JPS6149402A - 高周波電源トランス用磁芯 - Google Patents

高周波電源トランス用磁芯

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JPS6149402A
JPS6149402A JP59171320A JP17132084A JPS6149402A JP S6149402 A JPS6149402 A JP S6149402A JP 59171320 A JP59171320 A JP 59171320A JP 17132084 A JP17132084 A JP 17132084A JP S6149402 A JPS6149402 A JP S6149402A
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鬼嶋 俊二
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佐野 忠勝
Toshio Saito
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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l Mn0(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、I Na:zCO3(W’ ′/、) FIG、2 sa     度 (0C) 第  3  図 Na2Co30.05 wt%(倍率X340)第  
4  図

Claims (8)

    【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. (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. (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. (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. (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. (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. (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. (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。
JP59171320A 1984-08-17 1984-08-17 高周波電源トランス用磁芯 Granted JPS6149402A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02124724A (ja) * 1988-11-02 1990-05-14 Taiyo Yuden Co Ltd Mn−Zn系フェライト材料
KR100588859B1 (ko) * 1999-08-30 2006-06-14 티디케이가부시기가이샤 망간 아연계 페라이트
CN111233451A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 泰州茂翔电子器材有限公司 一种高Bs、高频低损耗磁性材料

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CN111233451A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 泰州茂翔电子器材有限公司 一种高Bs、高频低损耗磁性材料

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