JPS6142104A - マンガン−亜鉛系フエライト材料および高周波電源トランス用磁芯 - Google Patents

マンガン−亜鉛系フエライト材料および高周波電源トランス用磁芯

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JPS6142104A
JPS6142104A JP59162695A JP16269584A JPS6142104A JP S6142104 A JPS6142104 A JP S6142104A JP 59162695 A JP59162695 A JP 59162695A JP 16269584 A JP16269584 A JP 16269584A JP S6142104 A JPS6142104 A JP S6142104A
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鬼嶋 俊二
Tadakatsu Sano
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■ 発明の背景 技術分野 本発明は、特にlO〜ICLOKHz程度の高周波数に
て動作する電源トランス用の磁芯とし°て、電力損失の
少ないマンガン−亜鉛系フェライト材料と、それから形
成された高周波電源トランス用磁芯に関する。
先行技術とその問題点 マンガン−亜鉛系フェライトは、各種通信機器、民生用
機器などのコイル、トランス材料として多用されている
が、最近、周波数の高い電源が使用される傾向があり、
その目的にあうトランス材料としての性能が要求される
ようになってきている。
特にビデオデツキ等や各種OA機器等においては、1O
KHz 〜100KH2(7)高周波域にて数10Wの
電力で使用するモータードライブ用、信号増巾用、発信
用等の安定な多種類の電圧を提供するトランス材料が必
要である。
トランス材料としてのマンガン−亜鉛系フェライトに要
求される性質の1つに高透磁率であることがあげられる
しかしながら、これまでのマンガン−亜鉛系の高透磁率
フェライトはlO〜100KHz程爪の高周波域では電
力損失が大きく、損失の面で改善を要求されている。
ところで、マンガン−亜鉛系フェライト材料にカリウム
またはナトリウムを添加することによって、通常のトラ
ンス・コイル材料の電力損失を小さくできることが知ら
れている(例えば特公昭53−28633号)。
この場合、カリウムの添加量はに換算で0.03wt%
以下である。
しかし、上記のlO〜1oOKHz程度の動作周波数で
は、電力損失が大きく実用不十分である。
II  発明の目的 本発明はこのような実状に鑑みなされたものであって、
その主たる目的は、低損失の新規なマンガン−亜鉛系フ
ェライト磁性材料を提供することにある。
このような目的は、以下の第1の発明によって達成でき
る。
すなわち第1の発明は、酸化カルシウムと、酸化ケイ素
と、酸化ニオブと、酸化カリウムとを含有することを特
徴とするマンガン−亜鉛系フェライト材料である。
またtiS2の発明は、酸化カルシウムと、酸化ケイ素
と、酸化ニオブと、酸化カリウムとを含有するマンガン
−亜鉛系フェライトからなることを特徴とする高周波電
源トランス用磁芯である。
■ 発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について13工細に説明する
本発明におけるマンガン−亜鉛系フェライト磁性材料は
、酸化鉄、酸化マンガンおよび酸化亜鉛を主成分とする
そして、これらの主成分は、それぞれ。
Fe2O3換算52〜54.0モル%、M n O換算
28〜33モル%、ZnO換算13〜20モル%とされ
る。
この範囲外では、キュリ一点が100℃以下となるか、
あるいは高周波領域でのgaが低下してしまう。
この場合、酸化鉄は、Fe2O3換算で52.5−53
.5モル%、M n O換算で29.0〜31.5モル
%、酸化亜鉛はZnO換算で15.0〜18.0モル%
であると、より一層好ましい。
そして、本発明の磁性材料中には、このような主成分に
対し、酸化カルシウムと、酪化ケイ素と、酸化ニオブと
、酸化カリウムが含有される。
この場合、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化ニオブ、
酸化ナトリウムの各成分の含有量は、それぞれ、CaC
O3換算にて0.03〜0.2wt%、S+02換算に
−1−0,001〜0.05wt%、Nb2O5,換算
でo、oo1〜0.1wt%、K2 CO3換算にテ0
 、3・wt%以下である。
本発明のフェライトにおいて、酸化カルシウムは、高周
波域での損失を低減する成分であるが、0.03wt%
未満となるとその実効がなくなり、また0 、2wt%
をこえると透磁率が減少してしまう。
この場合、酸化カルシウム含有量が0.04〜0.08
wt%となると、より一層好ましい結果をうる。
酸化ケイ素は高周波域での損失を低減する成分であるが
、O,001wt%未満となるとその実効がなくなり、
また0 、05wt%をこえると損失が上昇してしまう
この場合、酸化ケイ素含有畢がo、ooa〜0.025
wt%となると、より一層好ましい結果をうる。
酸化ニオブは高周波域での損失を低減する成分であるが
、0.001wt%未満となるとその実効がなくなり、
また0、10wt%をこえると損失が上昇してしまう。
この場合、酸化ニオブ含有量が0.01〜0.04wt
%となると、より一層好ましい結果をうる。
さらに、酸化カリウムは、やはり損失低減効果をもつも
のである。
この場合、酸化カリウムの添加は、0.15wt%まで
添加量とともに電力損失は向上し、これ以上の添加で劣
化し、0.3wt%をこえると実用に耐えない、 また
、O,01wt%未満では実効が得られない。
酸化カリウム含有量が、K2 CO3換算で、0.03
〜0.2wt%、特に0.07〜0.19wt%となる
と、より一層好ましい結果をうる。
酸化カリウムを含有させるには、K2 CO3を添加す
ることになるが、これにより、異常粒の成長が抑制され
、粒子径が整えられる。 そして、粒子径が揃うことに
より、磁気特性が向上し、特に残留磁束密度が低下し、
保磁力が低下し、ヒステリシス損が低下する。 このた
め°電力損失は低減するものである。
本発明のフェライト材料では、50℃、正弦波25KH
z、2000Gにおいて、70mW/Cm3以下、特に
60 m W / c m 3にも及ぶ低い電力損失が
得られる。
このようなフェライト材料から形成される電源トランス
用の磁芯は、to−100KHzの周波数で動作するも
のであって、その電力は、1O−100W程度とされる
そして、その形状、寸法等は公知のものとされる。
本発明のフェライト材料および磁芯は、常法に従い製造
される。
すなわち、まず、マンガン−亜鉛系フェライトを製造す
るにあたり、原料混合物中に微量成分として、炭酸カル
シウム0.03〜0.2wt%、酸化ケイ素0.001
〜0.05wt%、酸化ニオブ0.001〜0.1wt
%、炭酸カリウム0.3wt%以下を、それぞれ添加す
る。
本発明における主成分としては、通常の耐化鉄成分、酸
化マンガン成分および酸化亜鉛成分の混合物が用いられ
る。
これらの主成分は、磁性材料の最終組成として、それぞ
れ、Fe2O3換算52〜54モル%、特に52.5〜
53.5モル%、M n O換算28〜33モル%、特
に29〜31.5モル%、ZnO換算13〜20モル%
、特に15〜18モル%の割合になるように混合され、
原料として供される。
他方、本発明の磁性材料中に含有される微1銖成分の原
料は、炭酸カルシウム、酪化ケイ素、酸化ニオブと、炭
酸カリウムであり、これらが前記所定の割合で原料混合
物中に添加される。
本発明により所望の磁性材料を好適に製造するには、ま
ず、主成分および添加微量成分を混合し、これに適当な
バインダー、例えばポリビニルアルコールを少量、例え
ば0.1〜1.0wt%加えて成型する。
次いで、この成型品を通常、大気圧下1.800〜10
00℃の範囲内の所定温度まで、例えば300℃/ h
 r程度の昇温速度で急熱後、その温度で一定時間、好
ましくは1時間以上保持する。
次いで、酸素濃度を制御した雰囲気下において、所望の
焼結温度まで50〜b の昇温速度で助熱し、その温度で焼結を完了させる。
この際の焼成雰囲気としては、酸素濃度を1〜15%程
度に制御した窒素雰囲気が好ましい。
そして、焼成はこのような雰囲気中で通常、1350−
1400℃の範囲の所定温度に、1〜4時間保持するこ
とによって行われる。
このようにして焼結が完了した後の冷却工程は、焼結温
度から1200℃程度までは温度に応じて酸素濃度を制
御した雰囲気で、それ以降は不活性雰囲気、例えば窒素
雰囲気下で行うのが好ましい。 冷却速度としては、5
00〜b このように、800〜1000℃間の適切な温度で、所
定時間、特に1時間以上定温状態を設定し、その後引続
いて酸素濃度を制御した雰囲気下で焼結を行うことによ
り、高周波領域における高透磁率、かつ低損失という極
めて高性能な特性が得られるものである。
■ 発明の具体的作用効果 本発明のマンガン−亜鉛系フェライトは、比較的高周波
領域(10KHz 〜100KHz)において高透磁率
で、かつ低損失という特徴を有しているため、OA器械
用等の数W〜数10Wの出力のトランスの磁芯等として
有用である。
また、このような特徴は広い温度範囲において実現する
この場合、後記実施例から明白になるように、本発明の
必須成分が1つでも欠落したときには、高い損失の減少
効果は得られない。
■ 発明の具体的実施例 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。
〈実施例〉 Mn0(30,8モル%)、Zn0 (16,4モル%)、Fe2O3(52,8モル%)を
主成分とし、副成分として CaCO30,055wt%、SiO20.02wt%
、Nb2O50,02 wt%とし、K2 CO3を0.07wt%、0.10
wt% 0.15wt%、含有するように添加した。
焼成温度は1360℃とした。
このマンガン−亜鉛系フェライトについて50°Cにお
ける電力損失とgaを測定し、表1および第1図に示す
電力損失は、正弦波25KHz、2000Gの条件下で
ある。
表1および第1図より、K2 co、、添加によって電
力損失が向上することがわかる。
また、これらのフェライト材料の電力損失の温度による
変化を調べたところ第2図に示す結果が得られた。
第2図から、広い温度範囲において、電力損失は大きく
低減することがわかる。
さらに第3a、第4図、第5図に、それぞれに2 CO
30,07wt%、o、i。
wt%、0.15wt%含有の場合におけるフェライト
材料の粒成長の光学顕微鏡写真(倍率X350)を示し
た。
これにより、に2 CO3添加は異常粒成長を抑制し、
粒子径を整え磁気特性の向−Lに寄与していることがわ
かる。
〈実施例2〉 さらに比較のために、Mn0(30,8モル%)、Zn
O(16,4モル%)、Fe2O3(52,8モル%)
を主成分とし副成分を表2のようにかえて、焼成条件な
同一としたマンガン−亜鉛系フェライトについて同様に
電力損失の測定を行った。
結果を表2に示す。
表2にボされる結果から、本発明のきわめてすぐれた電
力損失低下率があきらかである。
【図面の簡単な説明】
第1r54は、実施例1のフェライトの50℃における
電力損失とに2CO3添加量との関係を小すグラフであ
る。 第2図は、実施例1の電力損失の温度特性を示すグラフ
である。 第3図は、実施例1のに2CO30,07wt%添加の
場合の光学m全校による粒径写真である。 第4 INは、実施例1のに2CO30,10wt%添
加の場合の光学IIJ微鏡全校る粒径写真である。 fiS5図は、実施例1のに2CO30,15wt%絵
力1の場合の光学alll′lIL鏡による粒径写真で
ある 出願人 ティーディーケイ株式会社 鼠1図 に2CO3(Wt″/=) 図面の浄店、(内容に変更なし) 第2図 ム     蔑 (C) 明細書の浄書(内容に変更なし) K2CO30,07wt%(倍率X350)明細書の浄
親(内容に変更なし) K2CO30,10wt%(倍率X350)明細書の1
.Ikl:(内容に変更なし)第   5   図 に2CO30,15wt%(倍率X350)手続補正書
(方式) %式% 1、事件の表示 昭和59年特許願第162695号 2、発明の名称 マンガン−亜鉛系フェライト材料および高周波電源トラ
ンス用磁芯 3、補正な゛する者 事件との関係       特許出願人任  所   
 東京都中央区日木橘−丁目13番1号名  称   
 (306)ティーディーケイ株式会社代表者  大 
歳   寛 4、代理人  〒101 住  所    東京都千代田区岩本町3丁目2番2号
千代田岩本ビル4階 e864−4498  Fax、864−62806、
補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄および図面の「第2
図」ないし「第5図」 7、補正の内容 (1) 明細書第19頁の「図面の簡単な説明」の記載
を以下のとおり補正する。 4、図面の簡単な説明 第1図は、実施例1のフェライトの50°Cにおける電
力損失とに2 co3添加量との関係を示すグラフであ
る。 第2図は、実施例1の電力損失の温度特性を示すグラフ
である。 第3図は、粒子の構造を示す図面代用写真であッテ、実
施例1(7)K2 CO30、07wt%添加の場合の
光学顕微鏡写真である。 第4図は、粒子の構造を示す図面代用写真であッテ、実
施例1(7)K2 CO30、l C’wt%添加の場
合の光学顕微鏡写真であや・ 第5図は、粒子の構造を示す図面代用写真であッテ、実
施例1のに2CO30,15wt%添加の場合の光学顕
微鏡写真である、j (2)  図面のf第2図3−r第5図jをff11紙
のとおり補正する。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化カルシウムと、酸化ケイ素と、酸化ニオブと
    、酸化カリウムとを含有することを特徴とするマンガン
    −亜鉛系フェライト材料。
  2. (2)酸化カルシウムの含有量がCaCO_3換算で0
    .03〜0.2wt%、酸化ケイ素の含有量がSiO_
    2換算で0.001〜0.05wt%、酸化ニオブの含
    有量がNb_2O_5換算で0.001〜0.1wt%
    、酸化カリウムの含有量がK_2CO_3換算で0.3
    wt%以下である特許請求の範囲第1項に記載のマンガ
    ン−亜鉛系フェライト材料。
  3. (3)酸化カリウムの含有量がK_2CO_3換算で0
    .03〜0.2wt%である特許請求の範囲第1項また
    は第2項に記載のマンガン−亜鉛系フェライト材料。
  4. (4)酸化カルシウムと、酸化ケイ素と、酸化ニオブと
    、酸化カリウムとを含有するマンガン−亜鉛系フェライ
    トからなることを特徴とする高周波電源トランス用磁芯
  5. (5)酸化カルシウムの含有量がCaCO_3換算で0
    .03〜0.2wt%、酸化ケイ素の含有量がSiO_
    2換算で0.001〜0.05wt%、酸化ニオブの含
    有量がNb_2O_5換算で0.01〜0.1wt%、
    酸化カリウムの含有量がK_2CO_3換算で0.3w
    t%以下である特許請求の範囲第4項に記載の高周波電
    源トランス用磁芯。
  6. (6)酸化カリウムの含有量がK_2CO_3換算で0
    .03〜0.2wt%である特許請求の範囲第4項また
    は第5項に記載の高周波電源トランス用磁芯。
  7. (7)動作周波数が10〜100KHzである特許請求
    の範囲第4項ないし第6項のいずれかに記載の高周波電
    源トランス用磁芯。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5143638A (en) * 1990-03-03 1992-09-01 Kawasaki Steel Corporation Low power loss mn-zn ferrites
CN102163480A (zh) * 2011-01-17 2011-08-24 临沂中瑞电子有限公司 一种led照明控制电路用磁性材料
WO2024024303A1 (ja) 2022-07-26 2024-02-01 Jfeケミカル株式会社 MnZnCo系フェライト

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