JPH05335132A

JPH05335132A - 酸化物磁性体材料

Info

Publication number: JPH05335132A
Application number: JP4140226A
Authority: JP
Inventors: Shinya Matsutani; 伸哉松谷; Osamu Inoue; 修井上; Koichi Kugimiya; 公一釘宮
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】高周波帯域（１ＭＨｚ程度）において、磁気
損失が少なく、かつ磁気損失が最低となる温度が６０〜
８０℃である磁性体材料、および低発熱・高効率で熱暴
走しにくいスイッチング電源を提供する。【構成】主組成がＦｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯを含むＭ
ｎＺｎ系フェライトに、副成分として少なくとも特定量
のＣａＯおよびＳｉＯ₂を添加し、これにさらに特定量
のＴａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｇａ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、
Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｌ ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＭｏＯ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｗ
Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂より選ばれた少なく
とも１種類以上を含有しかつ、特定量の希土類金属
（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）の酸化物を
少なくとも１種類以上を複合添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インダクタンス部品、
電源用トランスコア等に用いられる酸化物磁性体材料に
関し、特に高周波特性に優れた低損失ＭｎＺｎフェライ
ト磁性体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のエレクトロニクス技術の発展にと
もなう機器の小型化・高密度化により、使用周波数の高
周波化が進んでいる。例えばスイッチング電源トランス
磁芯その他に用いられる磁性材料においても、高周波化
への対応が必要とされ、特に小型化した場合の発熱を防
止するために、高周波において低損失であることが要求
されている。

【０００３】例えば磁芯材料等に用いられる磁性体材料
には、大きく分けて金属系材料と酸化物フェライト系材
料がある。金属系の材料は、飽和磁束密度・透磁率とも
高いという長所があるが、電気抵抗率が１０^-6〜１０^-4
Ω・ｃｍ程度と低いため、高周波においては渦電流損失
が増大するという欠点があった。この欠点を補うため
に、箔状に加工し絶縁体をはさんでロール状に巻いたも
のも作られているが、薄体化には約１５μｍ程度と限界
があり、また複雑形状のものが作りにくい、高コストで
あるといった欠点がある。このため１００ＫＨｚ程度の
周波数帯域までしか使用不可能であった。

【０００４】一方フェライト系材料は、飽和磁束密度は
金属系材料の１／２程度と低い。しかしながら電気抵抗
率は、通常用いられているＭｎＺｎ系のもので１Ω・ｃ
ｍ程度と、金属系材料に比べてはるかに高く、また、Ｃ
ａＯやＳｉＯ₂等の添加物を用いる事により電気抵抗率
をさらに１０〜数百Ω・ｃｍ程度まで高める事ができ、
渦電流損失が高周波数まで比較的小さく、特別な工夫を
する事なく使用可能である。また複雑形状のものも容易
に作れ、かつ低コストであるといった利点を持つ。この
ため、例えば１００ＫＨｚ以上のスイッチング周波数で
の電源用トランス磁芯材料としてはこのフェライト系の
材料が一般に用いられていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフェライト系材料といえども、５００ＫＨｚ以上に
なると渦電流損失が増大して使用することができないと
いう課題がある。また、磁気損失の温度係数が室温付近
で正であると、例えば電源用トランス磁芯材料に適用し
た場合では、実使用時にトランスが磁気損失により発熱
し、そのために温度が上昇し、温度上昇に伴いさらに磁
気損失が増大して発熱が大きくなる事を繰り返し、熱暴
走を起こす危険性がある。このため、実際に使用する６
０〜８０℃付近の温度で、磁気損失が最小となるような
温度特性を持つ事が要求される。ところが低磁気損失の
材料は、一般に磁気損失最小温度が室温付近にあって熱
暴走を起こしやすく、また一方磁気損失最小温度が６０
℃以上にあるような材料は、全体的に損失が大きいとい
う問題点があり、低磁気損失で同時に温度特性も良い材
料としては、満足するものが得られていないという課題
があった。また、低損失材は一般に透磁率が低く、高透
磁率を実現することも課題であった。

【０００６】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、高透磁率で、磁気損失の温度特性に優れ、磁気損
失の低い磁性体材料を提供する事を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の酸化物磁性体材料は、主組成として、Ｆｅ
₂Ｏ₃を５３ｍｏｌ％以上５７ｍｏｌ％以下、ＺｎＯを３
ｍｏｌ％以上９ｍｏｌ％以下、残部はＭｎＯよりなり、
副成分として０．０５重量％以上０．３重量％以下のＣ
ａＯと、０．００５重量％以上０．０５重量％のＳｉＯ
₂と、０．０１重量％以上０．２重量％以下の、Ｔａ₂Ｏ
₅、ＺｒＯ₂、Ｇａ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｓｂ
₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＭｏＯ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｗ
Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂および０．０５重量％以上０．
５重量％以下のＴｉＯ₂より選ばれた少なくとも１種類
以上を含有しかつ、０．００５重量％以上０．２重量％
以下の希土類金属（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕ）の酸化物を少なくとも１種類以上を含有する
焼結体であるという構成を備えたものである。

【０００８】

【作用】本発明は、磁気損失の絶対値を減少する、損失
の温度特性を制御する、電気抵抗値を増大し渦電流損失
を低下する要請を満足した酸化物磁性体材料である。

【０００９】本発明において、ＭｎＺｎ系フェライトの
主組成を限定する理由は、磁気損失の絶対値を減少させ
るとともに、損失の温度特性を制御する必要性からであ
る。

【００１０】Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｇａ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、
Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＭｏＯ₃、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂の添加物
の役割は、上記ＭｎＺｎ系フェライトの組成範囲内で、
主に電気抵抗値を増大させ、渦電流損失を低下させるも
のである。添加量の下限は、磁気損失低下の効果が表れ
るのに必要な最低限度である。一方上限を設定する理由
は、添加量が増加し過ぎると透磁率の低下等を招き、磁
気損失を増大させるためである。

【００１１】希土類金属（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）の酸化物の役割は、理由は定かではな
いが特定添加量範囲内で、損失およびその温度特性を損
なう事なく、高透磁率を実現できる。添加量の下限は、
透磁率増加の効果が表れるのに必要な最低限度である。
一方上限を設定する理由は、添加量が増加し過ぎると、
磁気損失を増大させるためである。

【００１２】これらの添加物は、一種類のみの単独添加
でも効果が無くはないが、ＣａＯおよびＳｉＯ₂との同
時添加で、より磁気損失を低下させる。また、５種類以
上の複合添加でも、添加上限を越えなければ、無添加の
場合に比べてはるかに磁気損失を低下させる事ができ
る。さらに本発明であげた以外の添加物を加えても、そ
の量が特に多くない限り差し支えない。

【００１３】

【実施例】本発明の酸化物磁性体材料の組成上の特徴
は、主組成で磁気損失の温度特性をほぼきめ、その主組
成に効果的な上記副成分を複合添加することで、磁気損
失の絶対値を低減させると同時に、磁性体材料の電気抵
抗値を上昇させ渦電流に起因する損失も低下することに
ある。

【００１４】しかしながら、主組成の変化は温度特性の
みに影響するのではなく、磁気損失の絶対値にも影響を
与える。損失低減の効果のある添加物を用いたとして
も、主組成が異なれば、全体的に高磁気損失となり、そ
の効果が充分発揮されない。また、主組成によっては、
同じ添加物を用いたとしても、その効果が全く表れない
場合もある。従って前記した条件、すなわち主組成およ
び副成分の各材料および組成を満足することが重要であ
る。

【００１５】ＭｎＺｎ系フェライトの磁気損失が特定の
温度で極小を持つ理由は、透磁率が温度特性を持つため
とされている。ＭｎＺｎ系フェライトの透磁率の温度変
化を測定すると、一般に２つの極大が現れる。１つはキ
ュリー温度直下の極大で、ホプキンソン効果によるプラ
イマリーピークと呼ぶ。他の１つは室温付近で極大を持
ち、セカンダリーピークと呼ぶ。このセカンダリーピー
クの温度は、結晶磁気異方性定数Ｋ₁の符号が変わるＫ₁
＝０の所にあり、Ｆｅ²⁺量で制御することができる。こ
のセカンダリーピークの現われる温度で、損失が極小に
なると言われていた。

【００１６】ところが実際に検討してみると、損失が極
小になる温度はセカンダリーピークの現われる温度とは
必ずしも一致せず、実際は数１０℃程度低温側となる事
が多い事が確認できた。また、このずれは、ＭｎＺｎ系
フェライトの組成や測定周波数によって異なり、周波数
をＭＨｚ域にまで増加させると、さらに低温側に移動す
る場合がある。従って、従来までの比較的低周波数にお
ける、セカンダリーピークの温度の測定のみでは、磁気
損失が極小となる温度は推定不可能である。

【００１７】そこで組成比の異なるＭｎＺｎ系フェライ
トを実際に作製し、組成比の効果を詳細に検討した結
果、本発明の酸化物磁性体材料は１００ＫＨｚ〜数ＭＨ
ｚでも６０〜８０℃以上で損失極小温度を持ち、かつ低
磁気損失なフェライトにする事ができる事を確認した。

【００１８】１ＭＨｚ付近で低磁気損失となる電気抵抗
率は、直流抵抗率が、１００〜１ＫΩ・ｃｍ程度、交流
抵抗率（１ＭＨｚ）が５０Ω・ｃｍ以上は必要である。

【００１９】透磁率は、電源回路方式によって異なる
が、励磁電流を下げることが出来るため、銅損を低減で
き全損失としては有利な事が多い。

【００２０】また平均結晶粒径を４μｍ以下にする事に
より、さらに低磁気損失の材料とする事ができる。結晶
粒径４μｍ以下が好ましい理由は、これ以上では損失が
増大する為である。結晶粒径の効果の理由は明確ではな
いが、粒界層増加による高電気抵抗化とともに、高周波
でのフェライト内を流れる渦電流の経路を短くし、さら
に磁壁数を変化させる事により、渦電流損失が低減する
ものと考えられる。

【００２１】また、焼結体の相対密度を８０％以上とす
る事により、さらに低磁気損失の材料とする事ができ
る。焼結密度が低いと、実効断面積が減少するために損
失が増大するものと考えられる。

【００２２】本発明のＭｎＺｎ系フェライト材料は、使
用周波数がＭＨｚ帯域であっても、高透磁率で、６０〜
８０℃の磁気損失極小温度を持ち、かつ超低磁気損失を
示す。従って、本材料を磁気コアとして用いた、スイッ
チング周波数が１００ＫＨｚ〜２ＭＨｚのスイッチング
電源は、小型・高効率で、熱暴走する危険性が低い。

【００２３】以下実施例によって本発明を説明する。（実施例１）出発原料に純度９９．５％のα−Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＭｎＣＯ₃、ＺｎＯの各粉末を用いた。これらの
粉末を、（表１）の組成比となり、合計重量が３００ｇ
となるようにそれぞれ秤量し、ボールミルにて湿式１０
時間混合粉砕し、乾燥させた。これらの混合粉末を８０
０℃で２時間空気中で仮焼した後、ＣａＯが０．１重量
％、ＳｉＯ₂が０．０２重量％、ＧｅＯ₂が０．１重量
％、Ｌａ₂Ｏ₃が０．０５重量％となるように、ＣａＣＯ
₃とＳｉＯ₂とＧｅＯ₂とＬａ₂Ｏ₃を添加し、再度ボール
ミルにて１０時間、湿式混合粉砕して乾燥させ、仮焼粉
末とした。

【００２４】これらの仮焼粉末に、ポリビニルアルコー
ルの５重量％水溶液を１０重量％加え、３０＃のふるい
を通過させて造粒した。これらの造粒粉を一軸金型成形
し、この成形体を５００℃で１時間、空気中でバインダ
アウトした後、１２００℃で焼成した。昇温時および最
高温保持時はＯ₂雰囲気制御し、冷却時窒素中の雰囲気
下とした。焼成時間及び成形時の圧力は、焼結体の平均
結晶粒径が４μｍ以下、焼結体密度が約４．３〜４．６
ｇ/ｃｍ³の範囲内に入るように変化させた。得られた焼
結体より、外径２０ｍｍ、内径１４ｍｍ、厚さ３ｍｍの
リング状試料を切り出し、１ＭＨｚ・５０ｍＴにおける
磁気損失を、２０℃〜１２０℃の間で２０℃きざみで測
定した。磁気損失および透磁率の測定方法はリング状フ
ェライトコアに絶縁テープを一層巻いた後、線径０．２
６ｍｍφの絶縁導線を全周にわたって一層巻いた試料を
準備し、交流Ｂ−Ｈカーブ・トレーサーを用いて測定し
た。結果を（表１）に示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】（表１）より明らかなように、Ｆｅ₂Ｏ₃が
５３〜５７ｍｏｌ％、ＺｎＯが３〜９ｍｏｌ％、残部は
ＭｎＯの時、６０〜８０℃以上で損失の極小温度をと
り、かつ損失が６００ＫＷ/ｍ³以下と低損失であった。
さらに、Ｆｅ₂Ｏ₃が５４〜５６ｍｏｌ％、ＺｎＯが４〜
８ｍｏｌ％、残部はＭｎＯの時、損失は４００ＫＷ/ｍ³
以下と超低損失となった。

【００２７】（実施例２）実施例１と同様の方法で、組
成比がＦｅ₂Ｏ₃＝５４ｍｏｌ％、ＭｎＯ＝３７．５ｍｏ
ｌ％、ＺｎＯ＝８．５ｍｏｌ％となり、合計重量が３０
０ｇとなるようにそれぞれの粉体を秤量し、ボールミル
にて湿式１０時間混合粉砕し、乾燥させた。この混合粉
末を８００℃で２時間空気中で仮焼した後、ＣａＯとＳ
ｉＯ₂が（表２）の量となるように、ＣａＣＯ₃とＳｉＯ
₂を添加し、再度ボールミルにて１０時間、湿式混合粉
砕して乾燥させ、仮焼粉末とした。

【００２８】これらの仮焼粉末より、実施例１と同様の
方法で焼結体を作製した。また同様に、ＧｅＯ₂が０．
０５重量％、ＣａＯとＳｉＯ₂が（表４）の量となるよ
うに、ＧｅＯ₂，ＣａＣＯ₃およびＳｉＯ₂を添加した焼
結体を作製した。また同様に、ＧｅＯ₂が０．０５重量
％、Ｌａ₂Ｏ₃が０．０５重量％、ＣａＯとＳｉＯ₂が
（表６）の量となるように、ＧｅＯ₂，Ｌａ₂Ｏ₃、Ｃａ
ＣＯ₃およびＳｉＯ₂を添加した焼結体を作製した。

【００２９】これらの焼結体より、実施例１と同様に外
径２０ｍｍ、内径１４ｍｍ、厚さ３ｍｍのリング状試料
を切り出し、同じ条件で磁気損失の温度依存性、透磁率
を測定した。その結果、損失はいずれの試料において
も、６０℃で極小値を示した。この極小損失値を（表
２）（表４）および（表６）に、透磁率を（表３）（表
５）および（表７）に示した。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【表６】

【００３５】

【表７】

【００３６】比較例の（表２）（表３）（表４）および
（表５）と実施例の（表６）および（表７）を比較する
と明らかなように、ＣａＯとＳｉＯ₂量のあらゆる組合
せに対して、さらにＧｅＯ₂を添加したものはより低損
失化した。そこにさらに、Ｌａ₂Ｏ₃を添加すると損失の
変化が少なく透磁率は増大した。もともと損失の低い、
０．０５≦ＣａＯ≦０．３重量％、０．００５≦ＳｉＯ
₂≦０．０５ｗｔ％の範囲内に対するＧｅＯ₂かつＬａ₂
Ｏ₃の添加は、損失の絶対値が４００以下でかつ透磁率
は２０００以上と最も効果的であった。

【００３７】（実施例３）実施例２と同様の方法で、Ｃ
ａＯが０．１重量％、ＳｉＯ₂が０．０２重量％、Ｌａ₂
Ｏ₃が０．０５重量％となり、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｇａ
₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｈｆ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂、ＭｏＯ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、
ＳｎＯ₂が（表８）の量となるように、ＣａＣＯ₃および
それぞれの金属酸化物を添加した焼結体を作製した。

【００３８】また、同様に、ＣａＯが０．１重量％、Ｓ
ｉＯ₂が０．０２重量％、ＧｅＯ₂が０．１重量％とな
り、希土類金属（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌ
ｕ）の酸化物が（表１０）の量にとなるように、ＣａＣ
Ｏ₃およびそれぞれの金属酸化物を添加した焼結体を作
製した。

【００３９】また、同様に、ＣａＯが０．１重量％、Ｓ
ｉＯ₂が０．０２重量％、ＧｅＯ₂とＬａ₂Ｏ₃が（表１
２）の量となるように、ＧｅＯ₂，Ｌａ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃
およびＳｉＯ₂を添加した焼結体を作製した。

【００４０】得られた焼結体より、切り出したリング状
試料について、実施例２と同じ条件で磁気損失の温度依
存性を測定したところ、損失はいずれの試料において
も、やはり６０℃で極小値を示した。この極小損失値お
よび透磁率を（表８）（表９）（表１０）（表１１）
（表１２）および（表１３）に示した。

【００４１】

【表８】

【００４２】

【表９】

【００４３】

【表１０】

【００４４】

【表１１】

【００４５】

【表１２】

【００４６】

【表１３】

【００４７】（表８）および（表９）より明らかなよう
に、ＣａＯとＳｉＯ₂とＬａ₂Ｏ₃のみの添加に比べ、さ
らにＴａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｇａ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｃｒ
₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｏＯ
₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂を複合して添
加したものは、特定の添加範囲内でより低損失化し、最
低損失値はＧｅＯ₂ ＝０．０５重量％添加で２６０Ｋ
Ｗ/ｍ³と超低損失であった。

【００４８】また、（表１０）および（表１１）より明
らかなように、ＣａＯとＳｉＯ₂とＧｅＯ₂のみの添加に
比べ、さらに特定量の希土類金属（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）の酸化物を複合して添加したも
のは、特定の添加範囲内で損失値の変化が少なく透磁率
のみ増大した。最高透磁率はＴｂ₄Ｏ₇＝０．０５重量％
添加で２３１０と高透磁率であった。

【００４９】また、（表１１）および（表１２）より明
らかなように、ＣａＯとＳｉＯ₂のみの添加に比べ、さ
らに０．０１≦ＧｅＯ₂≦０．２重量％、０．００５≦
Ｌａ₂Ｏ₃≦０．２重量％の範囲で、損失値４００以下か
つ透磁率１８００以上と、低損失でかつ高透磁率を同時
に実現しているとが分かる。また、その他のＴａ₂Ｏ₅、
ＺｒＯ₂、Ｇａ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｏＯ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｗ
Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂の少なくとも１つと、さらに特
定量の希土類金属（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕ）の酸化物の少なくとも１つの組合せでも同様
に低損失でかつ高透磁率を実現している。

【００５０】（実施例４）実施例２と同様の方法で、組
成比がＦｅ₂Ｏ₃＝５５ｍｏｌ％、ＭｎＯ＝３９ｍｏｌ
％、ＺｎＯ＝６ｍｏｌ％となり、ＣａＯを０．１重量
％、ＳｉＯ₂を０．０２重量％、ＧｅＯ₂を０．０５重量
％およびＬａ₂Ｏ₃を（表１４）の重量％となる比率で添
加した仮焼粉末を用意した。これらの仮焼粉末に、ポリ
ビニルアルコールの５重量％水溶液を１０重量％加え、
３０＃のふるいを通過させて造粒し、（表１４）に示す
圧力で一軸金型成形した。この成形体を実施例２と同じ
方法で１２００℃で、（表１４）に示す時間焼成し、焼
結体を得た。

【００５１】得られた焼結体より、外径２０ｍｍ、内径
１４ｍｍ、厚さ３ｍｍのリング状試料を切り出し、その
重量を測定することにより密度を求め、磁気損失および
透磁率は１ＭＨｚ・５０ｍＴにおいて、極小損失温度６
０℃で測定した。

【００５２】また、焼結体破断面の電子顕微鏡観察によ
り、焼結体の平均結晶粒径を測定した。結果を（表１
４）に示した。

【００５３】

【表１４】

【００５４】（表１４）より明かなように、ＣａＯを
０．１重量％、ＳｉＯ₂を０．０２重量％、ＧｅＯ₂を
０．０５重量％で、特に０．００５≦Ｌａ₂Ｏ₃≦０．２
ｗｔ％の範囲内にあり、平均粒子径が４μｍ以下の時
に、超低損失、高透磁率を実現できる事が分かる。平均
結晶粒径が、４μｍ以下である事により、高周波でのフ
ェライト内を流れる渦電流の経路を短くすると同時に、
磁壁数が変化するため渦電流損失が低減されたと考えら
れる。また、密度４．０ｇ/ｃｍ³（体積密度８０％）以
上が好ましい。焼結密度が低いと、実効断面積が減少す
るために損失が増大する。

【００５５】（実施例５）実施例２と同様の方法で、組
成比がＦｅ₂Ｏ₃＝５５．５ｍｏｌ％、ＭｎＯ＝３９ｍｏ
ｌ％、ＺｎＯ＝５．５ｍｏｌ％となり、ＣａＯを０．１
重量％、ＳｉＯ₂を０．０２重量％、Ｉｎ₂Ｏ₃を０．０
５重量％、Ｌａ₂Ｏ₃を０．０５重量％となる比率で添加
した仮焼粉末を用意し、焼結体Ａを作製した。

【００５６】また、実施例２と同様の方法で、組成比が
Ｆｅ₂Ｏ₃＝５５．５ｍｏｌ％、ＭｎＯ＝３９ｍｏｌ％、
ＺｎＯ＝５．５ｍｏｌ％となり、ＣａＯを０．１重量
％、ＳｉＯ₂を０．０２重量％、Ｉｎ₂Ｏ₃を０．０５重
量％となる比率で添加した仮焼粉末を用意し、焼結体Ｂ
を作製した。

【００５７】また、実施例２と同様の方法で、組成比が
Ｆｅ₂Ｏ₃＝５２ｍｏｌ％、ＭｎＯ＝３８ｍｏｌ％、Ｚｎ
Ｏ＝１０ｍｏｌ％となり、ＣａＯを０．１重量％、Ｓｉ
Ｏ₂を０．０２重量％、Ｉｎ₂Ｏ₃を０．０５重量％、Ｌ
ａ₂Ｏ₃を０．０３重量％となる比率で添加した仮焼粉末
を用意し、実施例２と同じ方法で焼結体Ｃを作製した。

【００５８】焼結体Ａは、６０℃で損失極小温度を持
ち、損失値２３０（kW/m³）、透磁率２２５０の本開発
品の超低損失材、高透磁率サンプルであり、焼結体Ｂ
は、６０℃損失極小温度を持ち損失値は２３０である
が、透磁率が１１００の材料である。焼結体Ｃは、６０
℃で損失極小温度を持ち損失値８４０透磁率１６００で
ある。

【００５９】これらの焼結体より、それぞれＥ型コアを
切り出し、これを用いてフォワード方式のスイッチング
電源回路を試作し、損失にあたる温度上昇を評価した。
一定の軽負荷条件下で、周波数、磁芯磁束密度にたいす
る磁芯の温度上昇（銅損も含まれる）について測定し
た。結果を（表１５）に示した。

【００６０】

【表１５】

【００６１】（表１５）より明らかなように、トランス
の磁芯損失による温度上昇許容値を２５℃見込んだ場
合、焼結体Ｂ、Ｃを用いた電源は温度上昇が大きく、あ
まり高周波では使用できないことが分かる。これに対し
て、開発したフェライト材料Ａを用いた電源は、温度上
昇が少ない。

【００６２】これは、用いた材料が超低損失で高透磁率
でかつ温度特性が良好なためである。従って、開発した
フェライト材料Ａを用いたスイッチング周波数が１００
ＫＨｚ〜２ＭＨｚの電源は、発熱が少なく高効率で、熱
暴走する危険性が低い。

【００６３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、主組成と
して５３≦Ｆｅ₂Ｏ₃≦５７ｍｏｌ％３≦ＺｎＯ≦９ｍｏｌ％残部はＭｎＯよりなり、副成分として０．０５≦ＣａＯ
≦０．３重量％、０．００５≦ＳｉＯ₂≦０．０５重量
％の範囲のＣａＯおよびＳｉＯ₂は必ず含み、０．０１
≦Ｔａ₂Ｏ₅≦０．２重量％、０．０１≦ＺｒＯ₂≦０．
２重量％、０．０１≦Ｇａ₂Ｏ₃≦０．２重量％、０．０
１≦ＧｅＯ₂≦０．２重量％、０．０１≦Ｃｒ₂Ｏ₃≦
０．２重量％、０．０１≦Ｓｂ₂Ｏ₃≦０．２重量％、
０．０１≦Ａｌ₂Ｏ₃≦０．２重量％、０．０１≦ＨｆＯ
₂≦０．２重量％、０．０１≦ＭｏＯ₃≦０．２重量％、
０．０１≦Ｉｎ₂Ｏ₃≦０．２重量％、０．０１≦ＷＯ₃
≦０．２重量％、０．０１≦Ｂｉ₂Ｏ₃≦０．２重量％、
０．０１≦ＳｎＯ₂≦０．２重量％、０．０５≦ＴｉＯ₂
≦０．５重量％、より、選ばれた少なくとも１種類以上
を含有し、かつ、０．００５重量％以上０．２重量％以
下の希土類金属（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌ
ｕ）の酸化物を少なくとも１種類以上を含有する酸化物
磁性体材料であるため、従来にない低磁気損失でかつ温
度特性に優れた材料であり、これを用いて作製されたス
イッチング電源は、小型・低発熱・高効率で、温度暴走
の危険性の少ないものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主組成として５３≦Ｆｅ₂Ｏ₃≦５７ｍｏｌ％３≦ＺｎＯ≦９ｍｏｌ％残部はＭｎＯよりなり、副成分として０．０５≦ＣａＯ
≦０．３重量％、０．００５≦ＳｉＯ₂≦０．０５重量
％の範囲のＣａＯおよびＳｉＯ₂は必ず含み、０．０１
≦Ｔａ₂Ｏ₅≦０．２重量％、０．０１≦ＺｒＯ₂≦０．
２重量％、０．０１≦Ｇａ₂Ｏ₃≦０．２重量％、０．０
１≦ＧｅＯ₂≦０．２重量％、０．０１≦Ｃｒ₂Ｏ₃≦
０．２重量％、０．０１≦Ｓｂ₂Ｏ₃≦０．２重量％、
０．０１≦Ａｌ₂Ｏ₃≦０．２重量％、０．０１≦ＨｆＯ
₂≦０．２重量％、０．０１≦ＭｏＯ₃≦０．２重量％、
０．０１≦Ｉｎ₂Ｏ₃≦０．２重量％、０．０１≦ＷＯ₃
≦０．２重量％、０．０１≦Ｂｉ₂Ｏ₃≦０．２重量％、
０．０１≦ＳｎＯ₂≦０．２重量％、０．０５≦ＴｉＯ₂
≦０．５重量％、より、選ばれた少なくとも１種類以上
を含有し、かつ、０．００５重量％以上０．２重量％以
下の希土類金属（Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌ
ｕ）の酸化物を少なくとも１種類以上を含有する焼結体
である事を特徴とする酸化物磁性体材料。
【請求項２】焼結体の平均結晶粒径が、４μｍ以下であ
る請求項１に記載の酸化物磁性体材料。
【請求項３】焼結体の相対密度が８０％以上である請求
項１に記載の酸化物磁性体材料。