JPH05267040A - 低損失Mn−Znフェライト - Google Patents
低損失Mn−ZnフェライトInfo
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- JPH05267040A JPH05267040A JP4063721A JP6372192A JPH05267040A JP H05267040 A JPH05267040 A JP H05267040A JP 4063721 A JP4063721 A JP 4063721A JP 6372192 A JP6372192 A JP 6372192A JP H05267040 A JPH05267040 A JP H05267040A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高周波域かつ高磁場下においても電力損失の低
いMn−Znフェライトを得る。 【構成】Fe2 O3 :52.0〜54.7mol%、M
nO:31〜40mol%、ZnO:6〜15mol%
からなる基本成分中に、副成分としてSi3 N4:0.
001〜0.030wt%、CaO:0.02〜0.3
0wt%と、さらに酸化ニオブ:Nb2 O5 換算0.0
1〜0.08wt%、酸化チタン:TiO 2 換算 0.
05〜0.40wt%、酸化アンチモン:Sb2 O3 換
算0.005〜0.080wt%、酸化タンタル:Ta
2 O5 換算0.02〜0.15wt%、酸化ジルコニウ
ム:ZrO2 換算0.02〜0.15wt%、酸化錫:
SnO2 換算0.02〜0.50wt%、酸化コバル
ト:CoO換算0.01〜1.00wt%、酸化シリコ
ン:SiO2 換算0.001〜0.030wt%のうち
の1種以上とを含有することを特徴とする低損失Mn−
Znフェライト。
いMn−Znフェライトを得る。 【構成】Fe2 O3 :52.0〜54.7mol%、M
nO:31〜40mol%、ZnO:6〜15mol%
からなる基本成分中に、副成分としてSi3 N4:0.
001〜0.030wt%、CaO:0.02〜0.3
0wt%と、さらに酸化ニオブ:Nb2 O5 換算0.0
1〜0.08wt%、酸化チタン:TiO 2 換算 0.
05〜0.40wt%、酸化アンチモン:Sb2 O3 換
算0.005〜0.080wt%、酸化タンタル:Ta
2 O5 換算0.02〜0.15wt%、酸化ジルコニウ
ム:ZrO2 換算0.02〜0.15wt%、酸化錫:
SnO2 換算0.02〜0.50wt%、酸化コバル
ト:CoO換算0.01〜1.00wt%、酸化シリコ
ン:SiO2 換算0.001〜0.030wt%のうち
の1種以上とを含有することを特徴とする低損失Mn−
Znフェライト。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてスイッチング
電源用トランス等の用途に供して好適な電力損失(以
下、単に損失を記す)の少ないMn−Znフェライトに
関するものである。
電源用トランス等の用途に供して好適な電力損失(以
下、単に損失を記す)の少ないMn−Znフェライトに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】Mn−Znフェライトは、各種通信機
器,電源等のコイル,トランス材として広く用いられて
いるが、最近のOA・FA機器の普及により、高周波域
で動作するスイッチング電源のトランス材料としても使
用されている。かかるトランス材料として使用されるM
n−Znフェライトに要求される特性としては、高飽和
磁束密度、高透磁率及び低損失などの種々の特性が挙げ
られるが、特に本発明で対象とするようなスイッチング
電源用トランスについては、高磁場下において低損失で
あることがとりわけ重要とされる。
器,電源等のコイル,トランス材として広く用いられて
いるが、最近のOA・FA機器の普及により、高周波域
で動作するスイッチング電源のトランス材料としても使
用されている。かかるトランス材料として使用されるM
n−Znフェライトに要求される特性としては、高飽和
磁束密度、高透磁率及び低損失などの種々の特性が挙げ
られるが、特に本発明で対象とするようなスイッチング
電源用トランスについては、高磁場下において低損失で
あることがとりわけ重要とされる。
【0003】このため、Mn−Znフェライトにおいて
は従来から種々の微量成分を添加することによってその
改善が試みられている。例えば特開昭58−11440
1号公報ではCaO、Nb2 O5 及びSiO2の添加に
より、また、特開昭60−132302号公報ではCa
O及びSnO2に加えて、SiO2 、V2 O5 、Al2
O3 、Nb2 O5 、CoO、CuO、ZrO2 等の添加
により、現在スイッチング周波数として多く使用されて
いる100kHzにおける損失の改善を図っており、1
00kHz、200mTにおける損失が300〜350
mW/cm3 程度のレベルまで実現されているが、損失
がさらに低いMn−Znフェライトが要望されていた。
は従来から種々の微量成分を添加することによってその
改善が試みられている。例えば特開昭58−11440
1号公報ではCaO、Nb2 O5 及びSiO2の添加に
より、また、特開昭60−132302号公報ではCa
O及びSnO2に加えて、SiO2 、V2 O5 、Al2
O3 、Nb2 O5 、CoO、CuO、ZrO2 等の添加
により、現在スイッチング周波数として多く使用されて
いる100kHzにおける損失の改善を図っており、1
00kHz、200mTにおける損失が300〜350
mW/cm3 程度のレベルまで実現されているが、損失
がさらに低いMn−Znフェライトが要望されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、100kH
z、200mTにおける損失をさらに改善し、主として
スイッチング電源用トランスとして使用した場合に損失
を大幅に低減することができる、低損失Mn−Znフェ
ライトを提供することを目的とする。
z、200mTにおける損失をさらに改善し、主として
スイッチング電源用トランスとして使用した場合に損失
を大幅に低減することができる、低損失Mn−Znフェ
ライト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】本発明は上記課題を解決
するために、 Fe2 O3 :52.0〜54.7mol% MnO: 31〜40mol% ZnO: 6〜15mol% からなる基本成分中に、副成分として Si3 N4 :0.001〜0.030wt% CaO: 0.02〜0.30wt% と、さらに 酸化ニオブ: Nb2 O5 換算 0.01〜0.0
8wt% 酸化チタン: TiO2 換算 0.05〜0.4
0wt% 酸化アンチモン: Sb2 O3 換算 0.005〜0.
080wt% 酸化タンタル: Ta2 O5 換算 0.02〜0.1
5wt% 酸化ジルコニウム:ZrO2 換算 0.02〜0.1
5wt% 酸化錫: SnO2 換算 0.02〜0.5
0wt% 酸化コバルト: CoO換算 0.01〜1.0
0wt% 酸化シリコン: SiO2 換算 0.001〜0.
030wt% のうちの1種以上とを含有することを特徴とする低損失
Mn−Znフェライトを提供するものである。
するために、 Fe2 O3 :52.0〜54.7mol% MnO: 31〜40mol% ZnO: 6〜15mol% からなる基本成分中に、副成分として Si3 N4 :0.001〜0.030wt% CaO: 0.02〜0.30wt% と、さらに 酸化ニオブ: Nb2 O5 換算 0.01〜0.0
8wt% 酸化チタン: TiO2 換算 0.05〜0.4
0wt% 酸化アンチモン: Sb2 O3 換算 0.005〜0.
080wt% 酸化タンタル: Ta2 O5 換算 0.02〜0.1
5wt% 酸化ジルコニウム:ZrO2 換算 0.02〜0.1
5wt% 酸化錫: SnO2 換算 0.02〜0.5
0wt% 酸化コバルト: CoO換算 0.01〜1.0
0wt% 酸化シリコン: SiO2 換算 0.001〜0.
030wt% のうちの1種以上とを含有することを特徴とする低損失
Mn−Znフェライトを提供するものである。
【0006】
【作用】まず、本発明において基本成分の割合を上記の
範囲に限定した理由について説明する。スイッチング電
源用トランスの動作温度は通常60〜70℃であり、し
たがって、この温度範囲で損失が低く、かつ、室温から
動作温度を越える80〜120℃程度の温度域まで損失
が負の温度依存性を持つことが望ましい。また、本発明
材料は、スイッチング電源用トランスへの適用に限定さ
れるものではなく、高飽和磁束密度を有しかつ、低損失
であることが要求されるフライバックトランス等への使
用も可能であり、これらの観点からFe2 O3 、MnO
及びZnO割合を検討した結果、Fe2 O3 が52.0
mol%未満でかつMnOが40mol%を越える場合
はトランスの動作温度での損失が増大し、一方、Fe2
O3 が54.7mol%を越えかつMnOが31mol
%未満の場合は室温から動作温度までの損失の負の温度
依存性が得られなくなるので、上記の範囲が得られたも
のである。
範囲に限定した理由について説明する。スイッチング電
源用トランスの動作温度は通常60〜70℃であり、し
たがって、この温度範囲で損失が低く、かつ、室温から
動作温度を越える80〜120℃程度の温度域まで損失
が負の温度依存性を持つことが望ましい。また、本発明
材料は、スイッチング電源用トランスへの適用に限定さ
れるものではなく、高飽和磁束密度を有しかつ、低損失
であることが要求されるフライバックトランス等への使
用も可能であり、これらの観点からFe2 O3 、MnO
及びZnO割合を検討した結果、Fe2 O3 が52.0
mol%未満でかつMnOが40mol%を越える場合
はトランスの動作温度での損失が増大し、一方、Fe2
O3 が54.7mol%を越えかつMnOが31mol
%未満の場合は室温から動作温度までの損失の負の温度
依存性が得られなくなるので、上記の範囲が得られたも
のである。
【0007】本発明では、上述した基本成分中に、副成
分としてSi3 N4 及びCaOに加え、種々の前記酸化
物を含有させる。本発明者らは、損失低減を目的とした
微量成分添加の従来技術においては、添加成分の形態は
殆どの場合酸化物であり、例外的に弗化物や各種酸の塩
等があるに過ぎないことに鑑み、各種非酸化物形態の添
加物について数多くの実験を積み重ねた結果、本発明を
完成させたものである。
分としてSi3 N4 及びCaOに加え、種々の前記酸化
物を含有させる。本発明者らは、損失低減を目的とした
微量成分添加の従来技術においては、添加成分の形態は
殆どの場合酸化物であり、例外的に弗化物や各種酸の塩
等があるに過ぎないことに鑑み、各種非酸化物形態の添
加物について数多くの実験を積み重ねた結果、本発明を
完成させたものである。
【0008】Si3 N4 の添加によって、Mn−Znフ
ェライトの高周波域での損失が著しく改善される理由は
現時点では十分明らかになっている訳ではないが、Ca
Oとの共存によって粒界の比抵抗を高め、渦電流損の低
減に有効に寄与していることも一因となっている。Si
3 N4 の含有量は0.001wt%に満たないとその添
加効果に乏しく、一方、0.030wt%を越えると焼
成時に異常粒成長が起こり易く特性が不安定になるの
で、0.001〜0.030wt%の範囲に限定した。
ェライトの高周波域での損失が著しく改善される理由は
現時点では十分明らかになっている訳ではないが、Ca
Oとの共存によって粒界の比抵抗を高め、渦電流損の低
減に有効に寄与していることも一因となっている。Si
3 N4 の含有量は0.001wt%に満たないとその添
加効果に乏しく、一方、0.030wt%を越えると焼
成時に異常粒成長が起こり易く特性が不安定になるの
で、0.001〜0.030wt%の範囲に限定した。
【0009】CaOはSi3 N4 との共存下で効果的に
粒界抵抗を高め、もって低損失をもたらす有用成分であ
るが、含有量が0.02wt%に満たないと粒界抵抗の
向上効果に乏しく、一方、0.30wt%を越えると逆
に損失が大きくなるので、0.02〜0.30wt%の
範囲で添加するものとした。本発明においては、Si3
N4 を添加することを最も顕著な特徴とするが、さらに
酸化ニオブ(主としてNb2 O5 )、酸化チタン(主と
してTiO2 )、酸化アンチモン(主としてSb2 O
3 )、酸化タンタル(主としてTa2 O5 )、酸化ジル
コニウム(主としてZrO2 )、酸化錫(主としてSn
O2 )、酸化コバルト(主としてCoO)、酸化シリコ
ン(主としてSiO2 )のうちの1種以上を含有させる
ことにより、損失の低減に著しい効果が得られるが、そ
れぞれ、Nb2 O5 換算0.01wt%未満、TiO2
換算0.05wt%未満、Sb2O3 換算0.005w
t%未満、Ta2 O5 換算0.02wt%未満、ZrO
2換算0.02wt%未満、SnO2 換算0.02wt
%未満、CoO換算0.01wt%未満、SiO2 換算
0.001wt%未満の添加では、多くの場合、渦電流
損失の低減が小さく、添加効果が十分発揮されない。
粒界抵抗を高め、もって低損失をもたらす有用成分であ
るが、含有量が0.02wt%に満たないと粒界抵抗の
向上効果に乏しく、一方、0.30wt%を越えると逆
に損失が大きくなるので、0.02〜0.30wt%の
範囲で添加するものとした。本発明においては、Si3
N4 を添加することを最も顕著な特徴とするが、さらに
酸化ニオブ(主としてNb2 O5 )、酸化チタン(主と
してTiO2 )、酸化アンチモン(主としてSb2 O
3 )、酸化タンタル(主としてTa2 O5 )、酸化ジル
コニウム(主としてZrO2 )、酸化錫(主としてSn
O2 )、酸化コバルト(主としてCoO)、酸化シリコ
ン(主としてSiO2 )のうちの1種以上を含有させる
ことにより、損失の低減に著しい効果が得られるが、そ
れぞれ、Nb2 O5 換算0.01wt%未満、TiO2
換算0.05wt%未満、Sb2O3 換算0.005w
t%未満、Ta2 O5 換算0.02wt%未満、ZrO
2換算0.02wt%未満、SnO2 換算0.02wt
%未満、CoO換算0.01wt%未満、SiO2 換算
0.001wt%未満の添加では、多くの場合、渦電流
損失の低減が小さく、添加効果が十分発揮されない。
【0010】また、Nb2 O5 換算0.08wt%、T
iO2 換算0.40wt%、Sb2O3 換算0.080
wt%、Ta2 O5 換算0.15wt%、ZrO2 換算
0.15wt%、SnO2 換算0.50wt%、CoO
換算1.00wt%、SiO 2 換算0.030wt%を
越えて添加すると主として焼成中に異常粒成長が起こ
り、履歴損及び渦電流損が共に増大してしまうため、各
副成分は上記で示した下限値及び上限値の範囲内で添加
されなければならない。
iO2 換算0.40wt%、Sb2O3 換算0.080
wt%、Ta2 O5 換算0.15wt%、ZrO2 換算
0.15wt%、SnO2 換算0.50wt%、CoO
換算1.00wt%、SiO 2 換算0.030wt%を
越えて添加すると主として焼成中に異常粒成長が起こ
り、履歴損及び渦電流損が共に増大してしまうため、各
副成分は上記で示した下限値及び上限値の範囲内で添加
されなければならない。
【0011】Si3 N4 以外の副成分のための添加原料
については、原料の仮焼または焼成中に容易に酸化物に
変化するものであれば、添加原料の化学形態は問わな
い。本発明によるフェライトを製造するにあたっては、
原料混合−仮焼−粉砕−造粒−成形−焼成の常法の工程
に従って処理を施せば良い。副成分用添加原料の添加
は、上記の原料混合または粉砕時に行なえば良い。
については、原料の仮焼または焼成中に容易に酸化物に
変化するものであれば、添加原料の化学形態は問わな
い。本発明によるフェライトを製造するにあたっては、
原料混合−仮焼−粉砕−造粒−成形−焼成の常法の工程
に従って処理を施せば良い。副成分用添加原料の添加
は、上記の原料混合または粉砕時に行なえば良い。
【0012】本発明の効果を以下に実施例をもって具体
的に説明する。
的に説明する。
【0013】
【実施例】最終組成としてFe2 O3 :53.1mol
%、MnO:35.5mol%、ZnO:11.4mo
l%となる基本成分の原料を混合した後、大気中で95
0℃,50分の仮焼を施した。この仮焼粉に対し、表1
〜表4に示す割合で本発明による副成分を添加・配合
し、湿式ボールミルで粉砕・混合した。
%、MnO:35.5mol%、ZnO:11.4mo
l%となる基本成分の原料を混合した後、大気中で95
0℃,50分の仮焼を施した。この仮焼粉に対し、表1
〜表4に示す割合で本発明による副成分を添加・配合
し、湿式ボールミルで粉砕・混合した。
【0014】次いで粉砕粉にバインダとしてPVAを添
加して造粒した後、外径36mm,内径24mm,高さ
12mmのトロイダル形状に成形し、酸素分圧を制御し
た窒素雰囲気中で1330℃で焼成を行なった。かくし
て得られた焼成コアの、周波数100kHz,最大磁束
密度200mT,温度100℃における損失値を交流B
Hループトレーサーによって測定した結果を表2及び表
4に併記する。
加して造粒した後、外径36mm,内径24mm,高さ
12mmのトロイダル形状に成形し、酸素分圧を制御し
た窒素雰囲気中で1330℃で焼成を行なった。かくし
て得られた焼成コアの、周波数100kHz,最大磁束
密度200mT,温度100℃における損失値を交流B
Hループトレーサーによって測定した結果を表2及び表
4に併記する。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】表1〜表4から明らかなように、本発明に
したがって副成分を添加・含有させたものは、いずれも
300mW/cm3 を下回る低い損失が達成されてい
る。これに対し本発明の限定範囲から外れたものは、い
ずれも損失の改善効果に乏しく、甚しい場合は異常粒成
長によって損失特性は著しく劣っている。
したがって副成分を添加・含有させたものは、いずれも
300mW/cm3 を下回る低い損失が達成されてい
る。これに対し本発明の限定範囲から外れたものは、い
ずれも損失の改善効果に乏しく、甚しい場合は異常粒成
長によって損失特性は著しく劣っている。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、スイッチング電源を始
めとする各種高周波電源のトランスコアとして、従来の
材料と比較して損失が格段に小さいMn−Znフェライ
トを得ることができる。
めとする各種高周波電源のトランスコアとして、従来の
材料と比較して損失が格段に小さいMn−Znフェライ
トを得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 Fe2 O3 :52.0〜54.7mol% MnO: 31〜40mol% ZnO: 6〜15mol% からなる基本成分中に、副成分として Si3 N4 :0.001〜0.030wt% CaO: 0.02〜0.30wt% と、さらに 酸化ニオブ: Nb2 O5 換算 0.01〜0.0
8wt% 酸化チタン: TiO2 換算 0.05〜0.4
0wt% 酸化アンチモン: Sb2 O3 換算 0.005〜0.
080wt% 酸化タンタル: Ta2 O5 換算 0.02〜0.1
5wt% 酸化ジルコニウム:ZrO2 換算 0.02〜0.1
5wt% 酸化錫: SnO2 換算 0.02〜0.5
0wt% 酸化コバルト: CoO換算 0.01〜1.0
0wt% 酸化シリコン: SiO2 換算 0.001〜0.
030wt% のうちの1種以上とを含有することを特徴とする低損失
Mn−Znフェライト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4063721A JPH05267040A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 低損失Mn−Znフェライト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4063721A JPH05267040A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 低損失Mn−Znフェライト |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05267040A true JPH05267040A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13237548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4063721A Withdrawn JPH05267040A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 低損失Mn−Znフェライト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05267040A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995029491A1 (fr) * | 1994-04-27 | 1995-11-02 | Tdk Corporation | Ferrite et noyau en ferrite pour source d'energie |
US6627103B2 (en) | 2000-03-31 | 2003-09-30 | Tdk Corporation | Mn-Zn ferrite production process, Mn-Zn ferrite, and ferrite core for power supplies |
JP2006303522A (ja) * | 1994-11-07 | 2006-11-02 | Jfe Chemical Corp | Mn−Zn−Co系フェライト磁心材料 |
JP2007335633A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Jfe Ferrite Corp | MnCoZnフェライトおよびトランス用磁心 |
JP2022025803A (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-10 | 株式会社トーキン | MnZn系フェライト、及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP4063721A patent/JPH05267040A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995029491A1 (fr) * | 1994-04-27 | 1995-11-02 | Tdk Corporation | Ferrite et noyau en ferrite pour source d'energie |
EP0707323A4 (en) * | 1994-04-27 | 1996-10-23 | Tdk Corp | FERRITE AND FERRITE GRAIN FOR ENERGY SOURCE |
JP2006303522A (ja) * | 1994-11-07 | 2006-11-02 | Jfe Chemical Corp | Mn−Zn−Co系フェライト磁心材料 |
US6627103B2 (en) | 2000-03-31 | 2003-09-30 | Tdk Corporation | Mn-Zn ferrite production process, Mn-Zn ferrite, and ferrite core for power supplies |
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JP2022025803A (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-10 | 株式会社トーキン | MnZn系フェライト、及びその製造方法 |
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