JPH0669019A - 高周波電源用磁気素子 - Google Patents
高周波電源用磁気素子Info
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- JPH0669019A JPH0669019A JP4232775A JP23277592A JPH0669019A JP H0669019 A JPH0669019 A JP H0669019A JP 4232775 A JP4232775 A JP 4232775A JP 23277592 A JP23277592 A JP 23277592A JP H0669019 A JPH0669019 A JP H0669019A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で低損失かつ
直流磁界を印加しても低損失性を消失しない高周波電源
用磁気素子を提供することを目的とする。 【構成】 パーミンバフェライトで知られる鉄過剰のＮ
ｉ―Ｚｎ―Ｃｏ系フェライト材料で形成した磁気素子
を、１００℃以上、該磁気素子のキュリー温度をＴｃ
（℃）とするとき、Ｔｃ＋１００℃以下の温度で加熱
（熱処理）すると同時に、該磁気素子のＢ―Ｈ曲線のメ
ジャーループにおける保持力（Ｈｃ）以上の大きさに相
当する直流磁界を印加し、直流磁界の印加時期を、加熱
開始から１００℃以上の冷却領域までの間の任意の期間
とした。
直流磁界を印加しても低損失性を消失しない高周波電源
用磁気素子を提供することを目的とする。 【構成】 パーミンバフェライトで知られる鉄過剰のＮ
ｉ―Ｚｎ―Ｃｏ系フェライト材料で形成した磁気素子
を、１００℃以上、該磁気素子のキュリー温度をＴｃ
（℃）とするとき、Ｔｃ＋１００℃以下の温度で加熱
（熱処理）すると同時に、該磁気素子のＢ―Ｈ曲線のメ
ジャーループにおける保持力（Ｈｃ）以上の大きさに相
当する直流磁界を印加し、直流磁界の印加時期を、加熱
開始から１００℃以上の冷却領域までの間の任意の期間
とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１ＭＨｚ以上の高周波
における共振型スイッチング電源装置等に用いられるト
ランスなどの磁気素子用として有効な、高比抵抗かつ低
磁気損失を有する酸化物磁性材料、特にその高周波磁気
特性の改良に関するものであり、それを用いた高周波で
動作させる共振型スイッチング電源装置、ＤＣ―ＤＣコ
ンバーターに関するものである。
における共振型スイッチング電源装置等に用いられるト
ランスなどの磁気素子用として有効な、高比抵抗かつ低
磁気損失を有する酸化物磁性材料、特にその高周波磁気
特性の改良に関するものであり、それを用いた高周波で
動作させる共振型スイッチング電源装置、ＤＣ―ＤＣコ
ンバーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高周波スイッチング電源用トラン
スは、軽薄短小化が進み、それを実現する為の手段とし
ては、動作周波数の高周波化が最も有効であるとされて
いる。この様な高周波動作に適した磁性材料としては、
当該高周波帯域で優れた磁気特性すなわち低損失である
事が必要とされる。従来、１ＭＨｚ以下の高周波スイッ
チング電源トランス用材料としては、Ｍｎ―Ｚｎ系酸化
物磁性材料いわゆるＭｎ―Ｚｎフェライトを用いること
が一般的であった。しかし、１ＭＨｚ以上の高周波で動
作させる場合には、磁気損失が大きく実用的でなかっ
た。また、Ｆｅ2Ｏ3の組成範囲が５０モル％未満のいわ
ゆる鉄不足系のＮｉ―Ｚｎフェライトを用いて、１ＭＨ
ｚ以上の高い周波数帯域での検討は行なわれているが、
磁気特性が悪いため、電源用材料として充分な性能を発
揮できなかった。また、パーミンバフェライトとして知
られるＦｅ2Ｏ3の組成範囲が５０モル％以上のＮｉ―Ｚ
ｎ―Ｃｏフェライトは、Ｂ―Ｈ曲線の原点付近に狭いウ
エスト（くびれ）を有する特有のヒステリシスループを
備えた材料であり、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、
磁気損失が小さく有効な材料であるが、一旦直流磁界が
かかると低損失性が完全に失なわれるという重大な欠点
を有するために、電源用トランス材料として検討される
ことはなかった。このパーミンバフェライトの低磁気損
失性を有効に利用するための、電源用磁気素子の高周波
で動作させる方法が、特開平３―３３０７号に開示され
ている。これは、要約すると、低損失性を永久に失う臨
界磁界のしきい値を超えない範囲で動作させる方法であ
る。
スは、軽薄短小化が進み、それを実現する為の手段とし
ては、動作周波数の高周波化が最も有効であるとされて
いる。この様な高周波動作に適した磁性材料としては、
当該高周波帯域で優れた磁気特性すなわち低損失である
事が必要とされる。従来、１ＭＨｚ以下の高周波スイッ
チング電源トランス用材料としては、Ｍｎ―Ｚｎ系酸化
物磁性材料いわゆるＭｎ―Ｚｎフェライトを用いること
が一般的であった。しかし、１ＭＨｚ以上の高周波で動
作させる場合には、磁気損失が大きく実用的でなかっ
た。また、Ｆｅ2Ｏ3の組成範囲が５０モル％未満のいわ
ゆる鉄不足系のＮｉ―Ｚｎフェライトを用いて、１ＭＨ
ｚ以上の高い周波数帯域での検討は行なわれているが、
磁気特性が悪いため、電源用材料として充分な性能を発
揮できなかった。また、パーミンバフェライトとして知
られるＦｅ2Ｏ3の組成範囲が５０モル％以上のＮｉ―Ｚ
ｎ―Ｃｏフェライトは、Ｂ―Ｈ曲線の原点付近に狭いウ
エスト（くびれ）を有する特有のヒステリシスループを
備えた材料であり、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、
磁気損失が小さく有効な材料であるが、一旦直流磁界が
かかると低損失性が完全に失なわれるという重大な欠点
を有するために、電源用トランス材料として検討される
ことはなかった。このパーミンバフェライトの低磁気損
失性を有効に利用するための、電源用磁気素子の高周波
で動作させる方法が、特開平３―３３０７号に開示され
ている。これは、要約すると、低損失性を永久に失う臨
界磁界のしきい値を超えない範囲で動作させる方法であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高周波スイッチング電
源トランス用材料としては、ヒステリシス損失の小さい
Ｍｎ―Ｚｎ系酸化物磁性材料を用いることが一般的とさ
れているが、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯域では、磁気
損失が急激に増加する。即ち、ヒステリシス損失が増大
し、また電気抵抗が１Ω・ｍ以下と小さいために、渦電
流損失が増大する。１ＭＨｚ以上の高周波スイッチング
電源に用いた場合、発熱が著しくなり、その結果、熱暴
走し、機器全体を破壊する危険があるので、実用化でき
ないという問題点があった。また、高い周波数帯域で、
比抵抗が１０6Ω・ｍと大きく渦電流損失が小さい鉄不
足系Ｎｉ―Ｚｎフェライトでは、保磁力（Ｈｃ）や角形
比（Ｂｒ／Ｂｍ）がＭｎ―Ｚｎフェライトに較べて大き
いため、ヒステリシス損失が大きく、高周波スイッチン
グ電源用材料として充分な性能を発揮できなかった。さ
らに、パーミンバフェライトとして知られるＦｅ2Ｏ3の
組成範囲が５０モル％以上のＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏフェライ
トは、比抵抗が大きく、ヒステリシス損失もＢ―Ｈ曲線
の原点に狭いウエスト（くびれ）を有するヒステリシス
ループをもつため小さく、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯
域で、有効な磁気素子である。
源トランス用材料としては、ヒステリシス損失の小さい
Ｍｎ―Ｚｎ系酸化物磁性材料を用いることが一般的とさ
れているが、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯域では、磁気
損失が急激に増加する。即ち、ヒステリシス損失が増大
し、また電気抵抗が１Ω・ｍ以下と小さいために、渦電
流損失が増大する。１ＭＨｚ以上の高周波スイッチング
電源に用いた場合、発熱が著しくなり、その結果、熱暴
走し、機器全体を破壊する危険があるので、実用化でき
ないという問題点があった。また、高い周波数帯域で、
比抵抗が１０6Ω・ｍと大きく渦電流損失が小さい鉄不
足系Ｎｉ―Ｚｎフェライトでは、保磁力（Ｈｃ）や角形
比（Ｂｒ／Ｂｍ）がＭｎ―Ｚｎフェライトに較べて大き
いため、ヒステリシス損失が大きく、高周波スイッチン
グ電源用材料として充分な性能を発揮できなかった。さ
らに、パーミンバフェライトとして知られるＦｅ2Ｏ3の
組成範囲が５０モル％以上のＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏフェライ
トは、比抵抗が大きく、ヒステリシス損失もＢ―Ｈ曲線
の原点に狭いウエスト（くびれ）を有するヒステリシス
ループをもつため小さく、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯
域で、有効な磁気素子である。
【０００４】しかし、この磁気素子は、Ｂ―Ｈ曲線のメ
ジャーループにおける保磁力（Ｈｃ）以上の直流磁界が
一旦かかると、低損失性は完全に消失し、これを回復さ
せるには、キュリー点以上からの焼鈍による消磁しか方
法がないという問題点があった。この磁気素子は、臨界
磁界のしきい値を越えない範囲で動作させる場合には問
題ないが、装置に組み込んだ後で、マグネットが触れた
というようなダメージには、打つ手がないという問題点
があった。上述の様に、１ＭＨｚ以上の高周波スイッチ
ング電源トランス用磁気素子として、ヒステリシス損失
が小さく、高抵抗で渦電流損失が小さく、直流磁界が一
旦かかっても低損失性が消失しないものが望まれてい
る。本発明は、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、低磁
気損失のパーミンバタイプのＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏ系フェラ
イトを用いた磁気素子において、直流磁界が一旦かかっ
ても、その低磁気損失性が消失しない磁気素子を提供す
ることと、この磁気素子を用いることにより、高い周波
数帯域で実用的に動作できる共振型スイッチング電源装
置又はＤＣ―ＤＣコンバーターを提供することを目的と
するものである。
ジャーループにおける保磁力（Ｈｃ）以上の直流磁界が
一旦かかると、低損失性は完全に消失し、これを回復さ
せるには、キュリー点以上からの焼鈍による消磁しか方
法がないという問題点があった。この磁気素子は、臨界
磁界のしきい値を越えない範囲で動作させる場合には問
題ないが、装置に組み込んだ後で、マグネットが触れた
というようなダメージには、打つ手がないという問題点
があった。上述の様に、１ＭＨｚ以上の高周波スイッチ
ング電源トランス用磁気素子として、ヒステリシス損失
が小さく、高抵抗で渦電流損失が小さく、直流磁界が一
旦かかっても低損失性が消失しないものが望まれてい
る。本発明は、１ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で、低磁
気損失のパーミンバタイプのＮｉ―Ｚｎ―Ｃｏ系フェラ
イトを用いた磁気素子において、直流磁界が一旦かかっ
ても、その低磁気損失性が消失しない磁気素子を提供す
ることと、この磁気素子を用いることにより、高い周波
数帯域で実用的に動作できる共振型スイッチング電源装
置又はＤＣ―ＤＣコンバーターを提供することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅ2Ｏ3 ５
６〜６５モル％、ＺｎＯ １２〜２０モル％、ＮｉＯ４
〜３２モル％、ＭｎＣＯ3又はＭｎＯ2 ０．５〜５モル
％、ＣｕＯ ０．１〜６モル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．０１〜
３モル％、Ｖ2Ｏ5 ０〜３重量％の組成範囲からなる酸
化物磁性材料で形成した磁気素子を、１００℃以上、該
磁気素子のキュリー温度をＴｃ（℃）とするとき、Ｔｃ
＋１００℃以下の温度で加熱（熱処理）すると同時に、
該磁気素子のＢ―Ｈ曲線のメジャーループにおける保持
力（Ｈｃ）以上の大きさに相当する直流磁界を印加する
ことを特徴とし、直流磁界の印加時期を、加熱開始から
１００℃以上の冷却領域までの間の任意の期間としたこ
とを特徴とする高周波電源用磁気素子であり、この磁気
素子を用いることを特徴とする高周波で動作させる共振
型スイッチング電源装置又はＤＣ―ＤＣコンバーターで
ある。
６〜６５モル％、ＺｎＯ １２〜２０モル％、ＮｉＯ４
〜３２モル％、ＭｎＣＯ3又はＭｎＯ2 ０．５〜５モル
％、ＣｕＯ ０．１〜６モル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．０１〜
３モル％、Ｖ2Ｏ5 ０〜３重量％の組成範囲からなる酸
化物磁性材料で形成した磁気素子を、１００℃以上、該
磁気素子のキュリー温度をＴｃ（℃）とするとき、Ｔｃ
＋１００℃以下の温度で加熱（熱処理）すると同時に、
該磁気素子のＢ―Ｈ曲線のメジャーループにおける保持
力（Ｈｃ）以上の大きさに相当する直流磁界を印加する
ことを特徴とし、直流磁界の印加時期を、加熱開始から
１００℃以上の冷却領域までの間の任意の期間としたこ
とを特徴とする高周波電源用磁気素子であり、この磁気
素子を用いることを特徴とする高周波で動作させる共振
型スイッチング電源装置又はＤＣ―ＤＣコンバーターで
ある。
【０００６】
実施例１ Ｆｅ2Ｏ3 ５７．５モル％、ＺｎＯ １５モル％、Ｎｉ
Ｏ ２２モル％、ＭｎＣＯ3 ３モル％、ＣｕＯ ２モ
ル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．５モル％の割合で配合し、振動ミ
ルにより、２時間混合し、その粉末混合物を１１００℃
で２時間仮焼成し、その後振動ミルで２時間粉砕した。
これに有機バインダーを加えて造粒、成形し、１３００
℃、２時間焼成して、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚
さ５ｍｍのリング状試料を作製した。この試料の磁気特
性は、初透磁率（μｉ）＝１５０、キュリー温度（Ｔ
ｃ）＝３００℃、飽和磁束密度（Ｂｍｓ）＝３２０ｍ
Ｔ、保磁力（Ｈｃ）＝３００Ａ／ｍ、比抵抗（ρ）＝３
×１０6Ω・ｍ、コアロス（Ｐｃ）＝３２０ｋｗ／ｍ
3（１０ＭＨｚ、２０ｍＴ、室温）であった。この試料
に巻線を施し、２００℃／ｈｒの昇温速度で２８０℃ま
で加熱した後、この磁気素子に２０００Ａ／ｍの直流磁
界を印加したまま、２８０℃で２時間持続し、直流磁界
を取り去った後、１００℃／ｈｒの冷却速度で室温まで
冷却し、本発明の磁気素子を得た。この磁気素子に１０
０Ａ／ｍの直流磁界を１０秒間印加し取り去った後、１
０ＭＨｚ、２０ｍＴ室温の条件でコアロスを測定した。
コアロスは、カロリーメータを用いて、磁気素子の温度
上昇を測定し、算出した。次に、２００Ａ／ｍの直流磁
界を１０秒間印加し取り去った後、コアロスの測定を行
なった。徐々に印加直流磁界を大きくし、５０００Ａ／
ｍまでこの操作を繰り返し、コアロスの測定を行なっ
た。この結果を図１に示す。比較として、Ｆｅ2Ｏ3 ４
７．５モル％、ＮｉＯ ３５モル％、ＺｎＯ １５モル
％、ＣｕＯ ２モル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．５モル％の組成
からなる鉄不足系フェライトで形成した磁気素子を測定
した結果を従来例１とし、実施例１の磁気素子で、直流
磁界の印加、熱処理を行なわない焼成後の磁気素子を測
定した結果を従来例２とし、実施例１の磁気素子で、直
流磁界の印加を行なわず、２８０℃の熱処理のみを行な
った磁気素子を測定した結果を従来例３として図１中に
示した。また、２０００Ａ／ｍの直流磁界を、加熱開始
から、冷却終了までの間印加し続けた状態で、２８０℃
で熱処理した磁気素子を測定した結果を従来例４として
図１中に示した。本発明の磁気素子は、直流磁界の弱い
領域でのコアロスは、４００ｋｗ／ｍ3以下と小さくか
つ５０００Ａ／ｍの直流磁界を印加しても、急激なコア
ロスの増加はなく、４００ｋｗ／ｍ3以下であった。し
かし、従来例２、３は、印加直流磁界が小さい領域で
は、コアロスは４００ｋｗ／ｍ3以下であるが、５００
Ａ／ｍ以上の直流磁界を印加すると、コアロスは急激に
増加し、５０００Ａ／ｍの印加により、約８０００ｋｗ
／ｍ3となり、実用化は望めない。また、従来例１は、
直流磁界の印加の影響をあまり受けることなく、５００
０Ａ／ｍの直流磁界の印加でも、コアロスの急激な増加
は見られなかったが、コアロスが１８００ｋｗ／ｍ3と
大きいため、実用化は望めない。また、従来例４は、印
加直流磁界が小さい領域でも、コアロスは１０００ｋＷ
／ｍ3以上と大きいため、実用化は望めない。
Ｏ ２２モル％、ＭｎＣＯ3 ３モル％、ＣｕＯ ２モ
ル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．５モル％の割合で配合し、振動ミ
ルにより、２時間混合し、その粉末混合物を１１００℃
で２時間仮焼成し、その後振動ミルで２時間粉砕した。
これに有機バインダーを加えて造粒、成形し、１３００
℃、２時間焼成して、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚
さ５ｍｍのリング状試料を作製した。この試料の磁気特
性は、初透磁率（μｉ）＝１５０、キュリー温度（Ｔ
ｃ）＝３００℃、飽和磁束密度（Ｂｍｓ）＝３２０ｍ
Ｔ、保磁力（Ｈｃ）＝３００Ａ／ｍ、比抵抗（ρ）＝３
×１０6Ω・ｍ、コアロス（Ｐｃ）＝３２０ｋｗ／ｍ
3（１０ＭＨｚ、２０ｍＴ、室温）であった。この試料
に巻線を施し、２００℃／ｈｒの昇温速度で２８０℃ま
で加熱した後、この磁気素子に２０００Ａ／ｍの直流磁
界を印加したまま、２８０℃で２時間持続し、直流磁界
を取り去った後、１００℃／ｈｒの冷却速度で室温まで
冷却し、本発明の磁気素子を得た。この磁気素子に１０
０Ａ／ｍの直流磁界を１０秒間印加し取り去った後、１
０ＭＨｚ、２０ｍＴ室温の条件でコアロスを測定した。
コアロスは、カロリーメータを用いて、磁気素子の温度
上昇を測定し、算出した。次に、２００Ａ／ｍの直流磁
界を１０秒間印加し取り去った後、コアロスの測定を行
なった。徐々に印加直流磁界を大きくし、５０００Ａ／
ｍまでこの操作を繰り返し、コアロスの測定を行なっ
た。この結果を図１に示す。比較として、Ｆｅ2Ｏ3 ４
７．５モル％、ＮｉＯ ３５モル％、ＺｎＯ １５モル
％、ＣｕＯ ２モル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．５モル％の組成
からなる鉄不足系フェライトで形成した磁気素子を測定
した結果を従来例１とし、実施例１の磁気素子で、直流
磁界の印加、熱処理を行なわない焼成後の磁気素子を測
定した結果を従来例２とし、実施例１の磁気素子で、直
流磁界の印加を行なわず、２８０℃の熱処理のみを行な
った磁気素子を測定した結果を従来例３として図１中に
示した。また、２０００Ａ／ｍの直流磁界を、加熱開始
から、冷却終了までの間印加し続けた状態で、２８０℃
で熱処理した磁気素子を測定した結果を従来例４として
図１中に示した。本発明の磁気素子は、直流磁界の弱い
領域でのコアロスは、４００ｋｗ／ｍ3以下と小さくか
つ５０００Ａ／ｍの直流磁界を印加しても、急激なコア
ロスの増加はなく、４００ｋｗ／ｍ3以下であった。し
かし、従来例２、３は、印加直流磁界が小さい領域で
は、コアロスは４００ｋｗ／ｍ3以下であるが、５００
Ａ／ｍ以上の直流磁界を印加すると、コアロスは急激に
増加し、５０００Ａ／ｍの印加により、約８０００ｋｗ
／ｍ3となり、実用化は望めない。また、従来例１は、
直流磁界の印加の影響をあまり受けることなく、５００
０Ａ／ｍの直流磁界の印加でも、コアロスの急激な増加
は見られなかったが、コアロスが１８００ｋｗ／ｍ3と
大きいため、実用化は望めない。また、従来例４は、印
加直流磁界が小さい領域でも、コアロスは１０００ｋＷ
／ｍ3以上と大きいため、実用化は望めない。
【０００７】図２は、２８０℃の熱処理において、２８
０℃、２ｈｒの持続時に印加した直流磁界の強さを変
え、熱処理した後、５０００Ａ／ｍの直流磁界を印加し
た後に、コアロスを測定した結果である。特許請求の範
囲を限定した理由として、熱処理中に印加する直流磁界
の強さは、図２から明らかなように、この磁気素子の保
磁力（Ｈｃ）、３００Ａ／ｍ未満の直流磁界では、効果
がないことがわかる。これは、図１に示した従来例２、
３においても、３００Ａ／ｍ未満の弱い直流磁界では、
元々影響を受けない領域であるため効果がないものと考
えられる。
０℃、２ｈｒの持続時に印加した直流磁界の強さを変
え、熱処理した後、５０００Ａ／ｍの直流磁界を印加し
た後に、コアロスを測定した結果である。特許請求の範
囲を限定した理由として、熱処理中に印加する直流磁界
の強さは、図２から明らかなように、この磁気素子の保
磁力（Ｈｃ）、３００Ａ／ｍ未満の直流磁界では、効果
がないことがわかる。これは、図１に示した従来例２、
３においても、３００Ａ／ｍ未満の弱い直流磁界では、
元々影響を受けない領域であるため効果がないものと考
えられる。
【０００８】図３は、２０００Ａ／ｍの直流磁界を、熱
処理温度持続時のみ印加した状態において、熱処理温度
を変えて熱処理を行なった後、５０００Ａ／ｍの直流磁
界を印加した後にコアロスを測定した結果である。熱処
理温度を限定した理由は、図３から明らかなように、磁
気素子のキュリー温度をＴｃ（℃）とするとき、Ｔｃ＋
１００℃以上（Ｔｃ＋１００℃は含まない）では、完全
に消磁されてしまい、従来例２の磁気素子と全く変わら
ない磁気素子となり、１００℃未満の温度では、熱処理
の効果が見られないためである。熱処理中の印加直流磁
界は、磁路方向と平行に印加することが望ましいが、磁
路方向に垂直に印加した場合でも同様の効果が得られ
た。また、熱処理の昇温速度、冷却速度は、１０００℃
／ｈｒ以下であれば同じ効果が得られ、熱処理温度持続
時間も長短にかかわらず同じ効果が得られた。
処理温度持続時のみ印加した状態において、熱処理温度
を変えて熱処理を行なった後、５０００Ａ／ｍの直流磁
界を印加した後にコアロスを測定した結果である。熱処
理温度を限定した理由は、図３から明らかなように、磁
気素子のキュリー温度をＴｃ（℃）とするとき、Ｔｃ＋
１００℃以上（Ｔｃ＋１００℃は含まない）では、完全
に消磁されてしまい、従来例２の磁気素子と全く変わら
ない磁気素子となり、１００℃未満の温度では、熱処理
の効果が見られないためである。熱処理中の印加直流磁
界は、磁路方向と平行に印加することが望ましいが、磁
路方向に垂直に印加した場合でも同様の効果が得られ
た。また、熱処理の昇温速度、冷却速度は、１０００℃
／ｈｒ以下であれば同じ効果が得られ、熱処理温度持続
時間も長短にかかわらず同じ効果が得られた。
【０００９】表１は、２８０℃の熱処理において、２０
００Ａ／ｍの直流磁界を印加する時期を変え、熱処理し
た後、５０００Ａ／ｍの直流磁界を印加し、コアロスを
測定した結果である。特許請求の範囲を限定した理由と
して、熱処理中に直流磁界を印加する期間は、表１から
明らかなように、冷却領域で１００℃未満の範囲で直流
磁界を印加すると、熱処理の効果がないことがわかる。
また、加熱開始から、冷却領域の１００℃以上までの範
囲であれば、昇温、冷却持続時間を問わず、さらに、直
流磁界の印加時間にかかわらず、熱処理後、５０００Ａ
／ｍの直流磁界を印加しても急激なコアロスの増加はな
く、４００ｋＷ／ｍ3以下であった。
００Ａ／ｍの直流磁界を印加する時期を変え、熱処理し
た後、５０００Ａ／ｍの直流磁界を印加し、コアロスを
測定した結果である。特許請求の範囲を限定した理由と
して、熱処理中に直流磁界を印加する期間は、表１から
明らかなように、冷却領域で１００℃未満の範囲で直流
磁界を印加すると、熱処理の効果がないことがわかる。
また、加熱開始から、冷却領域の１００℃以上までの範
囲であれば、昇温、冷却持続時間を問わず、さらに、直
流磁界の印加時間にかかわらず、熱処理後、５０００Ａ
／ｍの直流磁界を印加しても急激なコアロスの増加はな
く、４００ｋＷ／ｍ3以下であった。
【００１０】
【表１】
【００１１】実施例２ 磁気素子を形成する材料の組成範囲が、Ｆｅ2Ｏ3 ５６
〜６５モル％、ＺｎＯ１２〜２０モル％、ＮｉＯ ４〜
３２モル％、ＭｎＣＯ3又はＭｎＯ2 ０．５〜５モル
％、ＣｕＯ ０．１〜６モル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．０１３
モル％、Ｖ2Ｏ5０〜３重量％であれば、１ＭＨｚ以上の
高い周波数帯域で、ヒステリシス損失が小さくかつ渦電
流損失の小さい低磁気損失酸化物磁性材料が得られた。
この組成範囲で実施例１と同様に形成した磁気素子の磁
気特性は、μｉ＝６０〜２００、Ｔｃ＝２００℃以上、
Ｂｍｓ＝２７０ｍＴ以上、Ｈｃ＝２５０〜４００Ａ／
ｍ、ρ＝３×１０4Ω・ｍ以上、Ｐｃ＝４００ｋｗ／ｍ3
以下（１０ＭＨｚ、２０ｍＴ，室温）であった。この組
成範囲の酸化物磁性材料で形成した磁気素子を２００℃
／ｈｒの昇温速度で２８０℃まで加熱した後、この磁気
素子に２０００Ａ／ｍの直流磁界を印加したまま、２８
０℃で２時間持続し、直流磁界を取り去った後、１００
℃／ｈｒの冷却速度で室温まで冷却した結果、５０００
Ａ／ｍの直流磁界を印加しても、コアロスの急激な増加
はみられず、４００ｋｗ／ｍ3以下であり、実施例１の
磁気素子と同じ効果が得られた。
〜６５モル％、ＺｎＯ１２〜２０モル％、ＮｉＯ ４〜
３２モル％、ＭｎＣＯ3又はＭｎＯ2 ０．５〜５モル
％、ＣｕＯ ０．１〜６モル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．０１３
モル％、Ｖ2Ｏ5０〜３重量％であれば、１ＭＨｚ以上の
高い周波数帯域で、ヒステリシス損失が小さくかつ渦電
流損失の小さい低磁気損失酸化物磁性材料が得られた。
この組成範囲で実施例１と同様に形成した磁気素子の磁
気特性は、μｉ＝６０〜２００、Ｔｃ＝２００℃以上、
Ｂｍｓ＝２７０ｍＴ以上、Ｈｃ＝２５０〜４００Ａ／
ｍ、ρ＝３×１０4Ω・ｍ以上、Ｐｃ＝４００ｋｗ／ｍ3
以下（１０ＭＨｚ、２０ｍＴ，室温）であった。この組
成範囲の酸化物磁性材料で形成した磁気素子を２００℃
／ｈｒの昇温速度で２８０℃まで加熱した後、この磁気
素子に２０００Ａ／ｍの直流磁界を印加したまま、２８
０℃で２時間持続し、直流磁界を取り去った後、１００
℃／ｈｒの冷却速度で室温まで冷却した結果、５０００
Ａ／ｍの直流磁界を印加しても、コアロスの急激な増加
はみられず、４００ｋｗ／ｍ3以下であり、実施例１の
磁気素子と同じ効果が得られた。
【００１２】実施例３ 実施例１の磁気素子を図５に示したトランス形状とし、
２個を組み合せ、巻線を施し、トランスを形成した。こ
のトランスの磁路長は３０ｍｍ、有効断面積は５０ｍｍ
2であった。このトランスを図４に示した電圧共振型コ
ンバータ回路に組み込み、１０ＭＨｚ、２０ｍＴで動作
させた。その結果、出力１００Ｗに対して電力効率が８
６％と高い値を得ることができた。また、このトランス
に約２００ｍＴの磁石を約１０秒間触れた後、同様に動
作させた結果、出力１００Ｗに対して電力効率が８４％
と高い値を維持した。一方、従来例２、３の磁気素子を
同様に組み込み動作させた結果、電力効率は各々８５、
８７％と高い値を得ることができたが、約２００ｍＴの
磁石を約１０秒間触れた後、同様に動作させた結果、電
力効率は６０％以下に低下し、トランスは５分以内に１
００℃以上となり、明らかに熱暴走状態を示していた。
また、従来例４の磁気素子を同様に組み込み動作させた
結果、電力効率は６０％以下に低下し、トランスは１０
分以内に１００以上となり、明らかに熱暴走状態を示し
ていた。
２個を組み合せ、巻線を施し、トランスを形成した。こ
のトランスの磁路長は３０ｍｍ、有効断面積は５０ｍｍ
2であった。このトランスを図４に示した電圧共振型コ
ンバータ回路に組み込み、１０ＭＨｚ、２０ｍＴで動作
させた。その結果、出力１００Ｗに対して電力効率が８
６％と高い値を得ることができた。また、このトランス
に約２００ｍＴの磁石を約１０秒間触れた後、同様に動
作させた結果、出力１００Ｗに対して電力効率が８４％
と高い値を維持した。一方、従来例２、３の磁気素子を
同様に組み込み動作させた結果、電力効率は各々８５、
８７％と高い値を得ることができたが、約２００ｍＴの
磁石を約１０秒間触れた後、同様に動作させた結果、電
力効率は６０％以下に低下し、トランスは５分以内に１
００℃以上となり、明らかに熱暴走状態を示していた。
また、従来例４の磁気素子を同様に組み込み動作させた
結果、電力効率は６０％以下に低下し、トランスは１０
分以内に１００以上となり、明らかに熱暴走状態を示し
ていた。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、１ＭＨｚ以上の高い周
波数帯域で、高い比抵抗を有し、低磁気損失性をもちな
がら、直流磁界を印加することにより、この低磁気損失
性を完全に消失してしまうという特有な性質をもちパー
ミンバフェライトで知られる材料で形成された磁気素子
において、限定された温度で、熱処理すると同時に、限
定された直流磁界を、限定された時期に印加することに
より、直流磁界が印加されても、また、マグネットに触
れることがあっても、低磁気損失を消失することがな
く、コアロスを４００ｋｗ／ｍ3以下におさえることが
でき、トランス形状のこの磁気素子を高周波共振型スイ
ッチング電源やＤＣ―ＤＣコンバーターに用いた場合、
電力消費が小さく、効率的な高周波動作が達成できる。
波数帯域で、高い比抵抗を有し、低磁気損失性をもちな
がら、直流磁界を印加することにより、この低磁気損失
性を完全に消失してしまうという特有な性質をもちパー
ミンバフェライトで知られる材料で形成された磁気素子
において、限定された温度で、熱処理すると同時に、限
定された直流磁界を、限定された時期に印加することに
より、直流磁界が印加されても、また、マグネットに触
れることがあっても、低磁気損失を消失することがな
く、コアロスを４００ｋｗ／ｍ3以下におさえることが
でき、トランス形状のこの磁気素子を高周波共振型スイ
ッチング電源やＤＣ―ＤＣコンバーターに用いた場合、
電力消費が小さく、効率的な高周波動作が達成できる。
【図１】印加直流磁界がコアロスへ与える影響を示す図
である。
である。
【図２】コアロスと熱処理中の印加直流磁界との関係を
示す図である。
示す図である。
【図３】コアロスと熱処理温度との関係を示す図であ
る。
る。
【図４】電圧共振型コンバータの回路図である。
【図５】トランスの形状図である。
５１ トランス ５２ スイッチング素子 ５３ インダクタ ５４ コンデンサ ５５ ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 27/255
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｆｅ2Ｏ3 ５６〜６５モル％、ＺｎＯ
１２〜２０モル％、ＮｉＯ ４〜３２モル％、ＭｎＣＯ
3又はＭｎＯ2 ０．５〜５モル％、ＣｕＯ０．１〜６モ
ル％、Ｃｏ3Ｏ4 ０．０１〜３モル％、Ｖ2Ｏ5 ０〜３
重量％の組成範囲からなる酸化物磁性材料で形成した磁
気素子を、１００℃以上、該磁気素子のキュリー温度を
Ｔｃ（℃）とするとき、Ｔｃ＋１００℃以下の温度で加
熱（熱処理）すると同時に、該磁気素子のＢ―Ｈ曲線の
メジャーループにおける保持力（Ｈｃ）以上の大きさに
相当する直流磁界を印加することを特徴とし、直流磁界
の印加時期を、加熱開始から１００℃以上の冷却領域ま
での間の任意の期間としたことを特徴とする高周波電源
用磁気素子。 - 【請求項２】 特許請求の範囲請求項１記載の磁気素子
を用いることを特徴とする高周波で動作させる共振型ス
イッチング電源装置、又はＤＣ―ＤＣコンバーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4232775A JP2664117B2 (ja) | 1992-08-08 | 1992-08-08 | 高周波電源用磁気素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4232775A JP2664117B2 (ja) | 1992-08-08 | 1992-08-08 | 高周波電源用磁気素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669019A true JPH0669019A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2664117B2 JP2664117B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=16944548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4232775A Expired - Fee Related JP2664117B2 (ja) | 1992-08-08 | 1992-08-08 | 高周波電源用磁気素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2664117B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52102597A (en) * | 1976-02-24 | 1977-08-27 | Tohoku Metal Ind Ltd | Oxide magnetic material |
| JPH01101609A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Nippon Ferrite Ltd | 高周波用磁性材料 |
| JPH04361501A (ja) * | 1991-06-08 | 1992-12-15 | Hitachi Ferrite Ltd | 高周波電源に用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料 |
-
1992
- 1992-08-08 JP JP4232775A patent/JP2664117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52102597A (en) * | 1976-02-24 | 1977-08-27 | Tohoku Metal Ind Ltd | Oxide magnetic material |
| JPH01101609A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Nippon Ferrite Ltd | 高周波用磁性材料 |
| JPH04361501A (ja) * | 1991-06-08 | 1992-12-15 | Hitachi Ferrite Ltd | 高周波電源に用いられる磁気素子用低損失酸化物磁性材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2664117B2 (ja) | 1997-10-15 |
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Legal Events
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