JPH05283222A - 低損失磁性材料 - Google Patents
低損失磁性材料Info
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- JPH05283222A JPH05283222A JP4105371A JP10537192A JPH05283222A JP H05283222 A JPH05283222 A JP H05283222A JP 4105371 A JP4105371 A JP 4105371A JP 10537192 A JP10537192 A JP 10537192A JP H05283222 A JPH05283222 A JP H05283222A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒステリシス損失及び渦電流損失を抑制し、
高周波における磁心損失を大幅に低減する。 【構成】 Ｆｅ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｎＯを主成分とする
Ｍｎ−Ｚｎフェライトの焼結密度を４．６×１０3 ｋｇ
／ｍ3 以上とし、低損失磁性材料とする。この低損失磁
性材料の動作周波数帯域は、５００ｋＨｚから２ＭＨｚ
である。また、特に渦電流損失を抑制するためには、平
均結晶粒径を７μｍ以下、あるいは焼結密度の上限を
４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 とする。
高周波における磁心損失を大幅に低減する。 【構成】 Ｆｅ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｎＯを主成分とする
Ｍｎ−Ｚｎフェライトの焼結密度を４．６×１０3 ｋｇ
／ｍ3 以上とし、低損失磁性材料とする。この低損失磁
性材料の動作周波数帯域は、５００ｋＨｚから２ＭＨｚ
である。また、特に渦電流損失を抑制するためには、平
均結晶粒径を７μｍ以下、あるいは焼結密度の上限を
４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源のト
ランスやテレビジョン受像機のフライバックトランス等
に用いられる低損失磁性材料に関するものであり、特に
高周波数帯域で使用される低損失磁性材料に関するもの
である。
ランスやテレビジョン受像機のフライバックトランス等
に用いられる低損失磁性材料に関するものであり、特に
高周波数帯域で使用される低損失磁性材料に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、スイッチング電源やテレビジョン
受像機等においては、スイッチング周波数として２０〜
２００ｋＨｚ程度、最大磁束密度として２００ｍＴ以下
程度が想定されており、これに対応する低損失磁性材料
としてＭｎ−Ｚｎ系フェライトが多用されている。
受像機等においては、スイッチング周波数として２０〜
２００ｋＨｚ程度、最大磁束密度として２００ｍＴ以下
程度が想定されており、これに対応する低損失磁性材料
としてＭｎ−Ｚｎ系フェライトが多用されている。
【０００３】前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは、酸化鉄
（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化マンガン
（ＭｎＯ）を主たる出発原料とし、必要に応じて副成分
を加えた後、混合、仮焼成、粉砕・造粒、プレス成形、
本焼結することにより製造されるものである。
（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化マンガン
（ＭｎＯ）を主たる出発原料とし、必要に応じて副成分
を加えた後、混合、仮焼成、粉砕・造粒、プレス成形、
本焼結することにより製造されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
にスイッチング周波数が比較的低い周波数である場合に
は、磁心損失はヒステリシス損失が支配的となり、した
がってヒステリシス損失を低減することに重点が置かれ
ている。しかしながら、スイッチング電源の小型化等を
目的として、スイッチング周波数が５００ｋＨｚを越え
るようになると、ヒステリシス損失を抑制しながら渦電
流損失を低減することが必要となってくる。
にスイッチング周波数が比較的低い周波数である場合に
は、磁心損失はヒステリシス損失が支配的となり、した
がってヒステリシス損失を低減することに重点が置かれ
ている。しかしながら、スイッチング電源の小型化等を
目的として、スイッチング周波数が５００ｋＨｚを越え
るようになると、ヒステリシス損失を抑制しながら渦電
流損失を低減することが必要となってくる。
【０００５】そこで本発明は、５００ｋＨｚを越える周
波数帯域における前記ヒステリシス損失及び渦電流損失
を抑制することができ、高周波における磁心損失を大幅
に低減することが可能な低損失磁性材料を提供すること
を目的とする。
波数帯域における前記ヒステリシス損失及び渦電流損失
を抑制することができ、高周波における磁心損失を大幅
に低減することが可能な低損失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】上述の目的を達成するた
めに、本発明の低損失磁性材料は、動作周波数帯域が５
００ｋＨｚ〜２ＭＨｚである低損失磁性材料において、
酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化マンガンを主成分とし、焼結
後の密度が４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上であることを
特徴とするものであり、さらには平均結晶粒径が７μｍ
以下、あるいは焼結後の密度が４．６×１０3 〜４．８
×１０3 ｋｇ／ｍ3 であることを特徴とするものであ
る。
めに、本発明の低損失磁性材料は、動作周波数帯域が５
００ｋＨｚ〜２ＭＨｚである低損失磁性材料において、
酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化マンガンを主成分とし、焼結
後の密度が４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上であることを
特徴とするものであり、さらには平均結晶粒径が７μｍ
以下、あるいは焼結後の密度が４．６×１０3 〜４．８
×１０3 ｋｇ／ｍ3 であることを特徴とするものであ
る。
【０００７】本発明の低損失磁性材料は、Ｆｅ2 Ｏ3 、
ＺｎＯ、ＭｎＯを主たる出発原料とし、通常の多結晶フ
ェライトの製造プロセスに従って製造されるものであ
る。すなわち、前記各出発原料を秤量，混合し、熱処理
（いわゆる仮焼成）を行った後、粉砕する。しかる後、
適当な大きさに造粒し、プレス等の手法によって任意の
形状に成形した後、再び熱処理（本焼結）を行う。
ＺｎＯ、ＭｎＯを主たる出発原料とし、通常の多結晶フ
ェライトの製造プロセスに従って製造されるものであ
る。すなわち、前記各出発原料を秤量，混合し、熱処理
（いわゆる仮焼成）を行った後、粉砕する。しかる後、
適当な大きさに造粒し、プレス等の手法によって任意の
形状に成形した後、再び熱処理（本焼結）を行う。
【０００８】主成分であるＦｅ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｎＯ
の組成範囲は軟磁気特性を有する組成に限定され、例え
ばＦｅ2 Ｏ3 ５０〜６０モル％、ＺｎＯ５〜１５モル
％、残部ＭｎＯとされる。特に、ＺｎＯに関して言え
ば、大振幅励磁されるため高飽和磁束密度が望まれるこ
とから、５〜１５モル％とすることが好ましい。
の組成範囲は軟磁気特性を有する組成に限定され、例え
ばＦｅ2 Ｏ3 ５０〜６０モル％、ＺｎＯ５〜１５モル
％、残部ＭｎＯとされる。特に、ＺｎＯに関して言え
ば、大振幅励磁されるため高飽和磁束密度が望まれるこ
とから、５〜１５モル％とすることが好ましい。
【０００９】上述の磁性材料においては、ヒステリシス
損失を減少させるために、１２５０〜１３００℃の比較
的高い温度で高密度（４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上）
に焼結することが考えられるが、この場合には結晶粒径
が大きくなって渦電流損失が増大し、５００ｋＨｚ以上
の高周波では磁心損失を低減することはできない。一
方、渦電流損失を低減するには、焼結温度を低くして結
晶粒を微細化することが有効であるが、たた単に焼結温
度を下げただけでは焼結密度が下がり、ヒステリシス損
失が増加するために、結果として磁心損失はあまり低減
されない。
損失を減少させるために、１２５０〜１３００℃の比較
的高い温度で高密度（４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上）
に焼結することが考えられるが、この場合には結晶粒径
が大きくなって渦電流損失が増大し、５００ｋＨｚ以上
の高周波では磁心損失を低減することはできない。一
方、渦電流損失を低減するには、焼結温度を低くして結
晶粒を微細化することが有効であるが、たた単に焼結温
度を下げただけでは焼結密度が下がり、ヒステリシス損
失が増加するために、結果として磁心損失はあまり低減
されない。
【００１０】したがって、本発明においては、焼結後の
密度を４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上とし、ヒステリシ
ス損失を減少させて磁心損失を低減することを基本構成
とするが、さらに平均結晶粒径や密度を上限を規定し、
渦電流損失も抑制して５００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの高周波
での使用に適したものとする。
密度を４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上とし、ヒステリシ
ス損失を減少させて磁心損失を低減することを基本構成
とするが、さらに平均結晶粒径や密度を上限を規定し、
渦電流損失も抑制して５００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの高周波
での使用に適したものとする。
【００１１】特に、副成分としてＣａＯ０〜０．５モル
％、ＳｉＯ2 ０〜０．１モル％、Ｔａ2 Ｏ5 ０．０１〜
０．１モル％を含み、平均結晶粒径が７μｍ以下で、か
つ焼結後の密度が４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上である
Ｍｎ−Ｚｎフェライトや、副成分としてＣａＯ０．１〜
０．４モル％、ＳｉＯ2 ０．０１〜０．１モル％、Ｔａ
2 Ｏ5 ０．０１〜０．１モル％、ＴｉＯ2 ０．１〜１モ
ル％のうち少なくとも１種を含み、焼結後の密度が４．
６×１０3 ｋｇ／ｍ3 〜４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
るＭｎ−Ｚｎフェライトが好適である。
％、ＳｉＯ2 ０〜０．１モル％、Ｔａ2 Ｏ5 ０．０１〜
０．１モル％を含み、平均結晶粒径が７μｍ以下で、か
つ焼結後の密度が４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上である
Ｍｎ−Ｚｎフェライトや、副成分としてＣａＯ０．１〜
０．４モル％、ＳｉＯ2 ０．０１〜０．１モル％、Ｔａ
2 Ｏ5 ０．０１〜０．１モル％、ＴｉＯ2 ０．１〜１モ
ル％のうち少なくとも１種を含み、焼結後の密度が４．
６×１０3 ｋｇ／ｍ3 〜４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
るＭｎ−Ｚｎフェライトが好適である。
【００１２】
【作用】５００ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度の高周波で使用す
る低損失磁性材料においては、ヒステリシス損失と渦電
流損失の両者を抑制して磁心損失を低減することが必要
である。本発明においては、焼結後の密度を４．６×１
０3 ｋｇ／ｍ3 以上に規定することでヒステリシス損失
が抑制されるとともに、平均結晶粒径を７μｍ以下ある
いは焼結後の密度を４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 に規定す
ることで渦電流損失が抑制され、結果として高周波帯域
における低磁心損失が達成される。
る低損失磁性材料においては、ヒステリシス損失と渦電
流損失の両者を抑制して磁心損失を低減することが必要
である。本発明においては、焼結後の密度を４．６×１
０3 ｋｇ／ｍ3 以上に規定することでヒステリシス損失
が抑制されるとともに、平均結晶粒径を７μｍ以下ある
いは焼結後の密度を４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 に規定す
ることで渦電流損失が抑制され、結果として高周波帯域
における低磁心損失が達成される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を適用した実施例について、具
体的な実験結果をもとに詳細に説明する。
体的な実験結果をもとに詳細に説明する。
【００１４】実験例１ 先ず、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｎＯを主成分とし、副成
分としてＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 を添加し、これ
ら出発原料を表１に示す比率になるように秤量した後、
ボールミルを用いて１２時間混合した。
分としてＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 を添加し、これ
ら出発原料を表１に示す比率になるように秤量した後、
ボールミルを用いて１２時間混合した。
【００１５】
【表１】
【００１６】次に、これを空気中、１０００℃で３時
間、仮焼成した。これは、主に混合原料粒子間の固体反
応過程である。しかる後、ボールミルにて１２時間粉砕
し、ポリビニルアルコールを添加して造粒した。
間、仮焼成した。これは、主に混合原料粒子間の固体反
応過程である。しかる後、ボールミルにて１２時間粉砕
し、ポリビニルアルコールを添加して造粒した。
【００１７】次いで、これを１２０ＭＰａの圧力下で外
径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍにプレス成形し
た後、１１５０〜１２５０℃で４時間焼成（本焼結）し
て密度や平均結晶粒径の異なるＭｎ−Ｚｎフェライトを
得た。得られた各Ｍｎ−Ｚｎフェライトについて、密度
及び磁心損失を測定した。結果を表２に示す。
径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍにプレス成形し
た後、１１５０〜１２５０℃で４時間焼成（本焼結）し
て密度や平均結晶粒径の異なるＭｎ−Ｚｎフェライトを
得た。得られた各Ｍｎ−Ｚｎフェライトについて、密度
及び磁心損失を測定した。結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】なお、密度及び磁心損失の測定方法は次の
通りである。 密度 ：ＪＩＳ Ｃ２５６１ フェライト
磁心の材質性能試験方法７．８見掛密度の項において規
定される方法のうち、７．８．１液中でひょう量する方
法に準じて測定した。 磁心損失 ：電子材料工業会標準規格 パワー
用フェライト磁心の試験方法（ＥＭＡＳ−５００３）
「２．１コアロスの測定」において規定される波形記憶
装置法に準じて測定した。
通りである。 密度 ：ＪＩＳ Ｃ２５６１ フェライト
磁心の材質性能試験方法７．８見掛密度の項において規
定される方法のうち、７．８．１液中でひょう量する方
法に準じて測定した。 磁心損失 ：電子材料工業会標準規格 パワー
用フェライト磁心の試験方法（ＥＭＡＳ−５００３）
「２．１コアロスの測定」において規定される波形記憶
装置法に準じて測定した。
【００２０】この結果から、焼結後の密度を４．６×１
０3 ｋｇ／ｍ3 以上、かつ平均結晶粒径を７μｍ以下と
することによって、高周波における磁心損失が大幅に減
少することがわかる。
０3 ｋｇ／ｍ3 以上、かつ平均結晶粒径を７μｍ以下と
することによって、高周波における磁心損失が大幅に減
少することがわかる。
【００２１】実験例２ Ｆｅ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｎＯを主成分とし、副成分とし
てＴｉＯ2 、ＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 を添加し、
これら出発原料を表３に示す比率になるように秤量した
後、ボールミルを用いて１２時間混合した。
てＴｉＯ2 、ＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 を添加し、
これら出発原料を表３に示す比率になるように秤量した
後、ボールミルを用いて１２時間混合した。
【００２２】
【表３】
【００２３】各サンプルの副成分の範囲は、次のような
理由で定められている。ＣａＯ、ＳｉＯ2 は、所定の量
より少ないと結晶粒界の比抵抗が上がらず、渦電流損失
が増大する。また、これらが所定の量より多いと焼結時
に異常粒成長が起こり、磁心損失が増大する。Ｔａ2 Ｏ
5 は、所定の量より少ないと低温焼結したときに焼結密
度が上がらず、磁心損失が増大する。逆に所定の量より
多いと、焼結時に異常粒成長が起こり、やはり磁心損失
が増大する。ＴｉＯ2 は、所定の量より少ないと、結晶
粒内の比抵抗を高める効果がなくなる。また、所定の量
より多いと焼結時に異常粒成長が起こり、磁心損失が増
大する。
理由で定められている。ＣａＯ、ＳｉＯ2 は、所定の量
より少ないと結晶粒界の比抵抗が上がらず、渦電流損失
が増大する。また、これらが所定の量より多いと焼結時
に異常粒成長が起こり、磁心損失が増大する。Ｔａ2 Ｏ
5 は、所定の量より少ないと低温焼結したときに焼結密
度が上がらず、磁心損失が増大する。逆に所定の量より
多いと、焼結時に異常粒成長が起こり、やはり磁心損失
が増大する。ＴｉＯ2 は、所定の量より少ないと、結晶
粒内の比抵抗を高める効果がなくなる。また、所定の量
より多いと焼結時に異常粒成長が起こり、磁心損失が増
大する。
【００２４】次に、これを空気中、１０００℃で３時
間、仮焼成した後、ボールミルにて１２時間粉砕し、ポ
リビニルアルコールを添加して造粒した。次いで、これ
を１２０ＭＰａの圧力下で外径３０ｍｍ、内径２０ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍにプレス成形した後、表４に示す焼結条
件で４時間焼成（本焼結）して密度の異なるＭｎ−Ｚｎ
フェライトを得た。
間、仮焼成した後、ボールミルにて１２時間粉砕し、ポ
リビニルアルコールを添加して造粒した。次いで、これ
を１２０ＭＰａの圧力下で外径３０ｍｍ、内径２０ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍにプレス成形した後、表４に示す焼結条
件で４時間焼成（本焼結）して密度の異なるＭｎ−Ｚｎ
フェライトを得た。
【００２５】得られた各Ｍｎ−Ｚｎフェライトについ
て、密度及び磁心損失を測定した。結果を表４に示す。
て、密度及び磁心損失を測定した。結果を表４に示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】この測定結果からわかるように、焼結密度
を４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 〜４．８×１０3 ｋｇ／ｍ
3 としたものは、高周波においてヒステリシス損失と渦
電流損失が最も効果的に低減されるのに対して、焼結密
度４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3以下のものは、結晶粒径が
小さいため、渦電流損失は低減されるが、ヒステリシス
損失は大幅に増大し、結果として磁心損失は低減されて
いない。また、焼結密度４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上
のものは、ヒステリシス損失はやや減少するが、渦電流
損失が大幅に増加し、結果として磁心損失は低減されて
いない。
を４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 〜４．８×１０3 ｋｇ／ｍ
3 としたものは、高周波においてヒステリシス損失と渦
電流損失が最も効果的に低減されるのに対して、焼結密
度４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3以下のものは、結晶粒径が
小さいため、渦電流損失は低減されるが、ヒステリシス
損失は大幅に増大し、結果として磁心損失は低減されて
いない。また、焼結密度４．８×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上
のものは、ヒステリシス損失はやや減少するが、渦電流
損失が大幅に増加し、結果として磁心損失は低減されて
いない。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の低損失磁性材料においては、焼結後の密度や平均結
晶粒径を適正なものとしているので、ヒステリシス損失
及び渦電流損失を抑制することができ、高周波（５００
ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）における磁心損失を大幅に低減する
ことが可能である。
明の低損失磁性材料においては、焼結後の密度や平均結
晶粒径を適正なものとしているので、ヒステリシス損失
及び渦電流損失を抑制することができ、高周波（５００
ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）における磁心損失を大幅に低減する
ことが可能である。
【００２９】したがって、スイッチング電源に用いられ
るコンバータトランス等を高周波化によって小型化で
き、製造コストが低減される他、携帯用の電子機器の電
源として非常に有用なものとなる。また、電源の効率が
向上するので、電力を節約することができるという効果
も得られる。
るコンバータトランス等を高周波化によって小型化で
き、製造コストが低減される他、携帯用の電子機器の電
源として非常に有用なものとなる。また、電源の効率が
向上するので、電力を節約することができるという効果
も得られる。
Claims (3)
- 【請求項１】 動作周波数帯域が５００ｋＨｚ〜２ＭＨ
ｚである低損失磁性材料において、 酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化マンガンを主成分とし、焼結
後の密度が４．６×１０3 ｋｇ／ｍ3 以上であることを
特徴とする低損失磁性材料。 - 【請求項２】 平均結晶粒径が７μｍ以下であることを
特徴とする請求項１記載の低損失磁性材料。 - 【請求項３】 焼結後の密度が４．６×１０3 〜４．８
×１０3 ｋｇ／ｍ3 であることを特徴とする請求項１記
載の低損失磁性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10537192A JP3438231B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 低損失磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10537192A JP3438231B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 低損失磁性材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283222A true JPH05283222A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3438231B2 JP3438231B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=14405846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10537192A Expired - Fee Related JP3438231B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 低損失磁性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438231B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP10537192A patent/JP3438231B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3438231B2 (ja) | 2003-08-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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