JPH1064715A - 低損失フェライト磁心材料 - Google Patents
低損失フェライト磁心材料Info
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- JPH1064715A JPH1064715A JP8214868A JP21486896A JPH1064715A JP H1064715 A JPH1064715 A JP H1064715A JP 8214868 A JP8214868 A JP 8214868A JP 21486896 A JP21486896 A JP 21486896A JP H1064715 A JPH1064715 A JP H1064715A
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 100kHz〜500kHz程度の比較的広い周波数帯域
において、低損失でかつ高い飽和磁束密度を有するフェ
ライト磁心材料を提供すること。 【解決手段】 Fe2O3 ：53〜57 mol％、ZnＯ：４〜11 m
ol％およびNiＯ：0.5 〜４ mol％を含み、残部実質的に
MnＯの組成になる基本成分中に、SiO2：0.0050〜0.0500
wt％およびCaＯ：0.0200〜0.2000wt％を含有し、さらに
Ta2O5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2のうちから
選ばれるいずれか１種または２種以上の添加成分を下記
範囲で含むことを特徴とする低損失フェライト磁心材料
である。 記 Ta2O5 ：0.0050〜0.1000wt％ ZrO2 ：0.0100〜0.1500wt％ Nb2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ V2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ TiO2 ：0.0500〜0.3000wt％ HfO2 ：0.0050〜0.0500wt％
において、低損失でかつ高い飽和磁束密度を有するフェ
ライト磁心材料を提供すること。 【解決手段】 Fe2O3 ：53〜57 mol％、ZnＯ：４〜11 m
ol％およびNiＯ：0.5 〜４ mol％を含み、残部実質的に
MnＯの組成になる基本成分中に、SiO2：0.0050〜0.0500
wt％およびCaＯ：0.0200〜0.2000wt％を含有し、さらに
Ta2O5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2のうちから
選ばれるいずれか１種または２種以上の添加成分を下記
範囲で含むことを特徴とする低損失フェライト磁心材料
である。 記 Ta2O5 ：0.0050〜0.1000wt％ ZrO2 ：0.0100〜0.1500wt％ Nb2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ V2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ TiO2 ：0.0500〜0.3000wt％ HfO2 ：0.0050〜0.0500wt％
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、低損失フェライ
ト磁心材料の関し、特に、スイッチング電源などの電源
トランス等に供して好適な、高い飽和磁束密度を有する
低損失フェライト磁心材料について提案する。
ト磁心材料の関し、特に、スイッチング電源などの電源
トランス等に供して好適な、高い飽和磁束密度を有する
低損失フェライト磁心材料について提案する。
【０００２】
【従来の技術】フェライトと称される酸化物磁性材料
は、BaフェライトやSrフェライトなどの硬質磁性材料と
MnZnフェライトやNiZnフェライトなどの軟質磁性材料と
に分類される。このうち軟質磁性材料は、非常にわずか
な磁場に対しても十分に磁化する材料であり、電源や通
信機器、計測制御機器、磁気記録材料、コンピュータな
どの多方面にわたって用いられる重要な磁性材料であ
る。それ故に、この軟質磁性材料には、保磁力が小さく
透磁率が高いこと、飽和磁束密度が大きいこと、低損失
であることなどの多くの特性が要求される。
は、BaフェライトやSrフェライトなどの硬質磁性材料と
MnZnフェライトやNiZnフェライトなどの軟質磁性材料と
に分類される。このうち軟質磁性材料は、非常にわずか
な磁場に対しても十分に磁化する材料であり、電源や通
信機器、計測制御機器、磁気記録材料、コンピュータな
どの多方面にわたって用いられる重要な磁性材料であ
る。それ故に、この軟質磁性材料には、保磁力が小さく
透磁率が高いこと、飽和磁束密度が大きいこと、低損失
であることなどの多くの特性が要求される。
【０００３】このような軟質磁性材料としては、上記フ
ェライト以外に金属系の磁性材料が挙げられる。この金
属磁性材料は、酸化物磁性材料と比べると飽和磁束密度
が高く、この点では有利である。しかしながら、金属磁
性材料は、電気抵抗が低いために、高周波帯域で使用す
る際には渦電流に起因する磁気損失が大きくなり、高周
波帯域まで低損失でかつ高い透磁率を維持することがで
きないという欠点があった。
ェライト以外に金属系の磁性材料が挙げられる。この金
属磁性材料は、酸化物磁性材料と比べると飽和磁束密度
が高く、この点では有利である。しかしながら、金属磁
性材料は、電気抵抗が低いために、高周波帯域で使用す
る際には渦電流に起因する磁気損失が大きくなり、高周
波帯域まで低損失でかつ高い透磁率を維持することがで
きないという欠点があった。
【０００４】そのため、電子機器の小型化、高密度化に
伴って使用周波数帯域の高周波化が進む今日では、上記
金属磁性材料は、例えばスイッチング電源等に用いられ
る100kHz以上の周波数帯域では、渦電流損による発熱が
大きくなるので、その適用はほとんど不可能であった。
伴って使用周波数帯域の高周波化が進む今日では、上記
金属磁性材料は、例えばスイッチング電源等に用いられ
る100kHz以上の周波数帯域では、渦電流損による発熱が
大きくなるので、その適用はほとんど不可能であった。
【０００５】このような背景から、高周波数帯域で用い
る電源用トランスの磁心材料としては、酸化物系のMnZn
フェライトを用いることが主流となっている。
る電源用トランスの磁心材料としては、酸化物系のMnZn
フェライトを用いることが主流となっている。
【０００６】さて、電源用トランスの磁心材料として用
いられる電源用MnZnフェライトに対しては、飽和磁束密
度が高いこと、キュリー温度が高いことおよび低損失で
あることが要求される。
いられる電源用MnZnフェライトに対しては、飽和磁束密
度が高いこと、キュリー温度が高いことおよび低損失で
あることが要求される。
【０００７】このうち、磁性材料の低損失化について
は、磁気損失を支配する要因として磁気異方性定数Ｋ1
ならびに磁歪定数λが知られており、MnZn系フェライト
材料においても、これらのパラメータが損失を最小とす
るようなMnＯ−ZnＯ−Fe2O3 三元系の組成領域が従来か
ら選択されている。即ち、磁気損失が小さくなる組成領
域とは、電源用トランスの動作温度（80℃）付近の温度
において、磁気異方性定数Ｋ1 ならびに飽和磁歪定数λ
s がともに小さい三元系の組成領域である。従って、磁
気損失は、この領域から外れるにつれ増加の一途をたど
る。
は、磁気損失を支配する要因として磁気異方性定数Ｋ1
ならびに磁歪定数λが知られており、MnZn系フェライト
材料においても、これらのパラメータが損失を最小とす
るようなMnＯ−ZnＯ−Fe2O3 三元系の組成領域が従来か
ら選択されている。即ち、磁気損失が小さくなる組成領
域とは、電源用トランスの動作温度（80℃）付近の温度
において、磁気異方性定数Ｋ1 ならびに飽和磁歪定数λ
s がともに小さい三元系の組成領域である。従って、磁
気損失は、この領域から外れるにつれ増加の一途をたど
る。
【０００８】また、飽和磁束密度については、その値を
改善するにはコアの焼結体密度を高くする必要がある
が、MnZn系フェライトの基本成分に着目すれば、Fe2O3
の含有量が多いほど飽和磁束密度が高くなることが知ら
れている。ところが、ZnＯの含有量がゼロに近い組成領
域においてはZnＯ量の増加に伴いこの飽和磁束密度は高
くなるが、ZnＯ量がさらに増加すると、相対的に Fe2O3
の含有量が少なくなるので、逆に飽和磁束密度は低下す
る傾向にある。しかもこのZnＯ量の増加はキュリー温度
の低下ももたらす。このように、上記の各磁気特性は、
Mn−Znフェライトの基本成分であるMnＯ：ZnＯ：Fe2O3
の比でほぼ決まるものである。
改善するにはコアの焼結体密度を高くする必要がある
が、MnZn系フェライトの基本成分に着目すれば、Fe2O3
の含有量が多いほど飽和磁束密度が高くなることが知ら
れている。ところが、ZnＯの含有量がゼロに近い組成領
域においてはZnＯ量の増加に伴いこの飽和磁束密度は高
くなるが、ZnＯ量がさらに増加すると、相対的に Fe2O3
の含有量が少なくなるので、逆に飽和磁束密度は低下す
る傾向にある。しかもこのZnＯ量の増加はキュリー温度
の低下ももたらす。このように、上記の各磁気特性は、
Mn−Znフェライトの基本成分であるMnＯ：ZnＯ：Fe2O3
の比でほぼ決まるものである。
【０００９】このような事実に鑑みて、従来、上記電源
用Mn−Zn系フェライトの要求特性である高飽和磁束密度
と低損失の両者を満足させることを目的として、特開平
４−318904号公報では、MnＯ−ZnＯ−Fe2O3 三元系フェ
ライトのFe2O3 の一部をNiＯで置換すると共に添加物と
してCaＯとSiO2を添加したMnZnフェライトコアが提案さ
れている。
用Mn−Zn系フェライトの要求特性である高飽和磁束密度
と低損失の両者を満足させることを目的として、特開平
４−318904号公報では、MnＯ−ZnＯ−Fe2O3 三元系フェ
ライトのFe2O3 の一部をNiＯで置換すると共に添加物と
してCaＯとSiO2を添加したMnZnフェライトコアが提案さ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案にかかるMnZnフェライトコアは、100kHzにおける損失
が400 kW／m3程度であり、ある程度の飽和磁束密度の向
上と損失低下が図れるとしても、今日のスイッチング電
源に適用されている100kHz〜500kHz程度の比較的広い周
波数帯域において要求される値から判断すると、特性的
に未だ不十分なものであった。
案にかかるMnZnフェライトコアは、100kHzにおける損失
が400 kW／m3程度であり、ある程度の飽和磁束密度の向
上と損失低下が図れるとしても、今日のスイッチング電
源に適用されている100kHz〜500kHz程度の比較的広い周
波数帯域において要求される値から判断すると、特性的
に未だ不十分なものであった。
【００１１】そこで、この発明の目的は、100kHz〜500k
Hz程度の比較的広い周波数帯域において、低損失でかつ
高い飽和磁束密度を有するフェライト磁心材料を提供す
ることにある。
Hz程度の比較的広い周波数帯域において、低損失でかつ
高い飽和磁束密度を有するフェライト磁心材料を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的の
実現に向け、MnＯ−ZnＯ−Fe2O3 三元系フェライトにNi
Ｏ、SiO2およびCaＯを含有させた成分組成に基づいて鋭
意研究を行った。その結果、上記成分組成におけるNiＯ
含有量を幾分高くするとともに、微量添加成分として、
Ta2O5, ZnO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2のうちから
選ばれるいずれか１種または２種以上を好適範囲で添加
含有させることにより、100kHz〜500kHzの周波数帯域で
高い飽和磁束密度を維持しつつ低損失を実現できること
を見いだした。
実現に向け、MnＯ−ZnＯ−Fe2O3 三元系フェライトにNi
Ｏ、SiO2およびCaＯを含有させた成分組成に基づいて鋭
意研究を行った。その結果、上記成分組成におけるNiＯ
含有量を幾分高くするとともに、微量添加成分として、
Ta2O5, ZnO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2のうちから
選ばれるいずれか１種または２種以上を好適範囲で添加
含有させることにより、100kHz〜500kHzの周波数帯域で
高い飽和磁束密度を維持しつつ低損失を実現できること
を見いだした。
【００１３】すなわち、この発明の低損失フェライト磁
心材料は、Fe2O3 ：53〜57 mol％、ZnＯ：４〜11 mol％
およびNiＯ：0.5 〜４ mol％を含み、残部実質的にMnＯ
の組成になる基本成分中に、SiO2：0.0050〜0.0500wt％
およびCaＯ：0.0200〜0.2000wt％を含有し、さらにTa2O
5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2のうちから選ば
れるいずれか１種または２種以上の添加成分を下記範囲
で含むことを特徴とするものである。 記 Ta2O5 ：0.0050〜0.1000wt％ ZrO2 ：0.0100〜0.1500wt％ Nb2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ V2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ TiO2 ：0.0500〜0.3000wt％ HfO2 ：0.0050〜0.0500wt％
心材料は、Fe2O3 ：53〜57 mol％、ZnＯ：４〜11 mol％
およびNiＯ：0.5 〜４ mol％を含み、残部実質的にMnＯ
の組成になる基本成分中に、SiO2：0.0050〜0.0500wt％
およびCaＯ：0.0200〜0.2000wt％を含有し、さらにTa2O
5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2のうちから選ば
れるいずれか１種または２種以上の添加成分を下記範囲
で含むことを特徴とするものである。 記 Ta2O5 ：0.0050〜0.1000wt％ ZrO2 ：0.0100〜0.1500wt％ Nb2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ V2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ TiO2 ：0.0500〜0.3000wt％ HfO2 ：0.0050〜0.0500wt％
【００１４】なお、この発明にかかる上記低損失フェラ
イト磁心材料は、電源トランスとして使用される温度、
即ち80℃における飽和磁束密度が450mT 以上であること
が望ましい。この理由は、飽和磁束密度 (Bm) を大きく
することにより、この値と残留磁束密度 (Br) との差で
定義される動作磁束密度ΔＢ (＝Bm−Br) を大きくする
ことができるからである。これは、電源トランスにおい
て、幅広い磁場の値に対して、十分な磁束の応答ができ
る、すなわち、良好な電圧制御を行うことができること
を意味する。従来の材料では、室温で500mT 以上の飽和
磁束密度の値を示しても、80℃では400mT 付近の値とな
っていた。また、本発明の範囲においては、動作温度に
おける残留磁束密度は従来材料のものと変わらないこと
がわかっている。
イト磁心材料は、電源トランスとして使用される温度、
即ち80℃における飽和磁束密度が450mT 以上であること
が望ましい。この理由は、飽和磁束密度 (Bm) を大きく
することにより、この値と残留磁束密度 (Br) との差で
定義される動作磁束密度ΔＢ (＝Bm−Br) を大きくする
ことができるからである。これは、電源トランスにおい
て、幅広い磁場の値に対して、十分な磁束の応答ができ
る、すなわち、良好な電圧制御を行うことができること
を意味する。従来の材料では、室温で500mT 以上の飽和
磁束密度の値を示しても、80℃では400mT 付近の値とな
っていた。また、本発明の範囲においては、動作温度に
おける残留磁束密度は従来材料のものと変わらないこと
がわかっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明において、成分組
成を前記の範囲に限定した理由について説明する。 ・Fe2O3 ：53〜57 mol％ Fe2O3 の含有量は、少なすぎると飽和磁束密度が低下す
るため、これを高い値に維持するためには 53mol％以上
とすることが必要である。一方、本発明に係るフェライ
ト磁心材料のように、NiＯを含む組成では、磁性イオン
であるNi2+イオンがフェライトのスピネル化合物の格子
点に入ることにより、他の格子点にある磁性イオンとの
相互作用を介して磁気異方性定数Ｋ1 ならびに飽和磁歪
定数λs が変化するので、かかるNiＯを従来に比べて多
く含むことによって磁気損失に関する三元系の最適組成
範囲が Fe2O3リッチ側に広がると推測される。しかしな
がら、Fe2O3 の含有量は、多すぎるとNiＯを含む組成で
も損失が大きくなるので、上限を57 mol％とした。
成を前記の範囲に限定した理由について説明する。 ・Fe2O3 ：53〜57 mol％ Fe2O3 の含有量は、少なすぎると飽和磁束密度が低下す
るため、これを高い値に維持するためには 53mol％以上
とすることが必要である。一方、本発明に係るフェライ
ト磁心材料のように、NiＯを含む組成では、磁性イオン
であるNi2+イオンがフェライトのスピネル化合物の格子
点に入ることにより、他の格子点にある磁性イオンとの
相互作用を介して磁気異方性定数Ｋ1 ならびに飽和磁歪
定数λs が変化するので、かかるNiＯを従来に比べて多
く含むことによって磁気損失に関する三元系の最適組成
範囲が Fe2O3リッチ側に広がると推測される。しかしな
がら、Fe2O3 の含有量は、多すぎるとNiＯを含む組成で
も損失が大きくなるので、上限を57 mol％とした。
【００１６】・ZnＯ：４〜11 mol％ ZnＯの含有量が少なすぎると飽和磁束密度が小さくなる
が、Fe2O3 とNiＯの組成を好適範囲に選択すれば高い飽
和磁束密度を維持することができる。また、損失の点で
は、ZnＯの含有量が少ない場合、100 kHz においては損
失が増大するものの、500kHz程度の高周波帯域では低い
損失を示す。従って、ZnＯの含有量は、４ mol％以上と
した。一方、ZnＯ量の含有量が多すぎると、室温での飽
和磁束密度が小さくなるだけでなくキュリー温度が低下
するために、トランスの動作温度（80℃）付近において
は、温度上昇に伴うより急速な飽和磁束密度の低下を招
く。また、損失の点では、ZnＯ量の含有量が多すぎると
NiＯの含有効果がなくなってしまう。従って、ZnＯの含
有量は、上限を11 mol％とした。
が、Fe2O3 とNiＯの組成を好適範囲に選択すれば高い飽
和磁束密度を維持することができる。また、損失の点で
は、ZnＯの含有量が少ない場合、100 kHz においては損
失が増大するものの、500kHz程度の高周波帯域では低い
損失を示す。従って、ZnＯの含有量は、４ mol％以上と
した。一方、ZnＯ量の含有量が多すぎると、室温での飽
和磁束密度が小さくなるだけでなくキュリー温度が低下
するために、トランスの動作温度（80℃）付近において
は、温度上昇に伴うより急速な飽和磁束密度の低下を招
く。また、損失の点では、ZnＯ量の含有量が多すぎると
NiＯの含有効果がなくなってしまう。従って、ZnＯの含
有量は、上限を11 mol％とした。
【００１７】・NiＯ：0.5 〜４ mol％ NiＯの含有量が 0.5 mol％に満たないと、損失に対する
その含有効果が顕著でなく、飽和磁束密度も小さい。一
方、NiＯの含有量が多すぎると、 100kHz 程度の周波数
帯域で損失が急激に増大するため、NiＯの含有量は４ m
ol％を上限とした。なお、従来技術との比較の意味で、
NiＯの含有量をwt％で表示すると 0.3〜2.5 wt％とな
る。この数値からも明らかなように、本発明にかかるフ
ェライト磁心材料は、NiＯの含有量を従来の材料に比べ
て幾分多めに設定している。
その含有効果が顕著でなく、飽和磁束密度も小さい。一
方、NiＯの含有量が多すぎると、 100kHz 程度の周波数
帯域で損失が急激に増大するため、NiＯの含有量は４ m
ol％を上限とした。なお、従来技術との比較の意味で、
NiＯの含有量をwt％で表示すると 0.3〜2.5 wt％とな
る。この数値からも明らかなように、本発明にかかるフ
ェライト磁心材料は、NiＯの含有量を従来の材料に比べ
て幾分多めに設定している。
【００１８】・SiO2：0.0050〜0.0500wt％ CaＯ：0.0200〜0.2000wt％ SiO2およびCaＯは、焼結性を高めかつ粒界相を高抵抗化
して低損失を実現するために必要不可欠な添加成分であ
る。SiO2は、焼結促進の効果があり、この効果を充分に
引き出すためには0.0050wt％以上の添加が必要であり、
多すぎると異常粒成長を起こすために、その上限を0.05
00wt％とした。ただし、この上限付近の添加量では焼結
温度を下げる等の考慮が必要である。CaＯは、SiO2とと
もに粒界を高抵抗化して損失を小さくする効果があり、
この効果を引き出すためには0.0200wt％以上の添加が必
要であり、0.2000wt％を超えて添加すると焼結性に問題
があるので、その上限を0.2000wt％以下とした。
して低損失を実現するために必要不可欠な添加成分であ
る。SiO2は、焼結促進の効果があり、この効果を充分に
引き出すためには0.0050wt％以上の添加が必要であり、
多すぎると異常粒成長を起こすために、その上限を0.05
00wt％とした。ただし、この上限付近の添加量では焼結
温度を下げる等の考慮が必要である。CaＯは、SiO2とと
もに粒界を高抵抗化して損失を小さくする効果があり、
この効果を引き出すためには0.0200wt％以上の添加が必
要であり、0.2000wt％を超えて添加すると焼結性に問題
があるので、その上限を0.2000wt％以下とした。
【００１９】・Ta2O5 ：0.0050〜0.1000wt％ ZrO2 ：0.0100〜0.1500wt％ Nb2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ V2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ TiO2 ：0.0500〜0.3000wt％ HfO2 ：0.0050〜0.0500wt％ この発明にかかるフェライト磁心材料では、スピネルを
形成しない、Ta2O5,ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO
2のうちから選ばれるいずれか１種または２種以上の微
量添加成分を加えることが、損失の少ない高性能の電源
用Mn−Zn−Niフェライト磁心材料とする上で必須であ
る。
形成しない、Ta2O5,ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO
2のうちから選ばれるいずれか１種または２種以上の微
量添加成分を加えることが、損失の少ない高性能の電源
用Mn−Zn−Niフェライト磁心材料とする上で必須であ
る。
【００２０】Ta2O5は、SiO2, CaＯの共存下で比抵抗の
増大に有効に寄与する添加成分である。この Ta2O5の含
有量が0.0050wt％に満たないとその添加効果に乏しく、
一方、0.1000wt％を超えると逆に損失の増大を招く。従
って、Ta2O5 は0.0050〜0.1000wt％の範囲で添加するも
のとした。
増大に有効に寄与する添加成分である。この Ta2O5の含
有量が0.0050wt％に満たないとその添加効果に乏しく、
一方、0.1000wt％を超えると逆に損失の増大を招く。従
って、Ta2O5 は0.0050〜0.1000wt％の範囲で添加するも
のとした。
【００２１】ZrO2は、SiO2, CaＯ, Ta2O5 の共存下でTa
2O5 と同様に粒界の抵抗を高めて高周波での損失の低減
に有効に寄与する添加成分である。抵抗の増加に寄与す
る割合はTa2O5 と比べると効果が少ないが、損失の低減
に寄与する割合は大きく、特に極小温度付近から高温側
での損失低減に寄与している。このZrO2の含有量が0.01
00wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方、0.15
00wt％を超えると逆に比抵抗を高める効果が少なくなり
損失が増大する。従って、ZrO2の最適添加量は0.0100〜
0.1500wt％とした。
2O5 と同様に粒界の抵抗を高めて高周波での損失の低減
に有効に寄与する添加成分である。抵抗の増加に寄与す
る割合はTa2O5 と比べると効果が少ないが、損失の低減
に寄与する割合は大きく、特に極小温度付近から高温側
での損失低減に寄与している。このZrO2の含有量が0.01
00wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方、0.15
00wt％を超えると逆に比抵抗を高める効果が少なくなり
損失が増大する。従って、ZrO2の最適添加量は0.0100〜
0.1500wt％とした。
【００２２】Nb2O5 は、SiO2, CaＯと粒界相を形成し、
粒界抵抗を高め損失低減に寄与する添加成分である。こ
のNb2O5 の含有量が0.0050wt％未満ではその添加効果に
乏しく、一方、0.0500wt％を超えると過剰に粒界相に析
出してかえって損失を増大してしまう。従って、Nb2O5
は0.0050〜0.0500wt％の範囲で添加するものとした。
粒界抵抗を高め損失低減に寄与する添加成分である。こ
のNb2O5 の含有量が0.0050wt％未満ではその添加効果に
乏しく、一方、0.0500wt％を超えると過剰に粒界相に析
出してかえって損失を増大してしまう。従って、Nb2O5
は0.0050〜0.0500wt％の範囲で添加するものとした。
【００２３】V2O5, HfO2は、ともに異常粒成長を抑制し
かつ粒界抵抗を高める働きがある添加成分である。この
添加成分の含有量は、0.0050wt％より少ないとその改善
効果がなく、一方、0.0500wt％より多すぎると損失が増
大するため、先に述べた範囲に限定した。
かつ粒界抵抗を高める働きがある添加成分である。この
添加成分の含有量は、0.0050wt％より少ないとその改善
効果がなく、一方、0.0500wt％より多すぎると損失が増
大するため、先に述べた範囲に限定した。
【００２４】TiO2は、一部粒界に存在し焼成後の冷却過
程で粒界再酸化を助長して損失を低下させる添加成分で
ある。またTiO2は、スピネル格子の原子とも置換して損
失極小温度をシフトさせる働きがある添加成分でもあ
る。しかしながら、その添加量が多すぎると異常粒成長
を引き起こすために0.3000wt％以下で添加する。
程で粒界再酸化を助長して損失を低下させる添加成分で
ある。またTiO2は、スピネル格子の原子とも置換して損
失極小温度をシフトさせる働きがある添加成分でもあ
る。しかしながら、その添加量が多すぎると異常粒成長
を引き起こすために0.3000wt％以下で添加する。
【００２５】
（実施例１）基本成分組成が表１に示す組成となるよう
に、各成分の原料酸化物を配合し、次いで、ボールミル
を用いて湿式混合したのち乾燥し、その後、得られた原
料混合粉を大気雰囲気中，950 ℃で３時間仮焼した。こ
うして得られた仮焼粉に対して、SiO2：0.008 wt％、Ca
CO3 ：0.13wt％、Ta2O5 ：0.04wt％およびHfO2：0.03wt
％を添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合粉砕し
てから乾燥処理を行った。そして、得られた粉末にポリ
ビニルアルコール５wt％水溶液を10wt％添加したのち、
造粒し、次いで、外径36mm, 内径24mm, 高さ12mmのリン
グ状に成形し、その後、酸素分圧を制御した窒素・空気
混合ガス中で1330℃, ３時間の焼成を行い、焼結体試料
とした。
に、各成分の原料酸化物を配合し、次いで、ボールミル
を用いて湿式混合したのち乾燥し、その後、得られた原
料混合粉を大気雰囲気中，950 ℃で３時間仮焼した。こ
うして得られた仮焼粉に対して、SiO2：0.008 wt％、Ca
CO3 ：0.13wt％、Ta2O5 ：0.04wt％およびHfO2：0.03wt
％を添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合粉砕し
てから乾燥処理を行った。そして、得られた粉末にポリ
ビニルアルコール５wt％水溶液を10wt％添加したのち、
造粒し、次いで、外径36mm, 内径24mm, 高さ12mmのリン
グ状に成形し、その後、酸素分圧を制御した窒素・空気
混合ガス中で1330℃, ３時間の焼成を行い、焼結体試料
とした。
【００２６】このようにして得られた焼結体試料につい
て、１次側５巻，２次側５巻の巻線を施し、100kHzの周
波数で最大磁束密度200mT の条件下で、電力損失を交流
ＢＨトレーサーにより０〜140 ℃で測定した。その結
果、電力損失の極小値ならびにその極小値を示した温度
を表１に示す。また、同じ焼結体試料について、１次側
20巻，２次側40巻の巻線を施し、80℃において直流ＢＨ
ループトレーサーで15Ｏｅの磁場をかけたときの磁束密
度を測定した。なお、この大きさの磁場では、磁束はほ
ぼ飽和しており、この値は飽和磁束密度と見なせる。こ
の結果についても表１に併せて示す。この表に示す結果
から明らかなように、適合例にかかるこの発明のフェラ
イト磁心材料は、損失が小さくかつ高い飽和磁束密度を
有している。
て、１次側５巻，２次側５巻の巻線を施し、100kHzの周
波数で最大磁束密度200mT の条件下で、電力損失を交流
ＢＨトレーサーにより０〜140 ℃で測定した。その結
果、電力損失の極小値ならびにその極小値を示した温度
を表１に示す。また、同じ焼結体試料について、１次側
20巻，２次側40巻の巻線を施し、80℃において直流ＢＨ
ループトレーサーで15Ｏｅの磁場をかけたときの磁束密
度を測定した。なお、この大きさの磁場では、磁束はほ
ぼ飽和しており、この値は飽和磁束密度と見なせる。こ
の結果についても表１に併せて示す。この表に示す結果
から明らかなように、適合例にかかるこの発明のフェラ
イト磁心材料は、損失が小さくかつ高い飽和磁束密度を
有している。
【００２７】
【表１】
【００２８】（実施例２）表２に示す４種類の三元系の
成分組成に対し、NiＯ含有量を変化させてなる基本成分
組成について、実施例１と同様にしてSiO2, CaCO3, Ta2
O5およびHfO2を加えて混合, 仮焼, 粉砕, 成形, 焼成し
焼結体試料を作製した。なお、NiＯをｘ mol％加える毎
に、Fe2O3 を 0.5ｘ mol％増やし、その増加分をMnＯか
ら減らすように組成を変化させた。これにより損失極小
温度の大きな変動を避けることができる。
成分組成に対し、NiＯ含有量を変化させてなる基本成分
組成について、実施例１と同様にしてSiO2, CaCO3, Ta2
O5およびHfO2を加えて混合, 仮焼, 粉砕, 成形, 焼成し
焼結体試料を作製した。なお、NiＯをｘ mol％加える毎
に、Fe2O3 を 0.5ｘ mol％増やし、その増加分をMnＯか
ら減らすように組成を変化させた。これにより損失極小
温度の大きな変動を避けることができる。
【００２９】このようにして得られた焼結体試料につい
て、100kHz, 200mT の条件で、20〜140 ℃の範囲で電力
損失の温度変化を測定し、もとめた損失極小値とNiＯ量
の関係を図１に、また、NiＯ量と80℃における磁束密度
の関係を図２に示す。これらの図から明らかなように、
NiＯが４ mol％を超えると損失が急増し、かつ飽和磁束
密度増加の効果も顕著でなくなる。また、ZnＯ量が11 m
ol％を超えない場合は、少量のNiＯで損失はわずかであ
るが改善される。
て、100kHz, 200mT の条件で、20〜140 ℃の範囲で電力
損失の温度変化を測定し、もとめた損失極小値とNiＯ量
の関係を図１に、また、NiＯ量と80℃における磁束密度
の関係を図２に示す。これらの図から明らかなように、
NiＯが４ mol％を超えると損失が急増し、かつ飽和磁束
密度増加の効果も顕著でなくなる。また、ZnＯ量が11 m
ol％を超えない場合は、少量のNiＯで損失はわずかであ
るが改善される。
【００３０】
【表２】
【００３１】（実施例３）実施例２で作製した焼結体試
料から選んだいくつかの試料について、周波数ｆ(kHz)
および最大磁束密度Ｂm （mT）の積が一定 (ｆ×Ｂm ＝
2000) となるように、100kHzから500kHzまでの周波数領
域で、20〜140 ℃の範囲で電力損失の温度変化を測定
し、損失極小値をもとめた。その結果、損失極小値の周
波数依存性をNiＯ量毎にプロットしたグラフを図３に示
す。この図から明らかなように、NiＯを含むものは、Ni
Ｏを含まないものと比べると、100kHzでの損失は低くは
ないが、高周波になるにつれてわずかではあるが、損失
は改善される。ただし、主成分組成が最適範囲外であれ
ば、図３(c)のようにその効果は顕れていない。
料から選んだいくつかの試料について、周波数ｆ(kHz)
および最大磁束密度Ｂm （mT）の積が一定 (ｆ×Ｂm ＝
2000) となるように、100kHzから500kHzまでの周波数領
域で、20〜140 ℃の範囲で電力損失の温度変化を測定
し、損失極小値をもとめた。その結果、損失極小値の周
波数依存性をNiＯ量毎にプロットしたグラフを図３に示
す。この図から明らかなように、NiＯを含むものは、Ni
Ｏを含まないものと比べると、100kHzでの損失は低くは
ないが、高周波になるにつれてわずかではあるが、損失
は改善される。ただし、主成分組成が最適範囲外であれ
ば、図３(c)のようにその効果は顕れていない。
【００３２】（実施例４）基本成分組成がFe2O3 ：Mn
Ｏ：ZnＯ：NiＯのモル比で54.7：37.1：6.8 ：1.4とな
るように、実施例１と同様にして仮焼粉を作製し、次い
で、表３および表４で示した各種酸化物を添加し、実施
例１と同様にして粉砕、造粒、成形したものを、酸素分
圧を制御した窒素・空気混合ガス中で1230〜1350℃にお
いて２〜６時間焼成し、焼結体試料とした。
Ｏ：ZnＯ：NiＯのモル比で54.7：37.1：6.8 ：1.4とな
るように、実施例１と同様にして仮焼粉を作製し、次い
で、表３および表４で示した各種酸化物を添加し、実施
例１と同様にして粉砕、造粒、成形したものを、酸素分
圧を制御した窒素・空気混合ガス中で1230〜1350℃にお
いて２〜６時間焼成し、焼結体試料とした。
【００３３】このようにして得られた焼結体試料につい
て、実施例１と同様に、周波数100kHz, 最大磁束密度20
0mT の条件下で、電力損失を測定した。その結果、電力
損失の極小値を表３および表４に併せて示す。これらの
表に示す結果から明らかなように、適合例にかかるこの
発明のフェライト磁心材料は、500 kW／m3以下の低電力
損失を達成することができた。
て、実施例１と同様に、周波数100kHz, 最大磁束密度20
0mT の条件下で、電力損失を測定した。その結果、電力
損失の極小値を表３および表４に併せて示す。これらの
表に示す結果から明らかなように、適合例にかかるこの
発明のフェライト磁心材料は、500 kW／m3以下の低電力
損失を達成することができた。
【００３４】
【表３】
【００３５】
【表４】
【００３６】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
スイッチング電源トランス等の磁心に適した、100kHzか
ら500kHz程度の周波数帯域において、飽和磁束密度が高
くかつ電力損失の小さいMn−Zn−Niフェライトを提供す
ることができる。
スイッチング電源トランス等の磁心に適した、100kHzか
ら500kHz程度の周波数帯域において、飽和磁束密度が高
くかつ電力損失の小さいMn−Zn−Niフェライトを提供す
ることができる。
【図１】実施例２における損失極小値とNiＯ量の関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図２】実施例２におけるNiＯ量と80℃における磁束密
度の関係を示すグラフである。
度の関係を示すグラフである。
【図３】実施例３における損失極小値の周波数依存性を
NiＯ量毎にプロットしたグラフである。
NiＯ量毎にプロットしたグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】Fe2O3 ：53〜57 mol％、 ZnＯ：４〜11 mol％および NiＯ：0.5 〜４ mol％を含み、 残部実質的にMnＯの組成になる基本成分中に、 SiO2：0.0050〜0.0500wt％および CaＯ：0.0200〜0.2000wt％を含有し、さらにTa2O5, ZrO
2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2のうちから選ばれるい
ずれか１種または２種以上の添加成分を下記範囲で含む
ことを特徴とする低損失フェライト磁心材料。 記 Ta2O5 ：0.0050〜0.1000wt％ ZrO2 ：0.0100〜0.1500wt％ Nb2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ V2O5 ：0.0050〜0.0500wt％ TiO2 ：0.0500〜0.3000wt％ HfO2 ：0.0050〜0.0500wt％ - 【請求項２】 80℃における飽和磁束密度が450mT 以上
であることを特徴とする請求項１に記載の低損失フェラ
イト磁心材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21486896A JP3917216B2 (ja) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | 低損失フェライト磁心材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21486896A JP3917216B2 (ja) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | 低損失フェライト磁心材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064715A true JPH1064715A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3917216B2 JP3917216B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=16662900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21486896A Expired - Lifetime JP3917216B2 (ja) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | 低損失フェライト磁心材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3917216B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001068326A (ja) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Tdk Corp | ＭｎＺｎ系フェライト |
| US6391222B1 (en) | 1999-10-12 | 2002-05-21 | Tdk Corporation | NiMnZn based ferrite |
| JP2003068516A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kawasaki Steel Corp | Ｍｎ−Ｚｎ−Ｎｉ系フェライトおよびその製造方法 |
| US6752932B2 (en) * | 2001-08-20 | 2004-06-22 | Tdk Corporation | Ferrite core and its production method |
| JP2006213530A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Jfe Ferrite Corp | Ｍｎ−Ｚｎ−Ｎｉ系フェライト |
| US7294284B2 (en) | 2004-01-30 | 2007-11-13 | Tdk Corporation | Method for producing Mn-Zn ferrite |
| CN102054552A (zh) * | 2010-08-16 | 2011-05-11 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种NiMnZn铁氧体材料及其制备方法 |
| JP2015109317A (ja) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | インダクタ用軟磁性材料 |
| JP2015231938A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-24 | Tdk株式会社 | フェライトコア、電子部品、及び、電源装置 |
| JP2017114693A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Fdk株式会社 | Ｎｉ−Ｍｎ−Ｚｎフェライト材料 |
| JP2018517288A (ja) * | 2015-04-22 | 2018-06-28 | 横店集団東磁股▲ふん▼有限公司 | 軟磁性ＭｎＺｎ系電力フェライト |
| CN108249908A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-07-06 | 常熟市三佳磁业有限公司 | 低功耗高磁导率和磁滞伸缩锰锌铁氧体及其制备方法 |
| CN116283263A (zh) * | 2023-04-14 | 2023-06-23 | 山东春光磁电科技有限公司 | 一种MnZn铁氧体材料及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2010083692A (ja) | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Tdk Corp | ＮｉＭｎＺｎ系フェライト |
-
1996
- 1996-08-14 JP JP21486896A patent/JP3917216B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001068326A (ja) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Tdk Corp | ＭｎＺｎ系フェライト |
| US6458286B1 (en) | 1999-08-30 | 2002-10-01 | Tdk Corporation | Manganese-zinc (Mn-Zn) based ferrite |
| US6391222B1 (en) | 1999-10-12 | 2002-05-21 | Tdk Corporation | NiMnZn based ferrite |
| US6752932B2 (en) * | 2001-08-20 | 2004-06-22 | Tdk Corporation | Ferrite core and its production method |
| JP2003068516A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kawasaki Steel Corp | Ｍｎ−Ｚｎ−Ｎｉ系フェライトおよびその製造方法 |
| US7294284B2 (en) | 2004-01-30 | 2007-11-13 | Tdk Corporation | Method for producing Mn-Zn ferrite |
| JP2006213530A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Jfe Ferrite Corp | Ｍｎ−Ｚｎ−Ｎｉ系フェライト |
| JP4551782B2 (ja) * | 2005-02-01 | 2010-09-29 | Ｊｆｅフェライト株式会社 | Ｍｎ−Ｚｎ−Ｎｉ系フェライト |
| CN102054552A (zh) * | 2010-08-16 | 2011-05-11 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种NiMnZn铁氧体材料及其制备方法 |
| JP2015109317A (ja) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | インダクタ用軟磁性材料 |
| JP2015231938A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-24 | Tdk株式会社 | フェライトコア、電子部品、及び、電源装置 |
| JP2018517288A (ja) * | 2015-04-22 | 2018-06-28 | 横店集団東磁股▲ふん▼有限公司 | 軟磁性ＭｎＺｎ系電力フェライト |
| JP2017114693A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Fdk株式会社 | Ｎｉ−Ｍｎ−Ｚｎフェライト材料 |
| CN108249908A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-07-06 | 常熟市三佳磁业有限公司 | 低功耗高磁导率和磁滞伸缩锰锌铁氧体及其制备方法 |
| CN116283263A (zh) * | 2023-04-14 | 2023-06-23 | 山东春光磁电科技有限公司 | 一种MnZn铁氧体材料及其制备方法 |
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