル%,酸化マンガン(MnO)を3
6モル%及び酸化亜鉛(ZnO)を11モル%含有する
マンガン亜鉛フェライトとし、添加材としてりん(P)
を0.21乃至72.8ppm,二酸化ケイ素(SiO
2 )を180ppm及び酸化カルシウム(CaO)を1
010ppm含有させたものである。
【0025】試験品は、適切な製造条件により得られた
磁心、すなわち前記各酸化物を目標の組成となるように
秤量した後に湿式混合し、900℃で仮焼成を行い、純
水を使用して湿式粉砕を行い、プレス成型機により円筒
形状に成型し、空気とN2 との混合ガス中、1330℃
で3時間焼成して得られた磁心を用いた。
【0026】測定方法は、各試験品の磁心損失(鉄損)
を波形記憶装置法により精密に測定し、磁心損失(鉄
損)は、損失電力を実効体積で割った単位体積当りの損
失電力Pcvとして表した。
【0027】上記試験結果によれば、図1に示すように
マンガン亜鉛フェライト中のPの含有量と損失電力(P
cv)との値が比例関係にあることが分かる。
【0028】なお、上記添加材の含有量は上記所定の範
囲であっても、他の製造条件が不適切であった場合に
は、磁心損失が限界点以下にならず、Pの含有量が10
ppm以上のものよりも却って悪化してしまう場合があ
るので、この点を注意する必要がある。その調査結果を
表2及び図2を参照して説明する。
【0029】
【表2】
【0030】表2はフェライトの製造条件が不適切な場
合のPの含有量と磁心損失(鉄損)との関係を示すもの
であり、図2は表2の結果をグラフにしたものである。
【0031】材料は、母材フェライトとして、酸化鉄
(Fe2 3 )を53モル%,酸化マンガン(MnO)
を36モル%及び酸化亜鉛(ZnO)を11モル%含有
するマンガン亜鉛フェライトとし、添加材として、Pを
0.21乃至72.8ppm,二酸化ケイ素(Si
2 )を180ppm及び酸化カルシウム(CaO)を
1010PPM含有させたものである。
【0032】試験品は、不適切な製造条件により得られ
た磁心、すなわち前記各酸化物を目標の組成となるよう
に秤量した後に湿式混合し、900℃で仮焼成を行な
い、純水を使用して湿式粉砕を行い、プレス成形機によ
り円筒形状に成型し、空気とN2 の混合ガス中、130
0℃で3時間焼成して得られた磁心を用いた。
【0033】これらの各試験品について、磁心損失(鉄
損)を波形記憶装置法により精密に測定し、表2の結果
を得た。なお磁心損失(鉄損)は、損失電力Pcを実効
体積で除し、単位体積当りの損失電力Pcvとして表し
た。
【0034】上記試験結果によれば、製造条件が不適切
な場合、Pの含有量が10ppm以下の条件で磁心損失
が減少せず、却って増加してしまうことがわかる。これ
は、製造条件が不適切な場合(今回の実験では焼成温度
が低すぎる場合)、Pが少ないと結晶粒径が小さくなり
すぎてしまうためである。製造条件が適切な場合(今回
の実験では、焼成温度が適切な場合)には、Pが少なく
ても適切な結晶粒径を得ることができるため、従来の限
界値以下の磁心損失を得ることができる。
【0035】次に、上記構成の第1の実施例の酸化物磁
性材料の効果について表3を参照して説明する。
【0036】
【表3】
【0037】表3は添加材であるP,SiO2 ,CaO
と磁心損失との関係を示すものである。
【0038】材料は、母材フェライトとして銘柄CのF
2 3 を53モル%,MnOを36モル%,ZnOを
11モル%含有するマンガン亜鉛フェライトとし、添加
材としてPを1.8ppm,SiO2 を50乃至500
ppm及びCaOを50乃至3000ppm含有させた
ものである。試験品及び磁心損失の測定方法は、表1と
同様である。
【0039】この結果、Pの含有量が10ppm以下で
のSiO2 ,CaOの複合効果が明らかになった。すな
わち、SiO2 の含有量が50乃至500ppmの範囲
外だと、磁心損失が極度に悪化し、CaOの含有量が5
0乃至3000ppmの範囲外だと磁心損失が極度に悪
化する。また、CaOの含有量が840ppmの場合は
SiO2 の含有量が100乃至300ppm、CaOの
含有量が1340ppmの場合はSiO2 の含有量が1
80乃至240ppm、SiO2 の含有量が180pp
m乃至270ppmの場合はCaOの含有量が840乃
至1180ppmとなる組合わせとすることにより、磁
心損失を従来(55kW/m3 )よりも低い値(最小5
3kW/m3 )とすることができる。
【0040】本発明の第2の実施例の酸化物磁性材料
は、第1の実施例(表1,表3)と同様の組成のマンガ
ン亜鉛フェライトに、添加材として燐(P)を0乃至1
0ppm,二酸化ケイ素(SiO2 )を50乃至500
ppm,酸化カルシウム(CaO)を50乃至3000
ppm及び酸化タンタル(Ta2 5 )を0乃至100
0ppm含有させたものである。
【0041】前記酸化物磁性材料からなる磁心を得るに
は、第1の実施例と同様の工程により得られる。
【0042】前記添加材であるP,SiO2 ,CaO及
びTa2 5 は、材料製造工程における仮焼前又は仮焼
後のいずれの工程で添加してもよい。更に、原料中に含
有されていてもかまわない。また、添加材は、酸化物に
限らず、炭酸塩,水酸化物,窒化物,金属等でもよい。
この添加材(P,SiO2 ,CaO及びTa2 5 )の
含有量を前記範囲とすることにより、低損失特性が得ら
れる。
【0043】上記構成の第2の実施例の酸化物磁性材料
の効果について表4を参照して説明する。
【0044】
【表4】
【0045】表4は添加材であるP,SiO2 ,Ca
O,Ta2 5 と磁心損失との関係を示すものである。
【0046】材料は、母材フェライトとして第1の実施
例(表1,表3)と同様の組成のマンガン亜鉛フェライ
トに添加材としてPを1.8ppm,SiO2 を180
ppm,CaOを1010ppm及びTa2 5 を0乃
至1000ppm含有させたものである。試験品及び磁
心損失の測定方法は、第1の実施例と同様である。
【0047】この結果、P含有量が10ppm以下での
SiO2 ,CaO,Ta2 5 の複合効果が明らかにな
った。すなわち、Ta2 5 の含有量が1000ppm
以上になると、磁心損失が悪化する。また、Ta2 5
の含有量が0乃至1000ppmの範囲では、磁心損失
を第1の実施例よりも低い値(最小48.8kW/
3 )とすることができる。
【0048】本発明の第3の実施例の酸化物磁性材料
は、第1の実施例(表1,表3)と同様の組成のマンガ
ン亜鉛フェライトに、添加材として燐(P)を0乃至1
0ppm,二酸化ケイ素(SiO2 )を50乃至500
ppm,酸化カルシウム(CaO)を50乃至3000
ppm及び酸化ニオブ(Nb2 5 )を0乃至1000
ppm含有させたものである。
【0049】前記酸化物磁性材料からなる磁心を得るに
は、第1の実施例と同様の工程により得られる。
【0050】前記添加材であるP,SiO2 ,CaO及
びNb2 5 は、材料製造工程における仮焼前又は仮焼
後のいずれの工程で添加してもよい。更に、原料中に含
有されていてもかまわない。また、添加材は、酸化物に
限らず、炭酸塩,水酸化物,窒化物,金属等でもよい。
この添加材(P,SiO2 ,CaO及びNb2 5 )の
含有量を前記範囲とすることにより、低損失特性が得ら
れる。
【0051】上記構成の第3の実施例の酸化物磁性材料
の効果について表5を参照して説明する。
【0052】
【表5】
【0053】表5は添加材であるP,SiO2 ,Ca
O,Nb2 5 と磁心損失との関係を示すものである。
【0054】材料は、母材フェライトとして第1の実施
例(表1,表3)と同様の組成のマンガン亜鉛フェライ
トに添加材としてPを1.8ppm,SiO2 を180
ppm,CaOを1010ppm及びNb2 5 を0乃
至1000ppm含有させたものである。試験品及び磁
心損失の測定方法は、第1の実施例と同様である。
【0055】この結果、Pの含有量が10ppm以下で
のSiO2 ,CaO,Nb2 5 の複合効果が明らかに
なった。すなわち、Nb2 5 の含有量が1000pp
m以上になると、磁心損失が極度に悪化する。また、N
2 5 の含有量が0乃至400ppmの範囲では、磁
心損失を従来(55kW/m3 )よりも低い値とするこ
とができ、Nb2 5 の含有量が0乃至300ppmの
範囲では、磁心損失を第1の実施例よりも低い値(最小
48.8kW/m3 )とすることができる。
【0056】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
その要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施可能であ
る。例えば、軟磁性フェライトとしてMn−Znフェラ
イトについて説明したが、Ni−Znフェライト等の他
の軟磁性フェライトにも同様に適用できる。
【0057】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、軟磁性フ
ェライトに、Pを0乃至10ppm含有させているの
で、小型,薄型でありながら磁心損失の低い磁心を得る
ことのできる酸化物磁性材料を提供することができる。
【0058】請求項2記載の発明によれば、低損失のM
n−Znフェライトが得られる。
【0059】請求項3記載の発明によれば、SiO2
50乃至500ppm及びCaOを50乃至3000p
pm含有しているので、請求項2記載の発明と同様に低
損失のMn−Znフェライトが得られる。
【0060】請求項4記載の発明によれば、Ta2 5
を0乃至1000ppm含有しているので、請求項2記
載の発明よりも低損失のMn−Znフェライトが得られ
る。
【0061】請求項5記載の発明によれば、Nb2 5
を0乃至1000ppm含有しているので、請求項2記
載の発明よりも低損失のMn−Znフェライトが得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】フェライトの製造条件が適切な場合のPの含有
量と磁心損失(鉄損)との関係を示すグラフである。
【図2】フェライトの製造条件が不適切な場合のPの含
有量と磁気損失(鉄損)との関係を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項5
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
軟磁性フェライトに、Pを10ppm以下(0ppmを
除く)含有させたことを特徴とする酸化物磁性材料であ
る。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、Ta2 5 1000ppm以下(0pp
mを除く)含有させたものである。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】請求項5記載の発明は、請求項3記載の発
明において、Nb2 5 1000ppm以下(0pp
mを除く)含有させたものである。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【作用】請求項1記載の発明によれば、軟磁性フェライ
トの磁心損失はPの含有量に比例して増加するため、P
の含有量を10ppm以下(0ppmを除く)にするこ
とにより、低損失の軟磁性フェライトが得られる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】請求項2記載の発明によれば、Pの含有量
10ppm以下(0ppmを除く)にすることによ
り、低損失のMn−Znフェライトが得られる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】請求項4記載の発明によれば、Ta2 5
1000ppm以下(0ppmを除く)含有させるこ
とにより、請求項2記載の発明よりも低損失のMn−Z
nフェライトが得られる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】請求項5記載の発明によれば、Nb2 5
1000ppm以下(0ppmを除く)含有させるこ
とにより、請求項2記載の発明よりも低損失のMn−Z
nフェライトが得られる。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】本発明の第1の実施例の酸化物磁性材料
は、酸化鉄(Fe2 3 )を50乃至60モル%,酸化
マンガン(MnO)を10乃至45モル%及び酸化亜鉛
(ZnO)を5乃至30モル%含有するマンガン亜鉛
(Mn−Zn)フェライトに、添加材として燐(P)を
10ppm以下(0ppmを除く),二酸化ケイ素(S
iO2 )を50乃至500ppm及び酸化カルシウム
(CaO)を50乃至3000ppm含有させたもので
ある。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正内容】
【0040】本発明の第2の実施例の酸化物磁性材料
は、第1の実施例(表1,表3)と同様の組成のマンガ
ン亜鉛フェライトに、添加材として燐(P)を10pp
m以下(0ppmを除く),二酸化ケイ素(SiO2
を50乃至500ppm,酸化カルシウム(CaO)を
50乃至3000ppm及び酸化タンタル(Ta
2 5)を1000ppm以下(0ppmを除く)含有
させたものである。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正内容】
【0048】本発明の第3の実施例の酸化物磁性材料
は、第1の実施例(表1,表3)と同様の組成のマンガ
ン亜鉛フェライトに、添加材として燐(P)を10pp
m以下(0ppmを除く),二酸化ケイ素(SiO2
を50乃至500ppm,酸化カルシウム(CaO)を
50乃至3000ppm及び酸化ニオブ(Nb2 5
1000ppm以下(0ppmを除く)含有させたも
のである。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0057
【補正方法】変更
【補正内容】
【0057】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、軟磁性フ
ェライトに、Pを10ppm以下(0ppmを除く)
有させているので、小型,薄型でありながら磁心損失の
低い磁心を得ることのできる酸化物磁性材料を提供する
ことができる。
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0060
【補正方法】変更
【補正内容】
【0060】請求項4記載の発明によれば、Ta2 5
1000ppm以下(0ppmを除く)含有している
ので、請求項2記載の発明よりも低損失のMn−Znフ
ェライトが得られる。
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0061
【補正方法】変更
【補正内容】
【0061】請求項5記載の発明によれば、Nb2 5
1000ppm以下(0ppmを除く)含有している
ので、請求項2記載の発明よりも低損失のMn−Znフ
ェライトが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 忠勝 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 安原 克志 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 井上 勝詞 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟磁性フェライトに、Pを0乃至10p
    pm含有させたことを特徴とする酸化物磁性材料。
  2. 【請求項2】 前記軟磁性フェライトは、Fe2 3
    50乃至60モル%,MnOを10乃至45モル%及び
    ZnOを5乃至30モル%含有するMn−Znフェライ
    トである請求項1記載の酸化物磁性材料。
  3. 【請求項3】 SiO2 を50乃至500ppm及びC
    aOを50乃至3000ppm含有させた請求項2記載
    の酸化物磁性材料。
  4. 【請求項4】 Ta2 5 を0乃至1000ppm含有
    させた請求項3記載の酸化物磁性材料。
  5. 【請求項5】 Nb2 5 を0乃至1000ppm含有
    させた請求項3記載の酸化物磁性材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11238617A (ja) * 1997-12-19 1999-08-31 Tdk Corp マンガン−亜鉛系フェライト
JP2000182816A (ja) * 1998-12-16 2000-06-30 Tdk Corp 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―クコイル
US6773619B2 (en) * 2001-07-17 2004-08-10 Tdk Corporation Magnetic core for transformer, Mn-Zn based ferrite composition and methods of producing the same

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