JPH07142223A - Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト - Google Patents
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトInfo
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- JPH07142223A JPH07142223A JP5286633A JP28663393A JPH07142223A JP H07142223 A JPH07142223 A JP H07142223A JP 5286633 A JP5286633 A JP 5286633A JP 28663393 A JP28663393 A JP 28663393A JP H07142223 A JPH07142223 A JP H07142223A
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- Japan
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- oxide
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- ferrite
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Magnetic Ceramics (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 Fe2O3 ：51.5〜54.5 mol％、MnO ：30〜40 m
ol％及びZnO ：６〜18 mol％を基本成分とし、副成分と
して 酸化けい素：SiO2換算で 0.005〜0.04wt％、酸化カルシ
ウム：CaO 換算で0.02〜0.2 wt％、酸化ニオブ：Nb2O5
換算で0.01〜0.08wt％、酸化チタン：TiO2換算で0.05〜
0.4 wt％及び酸化アンチモン：Sb2O3 換算で0.005 〜0.
08wt％を含有するMn−Zn系フェライト。 【効果】 駆動周波数が100 kHz 程度のスイッチング電
源用トランス材料として高磁場での電力損失が従来の材
料と比較して格段に小さい、高抵抗でかつ低損失のMn−
Zn系フェライトである。
ol％及びZnO ：６〜18 mol％を基本成分とし、副成分と
して 酸化けい素：SiO2換算で 0.005〜0.04wt％、酸化カルシ
ウム：CaO 換算で0.02〜0.2 wt％、酸化ニオブ：Nb2O5
換算で0.01〜0.08wt％、酸化チタン：TiO2換算で0.05〜
0.4 wt％及び酸化アンチモン：Sb2O3 換算で0.005 〜0.
08wt％を含有するMn−Zn系フェライト。 【効果】 駆動周波数が100 kHz 程度のスイッチング電
源用トランス材料として高磁場での電力損失が従来の材
料と比較して格段に小さい、高抵抗でかつ低損失のMn−
Zn系フェライトである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング電源用
トランス等の使途に供して好適な、高抵抗でしかも電力
損失の少ないMn−Zn系フェライトに関するものである。
トランス等の使途に供して好適な、高抵抗でしかも電力
損失の少ないMn−Zn系フェライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Mn−Zn系フェライトは、各種通信機器、
電源等におけるコイル、トランス材料として広く用いら
れ、特に約100 kHz 以上の高周波領域で動作するスイッ
チング電源用トランス材料として電子機器の小型化に大
きく貢献している。かかるスイッチング電源のトランス
材料として使用されるMn−Zn系フェライトには、高飽和
磁束密度、高透磁率及び低損失といった特性が要求され
るが、とりわけ高周波領域において低損失であることが
重要とされる。
電源等におけるコイル、トランス材料として広く用いら
れ、特に約100 kHz 以上の高周波領域で動作するスイッ
チング電源用トランス材料として電子機器の小型化に大
きく貢献している。かかるスイッチング電源のトランス
材料として使用されるMn−Zn系フェライトには、高飽和
磁束密度、高透磁率及び低損失といった特性が要求され
るが、とりわけ高周波領域において低損失であることが
重要とされる。
【０００３】このため、発明者らは、先に特開平３−２
５４１０３号公報において、副成分としてSiO2、CaO 及
びNb2O5 に加えて、TiO2とSb2O3 のいずれか一方を添加
することを提案し、得られたフェライトの電力損失とし
ては240 〜300 mW／cm3 と、現在における最高水準を実
現している。
５４１０３号公報において、副成分としてSiO2、CaO 及
びNb2O5 に加えて、TiO2とSb2O3 のいずれか一方を添加
することを提案し、得られたフェライトの電力損失とし
ては240 〜300 mW／cm3 と、現在における最高水準を実
現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Mn−Zn
系フェライトには、より一層の電源の小型化のために、
さらに電力損失を低減することが期待されている。
系フェライトには、より一層の電源の小型化のために、
さらに電力損失を低減することが期待されている。
【０００５】この発明は、特開平３−２５４１０３号公
報において達成した100 kHz ，0.2Ｔにおける電力損失
の最高水準である240 〜300 mW／cm3 をさらに低減する
ことのできるMn−Zn系フェライトを提案することを目的
とする。
報において達成した100 kHz ，0.2Ｔにおける電力損失
の最高水準である240 〜300 mW／cm3 をさらに低減する
ことのできるMn−Zn系フェライトを提案することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するこの
発明は、 Fe2O3 ：51.5〜54.5 mol％、 MnO ：30〜40 mol％及び ZnO ：６〜18 mol％ を基本成分とし、副成分として 酸化けい素 ：SiO2換算で 0.005 〜0.04wt％、 酸化カルシウム：CaO 換算で 0.02〜0.2 wt％、 酸化ニオブ ：Nb2O5 換算で0.01〜0.08wt％、 酸化チタン ：TiO2換算で 0.05〜0.4 wt％及び 酸化アンチモン：Sb2O3 換算で0.005 〜0.08wt％ を含有するMn−Zn系フェライトである。
発明は、 Fe2O3 ：51.5〜54.5 mol％、 MnO ：30〜40 mol％及び ZnO ：６〜18 mol％ を基本成分とし、副成分として 酸化けい素 ：SiO2換算で 0.005 〜0.04wt％、 酸化カルシウム：CaO 換算で 0.02〜0.2 wt％、 酸化ニオブ ：Nb2O5 換算で0.01〜0.08wt％、 酸化チタン ：TiO2換算で 0.05〜0.4 wt％及び 酸化アンチモン：Sb2O3 換算で0.005 〜0.08wt％ を含有するMn−Zn系フェライトである。
【０００７】
【作用】まず、この発明において基本成分の組成割合を
Fe2O3 ：51.5〜54.5 mol％、MnO ：30〜40 mol％及びZn
O ：６〜18 mol％の範囲に限定した理由について説明す
る。
Fe2O3 ：51.5〜54.5 mol％、MnO ：30〜40 mol％及びZn
O ：６〜18 mol％の範囲に限定した理由について説明す
る。
【０００８】スイッチング電源用トランスの動作温度
は、通常60〜70℃である。したがって、この温度範囲で
電力損失が小さく、しかも室温から動作温度を超える80
〜120℃程度までの温度域にわたって、電力損失が負の
温度依存性を持つことが望ましい。この観点からFe2O3,
MnO及びZnO の好適組成割合を検討した結果、上記の各
範囲が得られたのである。
は、通常60〜70℃である。したがって、この温度範囲で
電力損失が小さく、しかも室温から動作温度を超える80
〜120℃程度までの温度域にわたって、電力損失が負の
温度依存性を持つことが望ましい。この観点からFe2O3,
MnO及びZnO の好適組成割合を検討した結果、上記の各
範囲が得られたのである。
【０００９】次にこの発明では、上記の基本成分中に副
成分として酸化けい素、酸化カルシウム、酸化ニオブ、
酸化チタン及び酸化アンチモンを複合含有させる。これ
ら副成分の含有量範囲の限定理由は以下のとおりであ
る。
成分として酸化けい素、酸化カルシウム、酸化ニオブ、
酸化チタン及び酸化アンチモンを複合含有させる。これ
ら副成分の含有量範囲の限定理由は以下のとおりであ
る。
【００１０】酸化けい素：SiO2換算で0.005 〜0.04wt％ 酸化けい素は、酸化カルシウム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するが、そ
の含有量が0.005 wt％に満たないと添加効果に乏しく、
一方0.04wt％を超えると焼成時に異常粒成長が発生し易
く、特性が不安定になるので、0.005 〜0.04wt％の範囲
に限定した。
比抵抗を高め、渦電流損の低減に有効に寄与するが、そ
の含有量が0.005 wt％に満たないと添加効果に乏しく、
一方0.04wt％を超えると焼成時に異常粒成長が発生し易
く、特性が不安定になるので、0.005 〜0.04wt％の範囲
に限定した。
【００１１】酸化カルシウム：CaO 換算で0.02〜0.2 wt
％ 酸化カルシウムは、酸化けい素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、その含有量が0.02wt％に満たないと粒界抵抗の向上
効果に乏しく、一方0.2 wt％を超えると逆に損失の増大
を来すので、0.02〜0.2 wt％の範囲で添加するものとし
た。
％ 酸化カルシウムは、酸化けい素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、その含有量が0.02wt％に満たないと粒界抵抗の向上
効果に乏しく、一方0.2 wt％を超えると逆に損失の増大
を来すので、0.02〜0.2 wt％の範囲で添加するものとし
た。
【００１２】酸化ニオブ：Nb2O5 換算で0.01〜0.08wt％ 酸化ニオブ（主にNb2O5 ）は、高周波領域における損失
の低減に寄与する。酸化ニオブの添加によって損失が改
善される理由は、まだ十分に解明されたわけではない
が、酸化ニオブは、酸化けい素及び酸化カルシウムとの
複合含有によって成形される高抵抗の粒界相を変質さ
せ、電気抵抗を増加させると共に、異質の相が粒界に存
在することによる磁気的な悪影響を緩和する働きがある
ためと考えられる。しかしながら、その含有量が0.01wt
％に満たないと効果に乏しく、一方0.08wt％を超えて含
有させると焼結時に異常粒成長を起こし易くなるので、
0.01〜0.08wt％の範囲に限定した。
の低減に寄与する。酸化ニオブの添加によって損失が改
善される理由は、まだ十分に解明されたわけではない
が、酸化ニオブは、酸化けい素及び酸化カルシウムとの
複合含有によって成形される高抵抗の粒界相を変質さ
せ、電気抵抗を増加させると共に、異質の相が粒界に存
在することによる磁気的な悪影響を緩和する働きがある
ためと考えられる。しかしながら、その含有量が0.01wt
％に満たないと効果に乏しく、一方0.08wt％を超えて含
有させると焼結時に異常粒成長を起こし易くなるので、
0.01〜0.08wt％の範囲に限定した。
【００１３】酸化チタン：TiO2換算で0.05〜0.4 wt％ 酸化チタン（主にTiO2) は、フェライトコア焼結時の冷
却過程での粒界の再酸化を促進して、コアの電気抵抗を
高め、高周波領域における渦電流損を低減する効果があ
り、この効果は酸化アンチモンとの複合含有によりさら
に大きくなる。しかしながら、含有量が0.005 wt％に満
たないとその添加効果に乏しく、一方、0.4 wt％を超え
ると逆に損失の増加を招き、最悪の場合、焼結時に異常
粒成長するので、0.05〜0.4 wt％の範囲に限定した。
却過程での粒界の再酸化を促進して、コアの電気抵抗を
高め、高周波領域における渦電流損を低減する効果があ
り、この効果は酸化アンチモンとの複合含有によりさら
に大きくなる。しかしながら、含有量が0.005 wt％に満
たないとその添加効果に乏しく、一方、0.4 wt％を超え
ると逆に損失の増加を招き、最悪の場合、焼結時に異常
粒成長するので、0.05〜0.4 wt％の範囲に限定した。
【００１４】酸化アンチモン：Sb2O3 換算で0.005 〜0.
08wt％ 酸化アンチモン（主にSb2O3)は、酸化カルシウムとの共
存下において、異常粒成長を発生させることなく焼結性
を著しく改善し、焼結密度を増大させる。これにより、
飽和磁束密度、透磁率等に好影響を与えたものと考えら
れる。また、特に酸化チタンとの複合含有によって電気
抵抗を増加させ、これが高周波領域における損失のさら
なる低減に効果的に寄与している。しかし、含有量が0.
005 wt％に満たないと焼結性の改善効果に乏しく、一方
0.08wt％を超えて含有させるとかえって損失の増加を招
くので、0.005 〜0.08wt％の範囲に限定した。
08wt％ 酸化アンチモン（主にSb2O3)は、酸化カルシウムとの共
存下において、異常粒成長を発生させることなく焼結性
を著しく改善し、焼結密度を増大させる。これにより、
飽和磁束密度、透磁率等に好影響を与えたものと考えら
れる。また、特に酸化チタンとの複合含有によって電気
抵抗を増加させ、これが高周波領域における損失のさら
なる低減に効果的に寄与している。しかし、含有量が0.
005 wt％に満たないと焼結性の改善効果に乏しく、一方
0.08wt％を超えて含有させるとかえって損失の増加を招
くので、0.005 〜0.08wt％の範囲に限定した。
【００１５】以上述べたとおり、この発明は、副成分と
して酸化けい素、酸化カルシウム、酸化ニオブ、酸化チ
タン及び酸化アンチモンを複合含有させて、粒界に均一
分散させることにより、上記の目的を達成したものであ
る。
して酸化けい素、酸化カルシウム、酸化ニオブ、酸化チ
タン及び酸化アンチモンを複合含有させて、粒界に均一
分散させることにより、上記の目的を達成したものであ
る。
【００１６】この発明のフェライトを製造するには、常
法に従って処理を施せば良い。すなわち、フェライトの
最終組成として、例えば、酸化鉄をFe2O3 換算で51.5〜
54.5mol％、酸化マンガンをMnO 換算で30〜40 mol％、
酸化亜鉛をZnO 換算で６〜18mol％の割合で含有するよ
うに混合し、次いで副成分として酸化けい素（SiO2換
算) を0.005 〜0.04wt％、酸化カルシウム（CaO 換算）
を0.02〜0.2 wt％、酸化ニオブ（Na2O5 換算）を0.01〜
0.08wt％、酸化チタン（TiO2換算) を0.05〜0.4wt％及
び酸化アンチモン（Sb2O3 換算）を0.005 〜0.08wt％含
有するように添加したものを原料とする。ただし、副成
分の添加時期は、後述する仮焼の後であっても差し支え
ない。
法に従って処理を施せば良い。すなわち、フェライトの
最終組成として、例えば、酸化鉄をFe2O3 換算で51.5〜
54.5mol％、酸化マンガンをMnO 換算で30〜40 mol％、
酸化亜鉛をZnO 換算で６〜18mol％の割合で含有するよ
うに混合し、次いで副成分として酸化けい素（SiO2換
算) を0.005 〜0.04wt％、酸化カルシウム（CaO 換算）
を0.02〜0.2 wt％、酸化ニオブ（Na2O5 換算）を0.01〜
0.08wt％、酸化チタン（TiO2換算) を0.05〜0.4wt％及
び酸化アンチモン（Sb2O3 換算）を0.005 〜0.08wt％含
有するように添加したものを原料とする。ただし、副成
分の添加時期は、後述する仮焼の後であっても差し支え
ない。
【００１７】この原料を800 ℃以上の温度で仮焼し、次
いで微粉砕後、1150℃以上の高温にて酸素濃度を制御し
た窒素ガス中で焼成する。
いで微粉砕後、1150℃以上の高温にて酸素濃度を制御し
た窒素ガス中で焼成する。
【００１８】なお、酸化鉄の原料としては、Fe2O3 だけ
でなく、FeO やFe3O4 、更には焼成によりFe2O3 に変わ
ることのできる化合物、例えば水酸化鉄、しゅう酸鉄な
どを使用することができる。また、酸化マンガン原料と
しては、MnO のみならず、MnO2、Mn3O4 、更には焼成に
よりMnO に変わることのできる化合物、例えば炭酸マン
ガン、しゅう酸マンガンなどを使用することができる。
さらに、酸化亜鉛原料としては、ZnO のみに限らず、焼
成によりZnO に変わることのできる化合物、例えば炭酸
亜鉛、しゅう酸亜鉛などを使用することができる。
でなく、FeO やFe3O4 、更には焼成によりFe2O3 に変わ
ることのできる化合物、例えば水酸化鉄、しゅう酸鉄な
どを使用することができる。また、酸化マンガン原料と
しては、MnO のみならず、MnO2、Mn3O4 、更には焼成に
よりMnO に変わることのできる化合物、例えば炭酸マン
ガン、しゅう酸マンガンなどを使用することができる。
さらに、酸化亜鉛原料としては、ZnO のみに限らず、焼
成によりZnO に変わることのできる化合物、例えば炭酸
亜鉛、しゅう酸亜鉛などを使用することができる。
【００１９】同様に、Si、Ca、Nb、Ti及びSbの各酸化物
の添加は、酸化物の形でも良く、製造工程中の加熱によ
り酸化物に変化する、金属又は炭酸塩、しゅう酸塩等の
化合物によっても良い。
の添加は、酸化物の形でも良く、製造工程中の加熱によ
り酸化物に変化する、金属又は炭酸塩、しゅう酸塩等の
化合物によっても良い。
【００２０】
【実施例】最終組成として、Fe2O3 ：53.0 mol％、MnO
：35.0 mol％、ZnO ：12.0 mol％となる基本組成の原
料を混合した後、大気中にて900 ℃、３時間の仮焼を施
した。この仮焼粉に対し、表１及び表２に示す最終組成
になる割合で、SiO2、CaO （CaCO3 を使用）、Nb2O5 、
TiO2及びSb2O3 を添加配合し、同時に湿式ボールミルで
粉砕した。次いで粉砕粉にバインダーとしてPVA を添加
して造粒した後、外径36mm、内径24mm、高さ12mmのリン
グ状試料に成形した。この成形体を、酸素濃度を制御し
た窒素雰囲気中で1320℃で３時間焼成した。
：35.0 mol％、ZnO ：12.0 mol％となる基本組成の原
料を混合した後、大気中にて900 ℃、３時間の仮焼を施
した。この仮焼粉に対し、表１及び表２に示す最終組成
になる割合で、SiO2、CaO （CaCO3 を使用）、Nb2O5 、
TiO2及びSb2O3 を添加配合し、同時に湿式ボールミルで
粉砕した。次いで粉砕粉にバインダーとしてPVA を添加
して造粒した後、外径36mm、内径24mm、高さ12mmのリン
グ状試料に成形した。この成形体を、酸素濃度を制御し
た窒素雰囲気中で1320℃で３時間焼成した。
【００２１】かくして得られた焼結コアの密度をアルキ
メデス法により測定した。また、直流比抵抗を４端子法
により測定した。さらに、周波数：100 kHz 、最大磁束
密度：0.2 Ｔ、温度：80℃における電子損失を交流Ｂ−
Ｈループトレーサーにて測定した。測定結果を表１及び
表２に併記する。なお、焼結密度は論理密度5.1 ｇ／cm
3 に対する百分率で示した。
メデス法により測定した。また、直流比抵抗を４端子法
により測定した。さらに、周波数：100 kHz 、最大磁束
密度：0.2 Ｔ、温度：80℃における電子損失を交流Ｂ−
Ｈループトレーサーにて測定した。測定結果を表１及び
表２に併記する。なお、焼結密度は論理密度5.1 ｇ／cm
3 に対する百分率で示した。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】表１及び表２にはそれぞれ実施例及び比較
例を示しているが、これらの結果から明らかなように、
この発明に従い副成分として、酸化けい素、酸化カルシ
ウム、酸化ニオブ、酸化チタン及び酸化アンチモンを複
合含有させたものはいずれも、酸化チタンか酸化アンチ
モンのどちらか一方が欠けたものより、直流比抵抗は増
加し、電力損失の低減を達成している。
例を示しているが、これらの結果から明らかなように、
この発明に従い副成分として、酸化けい素、酸化カルシ
ウム、酸化ニオブ、酸化チタン及び酸化アンチモンを複
合含有させたものはいずれも、酸化チタンか酸化アンチ
モンのどちらか一方が欠けたものより、直流比抵抗は増
加し、電力損失の低減を達成している。
【００２５】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、駆動周波数
が100 kHz 程度のスイッチング電源用トランス材料とし
て高磁場での電力損失が従来の材料と比較して格段に小
さい、高抵抗でかつ低損失のMn−Zn系フェライトを得る
ことができる。
が100 kHz 程度のスイッチング電源用トランス材料とし
て高磁場での電力損失が従来の材料と比較して格段に小
さい、高抵抗でかつ低損失のMn−Zn系フェライトを得る
ことができる。
Claims (1)
- 【請求項１】Fe2O3 ：51.5〜54.5 mol％、 MnO ：30〜40 mol％及び ZnO ：６〜18 mol％ を基本成分とし、副成分として 酸化けい素 ：SiO2換算で 0.005 〜0.04wt％、 酸化カルシウム：CaO 換算で 0.02〜0.2 wt％、 酸化ニオブ ：Nb2O5 換算で0.01〜0.08wt％、 酸化チタン ：TiO2換算で 0.05〜0.4 wt％及び 酸化アンチモン：Sb2O3 換算で0.005 〜0.08wt％ を含有することを特徴とするMn−Zn系フェライト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28663393A JP3366707B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28663393A JP3366707B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142223A true JPH07142223A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3366707B2 JP3366707B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=17706946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28663393A Expired - Fee Related JP3366707B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3366707B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-16 JP JP28663393A patent/JP3366707B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3366707B2 (ja) | 2003-01-14 |
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