JPH08148323A

JPH08148323A - 酸化物磁性体材料および成型体の製造方法

Info

Publication number: JPH08148323A
Application number: JP6283463A
Authority: JP
Inventors: 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: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】中〜高周波帯域（２００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）
において、磁気損失が少ない磁性体材料、およびこれを
用いた小型で低発熱、高効率のスイッチング電源を提供
する。【構成】主組成として、Ｆｅ₂Ｏ₃を５５〜５８ｍｏｌ
％、ＺｎＯを０〜６ｍｏｌ％、残分ＭｎＯよりなり、副
成分として少なくともＣａＯを０.０５〜０.３重量％、
ＳｉＯ₂ を０.００５〜０.１重量％を含有するＭｎＺｎ
系フェライトの非パーミンバー型酸化物磁性体材料、お
よび上記ＭｎＺｎ系フェライトをメイントランス用磁芯
として使用し、スイッチング周波数が２００ｋＨｚ〜１
ＭＨｚで駆動することを特徴とするスイッチング電源。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸化物磁性体材料の製
造方法およびそれを用いたスイッチング電源に関する。
より詳細には、インダクタンス部品、電源用トランスコ
ア等に用いられる高周波特性に優れた低損失ＭｎＺｎ系
フェライトである酸化物磁性体材料、この酸化物磁性体
材料からなる成型体の製造方法およびそれを用いたスイ
ッチング電源に関する。

【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用トラン
ス磁芯その他に用いられる磁性体材料においても、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、高周波において低磁気損失であるこ
とが要求されている。

【０００３】また、磁気損失の温度係数が室温付近で正
であると、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、さらに磁気損失が増大し
て発熱が大きくなることを繰り返し、熱暴走を起こす危
険性がある。このため、使用条件にもよるが、一般に室
温付近での磁気損失の温度係数が負で、実際に使用する
温度で、磁気損失が最小となるような温度特性を持つこ
とが要求される。

【０００４】例えば磁芯材料等に適用される磁性体材料
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に起
因する磁気損失が増大するという欠点があった。この欠
点は、磁性体の厚さを薄くすることによって改善される
ため、金属を薄い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、薄膜化には約１０μ
ｍ程度までと限界があり、また複雑形状のものが作りに
くく、高コストであるといった問題点がある。このた
め、１００ｋＨｚ程度の周波数帯域までしか使用できな
かった。

【０００５】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ことにより、電気抵
抗率をさらに１０〜数百Ω・ｃｍ程度まで高めることが
でき、渦電流に起因する磁気損失が高周波数まで比較的
小さく、特別な工夫をすることなく使用可能である。ま
た複雑形状のものも容易に作ることができ、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１００
ｋＨｚ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。

【０００６】一般にフェライトの磁気特性のうち、飽和
磁束密度、キュリー温度、損失極小温度などはその主組
成に依存し、一方、透磁率、残留磁束密度、保持力、磁
気損失などは、主組成の影響も受けるが、微細構造によ
って支配される特性であるとされている。高周波の磁気
損失は主に渦電流損失に起因するので、電気抵抗率が高
いほど損失が小さくなると考えられるが、ＭｎＺｎフェ
ライト自体の電気抵抗率は、前述したように充分高くは
ない。このため、高周波用低磁気損失ＭｎＺｎフェライ
トの開発は、各種の添加物を用い、また微細構造を制御
することにより、電気抵抗率を高くする検討が主流であ
る。

【０００７】一方、ＭｎＺｎ系フェライトの磁気損失極
小温度については、従来は結晶磁気異方性によって説明
がなされていた。すなわち、結晶磁気異方性定数Ｋ₁ の
符号が温度上昇に伴って負から正の値に変わるＫ₁ ＝０
の温度において、磁気損失が極小値をもつといわれてい
る。この温度は透磁率が極大をもつ、いわゆる透磁率の
セカンダリーピークに一致する。このＫ₁ は温度上昇に
対して単調に増加するが、Ｆｅ²⁺は正のＫ₁ を持つた
め、Ｆｅ²⁺の量が増加すると（すなわちＦｅ₂Ｏ₃量が増
加すると）セカンダリーピークの温度は低温側に移動す
る。従って、主組成のＦｅ₂Ｏ₃量が多いと極小損失温度
が低くなり過ぎるため、Ｆｅ₂Ｏ₃量は、５４ｍｏｌ％程
度以下が一般的であった。

【０００８】また、高周波用低損失材料の磁気損失以外
の特性としては、飽和磁束密度、キュリー温度、透磁率
が高いことが必要とされている。これらの特性は、ソフ
ト磁性体に基本的に要求される特性であるとともに、低
損失化のためにも重要な特性と考えられている（「粉体
および粉末冶金」第３４巻５号Ｐ１９１）。飽和磁束密
度は、ＺｎＯ量がある程度多く、Ｆｅ₂Ｏ₃量が多いほど
増加する。しかしながら、ＺｎＯ量が多すぎるとキュリ
ー温度が低下し、またＦｅ₂Ｏ₃量が多すぎると透磁率が
低下することが知られている。以上のような理由から、
低損失ＭｎＺｎフェライトの主組成としては、Ｆｅ₂Ｏ₃
を５３〜５４ｍｏｌ％程度、ＺｎＯを９〜１２ｍｏｌ％
程度含有するものが最適とされている（「エレクトロニ
クセラミクス」１９８５年冬号Ｐ４４）。実際に開発
されている低損失フェライトも、ほとんどがこの組成範
囲内であり、低損失化は、この付近の主組成を用い、既
に述べたような添加物、微細構造による検討が中心であ
った。

【０００９】

【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、さらに高周波になる
と渦電流に起因する磁気損失が増大して使用することが
できないという問題がある。また高周波、低磁場で低損
失な材料は存在するが、このような材料は、磁気損失値
が不安定であり、また使用磁束密度を大きくすると、磁
気損失が急増するという問題点があった。

【００１０】さらに、比較的磁気損失が低い材料では、
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
こしやすいという問題点があった。従って、安定した特
性で超低磁気損失であり、磁束密度を高くしても急激に
損失が増加することがなく、同時に温度特性も良い材料
は、現在まで得られていなかった。

【００１１】発明者等は、各種の主組成比のＭｎＺｎ系
フェライトに種々の金属酸化物を複合添加したフェライ
トを実際に作製し、添加物、主組成の効果を詳細に検討
した。その結果、３成分以上の複合添加により、従来よ
りもはるかに優れた低損失化効果を見いだした。また従
来用いられていたものとは全く異なる、Ｆｅ₂Ｏ₃が過剰
でＺｎＯ量の少ない主組成範囲にこれらの添加物を用い
ることにより、数ＭＨｚでもさらに低磁気損失のフェラ
イトが得られることを見いだした。

【００１２】しかしながら、この超低損失フェライト
は、高周波、低磁束密度では確かに超低損失となるが、
磁気損失の磁束密度依存性が大きく、１００ｍＴ以上の
磁束密度化では、損失値が大きくなり、同時に極小損失
温度も低下した。また、損失値自体が不安定で、高磁場
をかけた後、一定の磁束密度下で損失値を測定すると、
高磁場をかける前に測定した値よりも大きくなった。こ
れらの点についてさらに検討した結果、このフェライト
はパーミンバー(Perminvar) 型磁性体となっており、こ
れを非パーミンバー型とすることによって、低磁場、高
周波下での損失は若干増大するが、損失値が安定とな
り、また磁束密度依存性が小さくなり、実用的に重要な
高磁場（１００ｍＴ以上）、中程度の周波数（２００ｋ
Ｈｚ〜１ＭＨｚ）での損失が低下し、また極小損失温度
も改善されることを見いだした。

【００１３】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、高周波、高磁束密度下における磁気損失が極めて
低い磁性体材料、それを用いた成型体の製造方法および
スイッチング電源を提供することを目的とする。また、
その温度特性が好ましくない場合には、これを改善する
手段を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の酸化物磁性体材料は、主組成がＦｅ₂Ｏ₃を
５５〜５８ｍｏｌ％、ＺｎＯを０〜６ｍｏｌ％、残分Ｍ
ｎＯよりなり、副成分として少なくともＣａＯを０.０
５〜０.３重量％、ＳｉＯ₂ を０.００５〜０.１重量％
を含有することを特徴とする、非パーミンバー型焼結体
であることを特徴とする。

【００１５】前記酸化物磁性体材料においては、次のＡ
群のＭ_xＯ_zで示される金属酸化物のなかから少なくとも
一種類以上、０.０１〜０.２重量％含有することが好ま
しい。（Ａ群：Ｍ_xＯ_z＝ＺｒＯ₂、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、
Ａｌ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ
₃ ）副成分のうち、ＣａＯおよびＳｉＯ₂ の役割は、ＭｎＺ
ｎ系フェライトの電気抵抗値を増大させ、渦電流にとも
なう磁気損失を低下させるものである。Ａ群の添加物の
役割は、ＣａＯおよびＳｉＯ₂ とともに、さらに電気抵
抗を増大させることにある。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。

【００１６】本発明の成型体の製造方法は、主組成とし
て、Ｆｅ₂Ｏ₃を５５〜５８ｍｏｌ％、ＺｎＯを０〜６ｍ
ｏｌ％、残分ＭｎＯよりなり、副成分として少なくとも
ＣａＯを０.０５〜０.３重量％、ＳｉＯ₂ を０.００５
〜０.１重量％、Ｍ_xＯ_z金属酸化物を含まないか又はそ
れぞれ少なくとも一種類以上、０.０１〜０.２重量％含
有してなる成型体を熱処理する製造方法であって、請求
項１または２に記載の酸化物磁性体材料からなる成型体
をキュリー点以上の温度より急冷することを特徴とす
る。

【００１７】前記組成の酸化物磁性体材料成型体の製造
方法において、成型体をキュリー点以上の温度より飽和
磁界中で室温近傍まで冷却することが好ましい。また前
記組成の酸化物磁性体材料からなる成型体を、１５エル
ステッド以上の外部磁界処理を行うことが好ましい。

【００１８】本発明のスイッチング電源は、前記組成の
酸化物磁性体材料のＭｎＺｎ系フェライトからなる磁芯
を使用する、スイッチング周波数が２００ｋＨｚ〜１Ｍ
Ｈｚであることを要旨とする。

【００１９】その他低磁気損失ＭｎＺｎフェライトに必
要な特性としては、焼結体の相対密度が４.６ｇ/ｃｍ³
以上であることが望ましい。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。また焼結密度が低
いと、焼成の冷却時に雰囲気の影響を受け易くなり、特
にＦｅ₂Ｏ₃が多いような組成では、精密に雰囲気制御を
行わなければ本来の特性が得られにくくなる場合があ
り、製造時の歩留まりを下げる原因となる。次に透磁率
として１５００以上２５００程度の範囲内が望ましい。
また、電気抵抗率は、直流抵抗率が１ｋΩ・ｃｍ程度以
下が望ましい。透磁率や電気抵抗率は結晶粒径によって
変化し、粒径が小さすぎると透磁率が低くなり、また大
きすぎると電気抵抗が低くなる。従って、平均結晶粒径
は１０μｍ以下で、２〜５μｍ程度が望ましい。

【００２０】本発明で限定する主組成範囲では、通常は
パーミンバー型磁性体が得られる。このパーミンバー型
磁性体は、磁気損失の値が不安定で、かつ磁束密度の増
加に伴い、磁気損失が急増しやすい。この欠点を克服す
るためには、非パーミンバー型磁性体とすることが必要
であるが、本発明の前記の構成により、非パーミンバー
型磁性体を得ることができたのである。

【００２１】

【作用】本発明の前記した、主組成がＦｅ₂Ｏ₃を５５〜
５８ｍｏｌ％、ＺｎＯを０〜６ｍｏｌ％、残分ＭｎＯよ
りなり、副成分として少なくともＣａＯを０.０５〜０.
３重量％、ＳｉＯ₂ を０.００５〜０.１重量％を含有す
る非パーミンバー型焼結体である構成によれば、高周
波、高磁束密度下で磁気損失の低い磁性体材料とするこ
とができる。

【００２２】また前記酸化物磁性体材料の、Ｍ_xＯ_zで示
されるＡ群の金属酸化物（Ｍ_xＯ_z＝ＺｒＯ₂、ＨｆＯ₂、
Ｔａ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂ Ｏ₃、ＧｅＯ₂、
Ｓｂ ₂Ｏ₃）のなかから少なくとも一種類以上、０.０１
〜０.２重量％含有する好ましい例によれば、より磁気
損失の低い磁性体材料とすることができる。

【００２３】かつ非パーミンバー型焼結体とすることに
より、損失値が安定した、高周波・高磁束密度下で磁気
損失を低くできる。本発明の成型体の製造方法は、主組
成として、Ｆｅ₂Ｏ₃を５５〜５８ｍｏｌ％、ＺｎＯを０
〜６ｍｏｌ％、残分ＭｎＯよりなり、副成分として少な
くともＣａＯを０.０５〜０.３重量％、ＳｉＯ₂ を０.
００５〜０.１重量％、前記Ａ群のＭ_xＯ_z金属酸化物を
含まないか又は少なくとも一種類以上、０.０１〜０.２
重量％含有する成型体をキューリー点以上の温度より急
冷することにより、非パーミンバー型焼結体とすること
ができ、磁気損失の低い成型体を得ることができる。

【００２４】前記製造方法の好ましい例によれば、成型
体をキューリー点以上の温度より飽和磁界中で室温近傍
まで冷却することにより、磁束密度が増加しても磁気損
失の低い成型体を得ることができる。

【００２５】前記成型体の製造方法の好ましい例によれ
ば、前記酸化物磁性体材料からなる成型体を１５エルス
テッド以上の外部磁界処理を行うことにより、非パーミ
ンバー型焼結体とすることができ、磁束密度が増加して
も磁気損失の低い成型体を得ることができる。

【００２６】本発明の酸化物磁性体材料のＭｎＺｎ系フ
ェライトからなる磁芯を使用する、スイッチング電源に
よれば、周波数が２００ｋＨｚ〜１ＭＨｚでも小型、高
効率の電源が得られる。

【００２７】本発明のＭｎＺｎ系フェライト材料は、測
定周波数１ＭＨｚ付近まで、磁束密度２５０ｍＴ付近ま
で低磁気損失を示す。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２００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの
スイッチング電源は、小型、高効率となる。

【００２８】

【実施例】以下実施例によって、本発明を説明する。Ａ
群として一部のものを用いた場合の実施例を中心に説明
するが、実施例４〜６に示すように、他の本発明の請求
項に挙げた添加物を用いた場合にも、程度の差はあれ同
様の効果が認められた。

【００２９】（実施例１）出発原料に純度９９.５％の
α-Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＣＯ₃、ＺｎＯの各粉末を用いた。
これらの粉末をＦｅ₂Ｏ₃が５７ｍｏｌ％となり、ＺｎＯ
量が４ｍｏｌ％となり、残ＭｎＣＯ₃となり、合計重量
が３００ｇとなるように秤量した。これらの粉末をボー
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９００℃で２時間空気中で仮焼した後、Ｃａ
Ｏが０.１重量％、ＳｉＯ₂ が０.０３重量％、Ｔａ₂Ｏ₅
が０.０７重量％となるように、ＣａＣＯ₃、ＳｉＯ₂、
Ｔａ₂Ｏ₅ を添加し、再度ボールミルにて１０ｈ、湿式
混合粉砕して乾燥させ、仮焼粉末とした。

【００３０】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メッシュのふ
るいを通過させて造粒した。これらの造粒粉を成形圧
０.５ｔ/ｃｍ²で一軸金型成形し、この成形体を５００
℃で１時間、空気中でバインダアウトした。焼成時、昇
温速度を２００℃／ｈ、最高温度を１２００℃とし、昇
温時を空気中、最高温度保持時および冷却時をＦｅ₂Ｏ₃
量に対応したフェライトの平衡酸素分圧に応じてＯ₂ 雰
囲気制御し、冷却速度を２００℃／ｈとして試料(ａ)を
作製した。また、８００℃以下の冷却速度を１０００℃
／ｈと急冷条件とした試料(ｂ)を作製した。さらに、試
料(ａ)をキュリー温度以上の温度（この場合３００℃）
にて、飽和磁場（７０００ガウス）中より冷却して試料
(ｃ)とし、室温にて２０エルステッドの外部磁界中で処
理して得た試料(ｄ)を用意した。

【００３１】同様の方法で、主組成比のみＦｅ₂Ｏ₃が５
４ｍｏｌ％となり、ＺｎＯ量が８ｍｏｌ％となり、残Ｍ
ｎＯよりなる試料(ｅ)〜(ｈ)を作製した。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た。この試料に、絶縁テープを一層
巻いた後、線径０.２６ｍｍφの絶縁導線を全周にわた
って一層巻いた試料を準備し、Ｂ−Ｈループトレーサー
により、磁束密度４５０ｍＴまでのＢ−Ｈループを静磁
場にて測定した。その結果の一部を図１に示した。Ｂ−
Ｈループの形状より、パーミンバー型の磁性体となって
いるもの（図１の試料ａ）と非パーミンバー型（図１の
試料ｃ，ｅ）の磁性体に別れた。次に、交流Ｂ−Ｈカー
ブ・トレーサーを用い、２ＭＨｚ，５０ｍＴおよび５０
０ｋＨｚ・１５０ｍＴにおける磁気損失を、２０℃〜１
２０℃の間で２０℃きざみで測定し、磁気損失が最も小
さくなる温度およびその時の損失値を求めた。これらの
結果を表１に示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１から明らかなように、Ｆｅ₂Ｏ₃量を５
７ｍｏｌ％、ＺｎＯを４ｍｏｌ％含む場合、通常の作製
法ではパーミンバー型磁性体(ａ)が得られるが、急冷処
理、磁場中冷却、高磁界処理により、非パーミンバー型
磁性体(ｂ)〜(ｄ)が得られた。一方、Ｆｅ₂Ｏ₃量を５４
ｍｏｌ％、ＺｎＯを８ｍｏｌ％含む場合、作製法にかか
わらず、非パーミンバー型(ｅ)〜(ｈ)が得られた。

【００３４】(ａ)〜(ｄ)は、(ｅ)〜(ｈ)よりも全体に低
損失であった。またパーミンバー型の(ａ)は非パーミン
バー型の(ｂ)〜(ｄ)に比較して、高周波、低磁場（２Ｍ
Ｈｚ，５０ｍＴ）では低損失であるが、より実用的な、
高磁場（０．５ＭＨｚ，１５０ｍＴ）では逆に損失値が
大きかった。

【００３５】（実施例２）実施例１と同様の方法で、α
-Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＣＯ₃、ＺｎＯより組成比が（表２）の
量となり、ＣａＯが０.１重量％、ＳｉＯ₂ が０.０３重
量％、Ｓｂ₂Ｏ₃が０．０５重量％となる焼結体を作製し
た。得られた試料の磁束密度４５０ｍＴまでのＢ−Ｈル
ープを、実施例１と同様の方法にて測定し、また交流Ｂ
−Ｈカーブ・トレーサーを用い、５００ｋＨｚ・１５０
ｍＴにおける磁気損失を、２０℃〜１２０℃の間で２０
℃きざみで測定し、磁気損失が最も小さくなる温度およ
びその時の損失値を求めた。次に、これらの試料を３５
０℃より、飽和磁場（６０００ガウス）中で冷却し、再
度、磁束密度４５０ｍＴまでのＢ−Ｈループおよび５０
０ｋＨｚ・１５０ｍＴにおける極小損失温度とその時の
磁気損失値とを測定した。その結果を表２に示した。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２より明らかなように、Ｆｅ₂Ｏ₃を５５
〜５８ｍｏｌ％、ＺｎＯを０〜６ｍｏｌ％含み、非パー
ミンバー型であるフェライトでは、損失値が2000kW/m³
未満で、かつ極小損失温度が６０℃以上と高く、熱暴走
を起こしにくい。これに対して比較例では、損失値が大
きいか、あるいは極小損失温度が４０℃以下と低いとい
う欠点があった。

【００３８】（実施例３）実施例１と同様の方法で、組
成比がＦｅ₂Ｏ₃ を５６.５ｍｏｌ％、ＭｎＯを３９.５
ｍｏｌ％、ＺｎＯを４ｍｏｌ％となり、副成分として、
ＣａＯが０.１重量％、ＳｉＯ₂が０.０２重量％とな
り、ＺｒＯ2、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｇａ
₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃が（表３）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。これらの焼結体を３００℃
から７０００ガウスの磁場中で冷却し、実施例１と同様
にリング状試料を切り出した。得られた試料の磁束密度
４５０ｍＴまでのＢ−Ｈループを、実施例１と同様の方
法にて測定し、また交流Ｂ−Ｈカーブ・トレーサーを用
い、５００ｋＨｚ・１５０ｍＴにおける磁気損失を、２
０℃〜１２０℃の間で２０℃きざみで測定した。その結
果、試料はいずれも非パーミンバー型磁性体であった。
また、損失はいずれの試料においても、８０℃で極小値
を示した。この極小損失値をｋＷ/ｍ³の単位で表３に示
した。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３より明らかなように、ＣａＯ、ＳｉＯ
₂ のみの添加に比べ、さらにＺｒＯ ₂、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂
Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｓｂ₂
Ｏ₃ を複合して添加したものは、０.０１重量％以上０.
２重量％以下の添加範囲内で、ＣａＯを０.０５〜０.
３重量％、ＳｉＯ₂ を０.００５〜０.１重量％さらに損
失が低下した。

【００４１】（実施例４）実施例１と同様の方法で、組
成比がＦｅ₂Ｏ₃ を５６.５ｍｏｌ％、ＭｎＯを４０ｍｏ
ｌ％、ＺｎＯを３.５ｍｏｌ％となり、ＣａＯを０.１重
量％、ＳｉＯ₂ を０.０２重量％、ＺｒＯ₂を０.０５重
量％、Ｓｂ₂Ｏ₃を０.０５重量％含む焼結体を作製し、
これを、３００℃より７０００ガウスの磁場中で冷却し
て試料(ａ)とした。また、この磁場中冷却を行なわなか
った試料を(ｂ)とした。

【００４２】また、組成比がＦｅ₂Ｏ₃を５４ｍｏｌ％、
ＭｎＯを３６ｍｏｌ％、ＺｎＯを１０ｍｏｌ％となり、
ＣａＯを０.１重量％、ＳｉＯ₂を０.０２重量％、Ｚｒ
Ｏ₂を０.０５重量％含む、試料(ｃ)を作製した。

【００４３】また、組成比がＦｅ₂Ｏ₃を５４ｍｏｌ％、
ＭｎＯを３４ｍｏｌ％、ＺｎＯを１２ｍｏｌ％となり、
ＣａＯを０.０５重量％、ＳｉＯ₂ を０.０３重量％、含
む、試料(ｄ)を作製した。ただし、試料(ｄ)のみ、焼成
温度を１３５０℃とした。

【００４４】これらの試料について、実施例１と同様の
方法で、磁束密度４５０ｍＴまでの静磁場Ｂ−Ｈルー
プ、および５００ｋＨｚ・１５０ｍＴにおける磁気損失
の温度特性を測定した。

【００４５】焼結体(ａ)は、８０℃で磁気損失が極小と
なり、この時の損失値が１３８０ｋＷ/ｍ³である、本発
明による非パーミンバー型低磁気損失材である。また焼
結体(ｂ)は、６０℃で磁気損失が極小となり、この時の
損失値が２５７０ｋＷ/ｍ³である、パーミンバー型従来
材料である。また焼結体(ｃ)は、６０℃で磁気損失が極
小となり、この時の損失値が２７５０ｋＷ/ｍ³である、
非パーミンバー型従来材料である。また焼結体(ｄ)は、
８０℃で磁気損失が極小となり、この時の損失値が２８
４０ｋＷ/ｍ³である、非パーミンバー型従来材料であ
る。

【００４６】これらの４種類の試料について、それぞれ
の損失極小温度において、周波数０，５ＭＨｚで磁束密
度を変化させて磁気損失を測定した。その結果を表４に
示した。

【００４７】

【表４】

【００４８】表４より明らかなように、比較例の(ｄ)お
よび(ｃ)は全体的に損失が大きい。また、(ｂ)は５０ｍ
Ｔでは損失値が小さいが、１５０ｍＴ以上では損失が急
増した。これに対して、本発明の試料(ａ)は、高い磁束
密度まで損失値が急増することなく、使用可能であっ
た。

【００４９】次に、同じ試料に対して、それぞれの損失
極小温度において、磁束密度Ｂと周波数ｆの積、Ｂ・ｆ
＝５０（ｍＴ・ＭＨｚ）で一定となる条件で磁気損失を
測定した（この条件では、同一出力時の電源トランスで
コアサイズが一定となる）。またＢ・ｆ＝１００（ｍＴ
・ＭＨｚ）で一定となる条件で磁気損失を測定した。こ
れらの結果を表５に示した。

【００５０】

【表５】

【００５１】表５より明らかなように、(ｄ)は低周波、
高磁場（２００ｋＨｚ，２５０ｍＴ）の場合のみ低損失
であるが、高周波では損失値が大きい。(ｃ)は全体的に
損失が大きい。(ｂ)は０.５ＭＨｚ以上で磁束密度が低
い場合には損失値が小さいが、磁束密度が高くなると損
失が急増し、実用的ではない。これに対して、本発明の
試料(ａ)は、低周波〜１ＭＨｚ付近まで損失が低く、特
に磁束密度が大きい場合に有利であった。

【００５２】以上の結果より、開発したフェライト材料
を用いたスイッチング周波数が〜１ＭＨｚ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。また、
特に５００ｋＨｚ付近でその特徴が顕著となる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来にない低磁気損失の材料が得られる。これを用いて作
製されたスイッチング電源は、小型で低発熱、高効率と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パーミンバー型および非パーミンバー型のフ
ェライトの静磁場ヒステリシスループ図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主組成として、Ｆｅ₂Ｏ₃を５５〜５８ｍｏｌ％、ＺｎＯを０〜６ｍｏｌ
％、残分ＭｎＯよりなり、副成分として少なくともＣａ
Ｏを０.０５〜０.３重量％、ＳｉＯ₂ を０.００５〜
０.１重量％を含有することを特徴とする非パーミンバ
ー型酸化物磁性体材料。
【請求項２】下記のＡ群のＭ_xＯ_zで示される金属酸化
物のなかから少なくとも一種類以上、０.０１〜０.２重
量％含有する請求項１に記載の酸化物磁性体材料。（Ａ
群：Ｍ_xＯ_z＝ＺｒＯ₂、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、
Ｇａ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃ ）
【請求項３】主組成として、Ｆｅ₂Ｏ₃を５５〜５８ｍ
ｏｌ％、ＺｎＯを０〜６ｍｏｌ％、残分ＭｎＯよりな
り、副成分として少なくともＣａＯを０.０５〜０.３
重量％、ＳｉＯ₂ を０.００５〜０.１重量％、前記Ｍ_x
Ｏ_z金属酸化物を含まないかまたはそれぞれ少なくとも
一種類以上、０.０１〜０.２重量％含有する酸化物磁性
体材料からなる成型体の製造方法であって、成型体をキ
ュリー点以上の温度より急冷することを特徴とする請求
項１または２に記載の酸化物磁性体材料からなる成型体
の製造方法。
【請求項４】成型体をキュリー点以上の温度より飽和
磁界中で室温近傍まで冷却する請求項１〜３のいずれか
１項に記載の酸化物磁性体材料からなる成型体の製造方
法。
【請求項５】成型体を１５エルステッド以上の外部磁
界処理を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化
物磁性体材料からなる成型体の製造方法。
【請求項６】酸化物磁性体材料のＭｎＺｎ系フェライ
トからなる磁芯を使用する、スイッチング周波数が２０
０ｋＨｚ〜１ＭＨｚのスイッチング電源であって、磁芯
が請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化物磁性体材
料からなるスイッチング電源。