JPS6149402A

JPS6149402A - 高周波電源トランス用磁芯

Info

Publication number: JPS6149402A
Application number: JP59171320A
Authority: JP
Inventors: Shunji Onishima; 鬼嶋　俊二; Tadakatsu Sano; 佐野　忠勝; Toshio Saito; 俊夫斉藤; Akira Morita; 守田　章
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1984-08-17
Publication date: 1986-03-11
Also published as: JPH0544805B2

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１Ｏ−１００ＫＨｚ程度の高周波にて動
作する電源トランス用として、電力損失の少ない高周波
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。

特にビデオデツキや各種ＯＡ機器等においては、１０　
ＫＨｚ　−１００ＫＨｚノ高周波域ニテ数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供給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−ｙエライトに
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、１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ程度の高周波
域では電力損失が大きく、損失の而での改善を要求され
ている。

トコロチ、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Φ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（特公昭５３−２８６３３号）。

この場合、カリウム、ナトリウムの添加量はに換狼で０
．０３ｗｔ％以下である。

しかし、上記の１０ＫＨｚ　〜１００ＫＨｚ程度の動〃
１周波数では、電力損失が大きく、実用上不１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、高透磁率で低損失の新規なマンガ
ン−亜鉛系フェライト磁性材料を用いた高周波電源トラ
ンス用磁心奢提供することにある。

このような１］的は１以下の発明によって達成される。

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
ナトリウムとを含イ１するマンガン−亜鉛系フェライト
材料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。

また、第２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
インジウムおよび／または酸化ビスマスと、酸化すトリ
ウムを含有するマンガン−亜鉛系フェライト材料からな
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詳細に説明する。

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℃以下となり、高
周波領域でのｇａが低下する。

この場合、酩化鉄はＦｅ２Ｏ３換算で５２．５〜５３．５モル％、酸化マンガンはＭ　ｎ　Ｏ
換算で２９〜３１．５モル％、酸化亜鉛はＺｎＯ換算で
１５〜１８モル％であるとより一層女ｆ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、酸化ケイ素と、酸化ニオブと
、酸化ナトリウムと、そして必要に応じて酸化インジウ
ムおよび／または酸化ビスマスとが含有される。

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、Ｃａ’ＣＯ３換算にて０　、０３〜０　、２ｗｔ％、Ｓ
ｉＯ２換算にて０　、００１〜０　、０５ｗｔ％、Ｎｂ
２”０５換算にて０．００１〜０，１冒ｔ％、Ｎａ２Ｃ
Ｏ３換算にて０．３ｗｔ％以下含有する。

また、必要に応じ添加される酸化インジウムおよび／ま
たは酸化ビスマスの含有量は、０．００１〜０．１賛ｔ
％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。

酸化ケイ素も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、０５ｗｔ％をこえると損失が上昇してしまう。

この場合、酸化ケイ素含有量が０．００８〜・０．０２
５ｗｔ％となると、より一層好まじりλ結果をうる。

酸化ニオブもやはり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、１０ｖｔ％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。

また、酸化ビスマスは透磁率を」−昇させる成分である
。

そして、上記の含有量にて、酸化ビスマスを含有させる
ことにより、透磁率が向上するものであるが、０．００
１ｗｔ％未満となるとその実効がなくなり、またＯ、１
０ｗｔ％をこえると透磁率が減少してしまう。

この場合、酸化ビスマス含有量が０．０１〜０．０８ｗ
ｔ％となると、より一層好ましい結果をうる。

さらに、酸化インジウムも、透磁率を向上させるもので
あるが、その含有量は０．１０ｗｔ％以下、特に０．０
０１−０．１０賢ｔ％、より好ましくは０，０１〜０．
０５ｗｔ％である。

これら酸化インジウムと酸化ビスマスとは、それぞれ単
独に添加してもよく、あるいは両者ともに添加してもよ
い。

両者をともに添加する場合、総量は、０．００１〜０．１０賛ｔ％である。

さらに、酸化すトリウムは、やはり損失低減効果をもつ
ものである。

この場合、酸化ナトリウムの添加は、０，２ｗｔ％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
、０．００１ｗｔ％未満ではその実効がない。

そして、酸化ナトリウム含有量が、Ｎａ２ＣＯ３換算−ｃ’ｏ　、　０９〜０　、２４ｗｔ
％、特に０．１２〜０．２２ｗｔ％となると、より一層
好ましい結果をうる。

本発明におけるフェライト材料では、５００Ｃ１正弦波
２５ＫＨｚ、２０００Ｇにおいて、７０　　ｍＷ／ｃｍ
３以下、特に６０　　ｍＷ／ｃｍ３にも及ぶ低い電力損
失かえられる。

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、１０〜１００ＫＨｚ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ｏ、ｏｏｉ
〜０．０５ｗｔ％以下、酸化ニオブ０．００１−０．１
ｗｔ％、炭醸ナトリウム０．３ｗｔ％以下、そして必要
に応じ酸化インジウムおよび／または酸化ビスマス０．
００１〜０．１％＋１％をそれぞれ添加する。

次いで、これを大気圧下で焼成する。

本発明における主成分としては、通常の酸化鉄成分、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量の成分の原
料は、前記のとおり、炭酸カルシウムと、酸化ケイ素と
、酸化ニオブと、炭醜カリウムと、必要に応じ酸化イン
ジウムおよび／または酸化ビスマスであり、これらが原
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（ｍｌ−１，０ｗｔ％加えて成型する。

次いで、この成型品を通常、大気圧下、８００〜１ｏｏ
ｏ℃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」二保持する。

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．〜１５０℃／　ｈ　ｒの昇温速度で
徐熱し、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″Ｃ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°Ｃ程度までは温度に応して酸素濃度を
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、
５００〜７００　’Ｃ／　ｈ　ｒ程度が好ましい。

このように、８０　’Ｏ−１０００℃間の適切な温度で
、所定時間、特に１時間以上の定温状態を設定し、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〜１ｏＯＫＨｚ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機器用等の
数Ｗ〜数１０Ｗの出力のトランスの磁心等として有用で
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
効果はえられない。

■　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ｌＭｎ０（３０，８モル％）、ＺｎＯ（１６，４モル％）、Ｆｅ２０３　　（５２，８モル％
）を主成分とし、副成分としてＣａＣＯ３０，０５５ｔ
＋ｔ％、ＳｉＯ２０．０２ｗｔ％、Ｎｂ２０５０．０２
ｗｔ％、トシ、Ｎａ２ＣＯ３を０．０５ｗｔ％、０．１
０ｗｔ％、０．１５ｗｔ％、０．２０ｗｔ％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および図１に示す。

電力損失は、正弦波２５ＫＨｚ、２０００Ｇ（７）条件
下である。

表１の結果より、Ｎａ２ＣＯ３の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図に示す結果かえられた。

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３図、第４図、第５図にそれぞれＮ　ａ２　
ＣＯ３０、０５ｗｔ％、０．１０ｗｔ％、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×３４０倍）を示した。

これにより、Ｎａ２ＣＯ３添加は異常粒成長を抑制し、
粒子径を整え、磁気特性の向上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、Ｍ　ｎ　Ｏ（３０、８モル％）　
、　’Ｚ　ｎＣ）（１６、４モル％）、’Ｆｅ２０３（
５２’、８モル％）を主成分とし、副成分を下記表２の
ようにかえて、焼成条件を同一とじたマンガン−亜鉛系
フェライトについて同様に電力損失とｇａの測定を行っ
た。

結果を表２に示す。

表２に示される結果から本発明の効果があきらかである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１のフェライトの５０℃における電力
損失と、Ｋ２ＣＯ３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
と透磁率の温度特性を示すグラフである。第３図は実施例１のＮ　ａ２　ＣＯ３０、０５ｒｔ％添
加の場合の光学顕微鏡による紋型写真である。第４図は、実施例１（７）Ｎａ２　ＣＯ３０、ｌ　０ｗ
ｔ％添加の場合の光学顕微鏡による紋型写真である。第５図は実施例Ｉｃｙ）Ｎａ２　ｃｏ３０　、１５ｗｔ
％添加の場合の光学顕微鏡による紋型写真である。ＦＩＧ、ＩＮａ：ｚＣＯ３（Ｗ’　′／、）ＦＩＧ、２ｓａ　　　　　度　（０Ｃ）第　　３　　図Ｎａ２Ｃｏ３０．０５　ｗｔ％（倍率Ｘ３４０）第　　
４　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化カルシウムと、酸化ケイ素と、酸化ニオブと
、酸化ナトリウムとを含有するマンガン−亜鉛系フェラ
イト材料からなることを特徴とする高周波電源トランス
用磁芯。
（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％
、酸化ナトリウムの含有量がＮａ＿２ＣＯ＿３換算で０
．３ｗｔ％以下である特許請求の範囲第１項に記載の高
周波電源トランス用磁芯。
（３）酸化ナトリウムの含有量がＮａ＿２ＣＯ＿３換算
で０．０９〜０．２４ｗｔ％である特許請求の範囲第１
項または第２項に記載の高周波電源トランス用磁芯。
（４）動作周波数が１０〜１００ＫＨｚである特許請求
の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の高周波電
源トランス用磁芯。
（５）酸化カルシウムと、酸化ケイ素と、酸化ニオブと
、酸化インジウムおよび／または酸化ビスマスと、酸化
ナトリウムを含有するマンガン−亜鉛系フェライト材料
からなることを特徴とする高周波電源トランス用磁芯。
（６）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％
、酸化インジウムおよび／または酸化ビスマスの含有量
がＩｎ＿２Ｏ＿３および／またはＢｉ＿２Ｏ＿３換算で
０．００１〜０．１ｗｔ％、酸化ナトリウムの含有量がＮａ＿２ＣＯ＿３換算で０．３ｗｔ％以下である特許請
求の範囲第５項に記載の高周波電源トランス用磁芯。
（７）酸化ナトリウムの含有量がＮａ＿２ＣＯ＿３換算
で０．０９〜０．２４ｗｔ％である特許請求の範囲第５
項または第６項に記載の高周波電源トランス用磁芯。
（８）動作周波数が１０〜１００ＫＨｚである特許請求
の範囲第５項ないし第７項のいずれかに記載の高周波電
源トランス用磁芯。