JP6330645B2 - フェライトコア、電子部品、および、電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、１００℃近傍の飽和磁束密度が高く、強度が向上した、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを用いた、電源用トランス向けフェライトコアに関するものである。

車載向け電源用トランスのコア（磁心）の材料として、フェライトの焼結体が使用されている。フェライトの焼結体は、フェライトコアと呼ばれ、Ｍｎ及びＺｎを含有するＭｎ−Ｚｎ系フェライトが使用されている。近年の電源の小型化に伴い、フェライトコアの小型化及び低背化に向け、高い飽和磁束密度が求められている。さらに、フェライトコアは電源への実装時、輸送時または使用時に割れや欠けが発生しやすく、フェライトコアの強度を高めることが求められている。

コアの強度を高める方法として、例えば特許文献１では、Ｆｅ_２Ｏ_３：５２．０〜５４．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１０．０〜１５．０ｍｏｌ％、ＭｎＯ：残部である主成分を含むＭｎ−Ｚｎフェライトに、副成分として、Ｂｉ_２Ｏ_３：５０〜２００ｐｐｍを含有することにより、磁気損失を変化させることなく、フェライトコアの強度を高める技術が記載されている。

また、例えば特許文献２では、ＭｎＯ：３５．０〜４０．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：５．０〜１０．０ｍｏｌ％Ｆｅ_２Ｏ_３：残部である主成分を含むＭｎ−Ｚｎフェライトに、副成分として、Ｖ_２Ｏ_５：１０００ｐｐｍ以下を含有させ、１２００〜１２５０℃で焼結することで、フェライトコアの強度を高める技術が記載されている。

特開２００１−２３３６６７ 特開平６−３６９２０

特許文献１及び特許文献２より、フェライトコアの強度を、副成分を含有させることで、高めることが可能である。しかし、フェライトコアが破損してしまうことがあり、強度が破損に対し、十分でないことから、フェライトコアの更なる強度を高めることが求められている。

そこで本発明の目的は、従来技術が抱えている上述した課題を解決出来る、フェライトコアを提供することにある。特に、車載向け電源用であることから、１００℃近傍における飽和磁束密度が高く、強度が高いフェライトコアを提供することにある。

かかる目的のもと、本発明者等はＭｎ−Ｚｎフェライトに主成分として含まれる、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｎＯ及び副成分として含まれるＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３等の含有量、さらに、粒界及び粒界近傍のＳｉ、Ｃａの含有量の比に注目し、その特性について鋭意研究を行った。その結果、１００℃近傍において、飽和磁束密度が高く、強度が高いフェライトコアを実現出来ることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明に係わるフェライトコアは、Ｆｅ_２Ｏ_３：５１．０〜５６．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：５．０〜１４．０ｍｏｌ％、ＭｎＯ：残部である主成分を含むＭｎ−Ｚｎフェライトであって、この主成分に対し、副成分として、ＳｉＯ_２：５０〜３００ｐｐｍ、ＣａＣＯ_３：２００〜３０００ｐｐｍを含むＭｎ−Ｚｎフェライトであって、前記Ｍｎ−Ｚｎフェライトはスピネル構造を有す多結晶体であり、粒界中のＣａの濃度が最大である点ＡのＣａ及びＳｉの組成の比率Ｘ（ａｔ％）と、点Ａから５ｎｍだけ粒子の内部方向に進んだ点ＢのＣａ及びＳｉの組成の比率Ｙ（ａｔ％）が、以下の式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする。但し、比率Ｘ及びＹは、式（３）で表される。
０．５≦Ｘ≦１．０ ・・・（１）
Ｘ＋０．０５≦Ｙ≦Ｘ＋０．５０ ・・・（２）
Ｘ，Ｙ＝Ｃａ濃度（ａｔ％）／Ｓｉ濃度（ａｔ％）・・・（３）

また本発明のフェライトコアにおいて、副成分として、主成分に対して、Ｎｂ_２Ｏ_５：５０〜７５０ｐｐｍ、ＣｏＯ：２００〜４０００ｐｐｍ、ＴｉＯ_２：１００〜６０００ｐｐｍの内、少なくとも１種類以上含むことを特徴とすることが好ましい。

本発明の電子部品は、上記フェライトコアを用いて構成される。

本発明の電源装置は、上記電子部品を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１００℃近傍における飽和磁束密度が高く、強度が高いフェライトコアを得られるため、大電流に対応することが出来、機械的破損による品質低下を低減した電子部品および電源の提供が可能となる。

本発明の実施形態に係るフェライトコアの断面の一部を拡大した模式図である。 （ａ）本発明の実施形態に係るＥ字型のフェライトコアを示す斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態に係るトランスの一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る、スイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。 スイッチング電源装置３００を備えた自動車の主要部分を概略的に示すブロック図である。 （ａ）はフェライトコアの断面写真であり、（ｂ）ＴＥＭ観察像及び組成分析箇所である。 本発明の実施形態に係る、焼成パターンを示す図である。

はじめに、本発明におけるＭｎ−Ｚｎフェライトを構成する主成分及び副成分の組成範囲の限定理由について説明する。本発明のフェライトコアは、後述する組成範囲に適宜選択することで、１００℃近傍において高い飽和磁束密度と高い強度を実現することが出来る。

本発明のフェライトコアは、主成分としてＦｅ_２Ｏ_３を５１．０〜５６．０ｍｏｌ％含む。Ｆｅ_２Ｏ_３が５１．０ｍｏｌ％未満の場合、１００℃以上の高い温度領域における、飽和磁束密度が小さくなってしまう。一方、Ｆｅ_２Ｏ_３が５６．０ｍｏｌ％を超える場合、１００℃以上における磁気損失が増加してしまう。即ち、主成分が前記の範囲の場合、電源用トランスの磁心として不適になる。従って、主成分としてのＦｅ_２Ｏ_３を５１．０〜５６．０ｍｏｌ％とする。好ましい量は５２．０〜５５．０ｍｏｌ％である。

本発明のフェライトコアは、主成分としてＺｎＯを５．０〜１４．０ｍｏｌ％含む。ＺｎＯが５．０ｍｏｌ％未満の場合、１００℃以上の高い温度領域における、飽和磁束密度が小さくなってしまう。一方、ＺｎＯが１４．０ｍｏｌ％を超える場合、１００℃以上における磁気損失が増加してしまう。即ち、主成分が前記の範囲の場合、電源用トランスの磁心として不適になる。従って、主成分としてのＺｎＯを５．０〜１４．０ｍｏｌ％とする。好ましい量は８．０〜１２．０ｍｏｌ％である。

本発明のフェライトコアは、副成分としてＳｉＯ_２を５０〜３００ｐｐｍ、ＣａＣＯ_３を２００〜３０００ｐｐｍ含む。ＳｉＯ_２が５０ｐｐｍ未満、またはＣａＣＯ_３が２００ｐｐｍ未満の場合、電気抵抗が高い粒界を十分に形成することが出来ず、磁気損失が増加してしまうので、電源用トランスの磁心として不適になる。一方、ＳｉＯ_２が３００ｐｐｍを超える、またはＣａＣＯ_３が３０００ｐｐｍを超える場合、焼結時に異常粒成長が促進されてしまい、磁気損失が増加するため、やはり、電源用トランスの磁心として不適になる。従って、主成分の重量に対する比率で、副成分として、ＳｉＯ_２を５０〜３００ｐｐｍ、ＣａＣＯ_３を２００〜３０００ｐｐｍとする。好ましい量は、ＳｉＯ_２を５０〜１５０ｐｐｍ、ＣａＣＯ_３を５００〜２０００ｐｐｍである。

本発明のフェライトコアは、副成分としてＴｉＯ_２を１００〜６０００ｐｐｍ含む。Ｔｉは、４価のＴｉイオンとして、スピネル格子中のＦｅと置換して、磁気損失を低減できる。その効果を得るためには、主成分の重量に対する比率で、副成分として、ＴｉＯ_２を１００ｐｐｍ以上添加する。但し、ＴｉＯ_２の添加量が多すぎると、磁気損失が増加する傾向を示す。従って、主成分の重量に対する比率で、副成分として、ＴｉＯ_２を１００〜６０００ｐｐｍ含んでいることが好ましい。さらにより好ましい量は１０００〜３０００ｐｐｍである。

本発明のフェライトコアは、副成分としてＣｏＯを２００〜４０００ｐｐｍ含む。Ｃｏは、磁気損失を低減することに有効である。その効果を得るためには、主成分の重量に対する比率で、副成分として、ＣｏＯを２００ｐｐｍ以上添加する。但し、ＣｏＯの添加量が多すぎると、磁気損失が増加する傾向を示す。従って、主成分の重量に対する比率で、副成分として、ＣｏＯを２００〜４０００ｐｐｍ含んでいることが好ましい。さらにより好ましい量は５００〜３０００ｐｐｍである。

本発明のフェライトコアは、副成分としてＮｂ_２Ｏ_５を５０〜７５０ｐｐｍ含む。Ｎｂは、粒界に偏析し易い傾向を持つため、粒界の形成を促進し、粒界における電気抵抗を高めることに有効である。その効果を得るためには、主成分の重量に対する比率で、副成分として、Ｎｂ_２Ｏ_５を５０ｐｐｍ以上添加する。但し、Ｎｂ_２Ｏ_５の添加量が多すぎると、焼結時に異常粒成長が促進されてしまい、磁気損失が増加してしまう。従って、主成分の重量に対する比率で、副成分として、Ｎｂ_２Ｏ_５を５０〜７５０ｐｐｍ含んでいることが好ましい。さらにより好ましい量は１００〜３００ｐｐｍである。

Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｂは、同時に添加することで、その効果はさらに高まる。結晶がスピネル構造をとるＭｎ−Ｚｎ系フェライトにおいて、Ｃｏは、イオンの周囲に酸素が正八面体の頂点の位置に存在し、６配位しているＢサイトに固溶することで、磁気損失を低減する効果が得られる。しかし、Ｃｏを単体で添加すると、ＢサイトだけではなくＡサイトにも固溶してしまい、添加量に対して十分な効果が得られない。そこで、Ｔｉを同時に添加することで、ＣｏがＢサイトに固溶しやすくなり、Ｃｏ単体で添加するよりも、大きい磁気損失を低減する効果を得ることが出来ると考えられる。また、Ｎｂは、粒界形成に寄与し、Ｃｏ、Ｔｉの添加と独立した効果があるため、同時に添加することで、Ｃｏ及びＴｉの効果と同時に、１００℃以上における磁気損失抑制の効果を得られる。

図１はフェライトコアの断面の一部を拡大した模式図である。Ｍｎ−Ｚｎフェライト１００は、粒子１及び粒子間に存在する粒界２から形成される。図１中に示すように、任意の２つの粒子間に存在する粒界の法線方向にＳｉ及びＣａの組成分析を行い、粒界中においてＣａの濃度が最大となる点を点Ａとし、点Ａから粒界の法線方向に５ｎｍ離れた点を点Ｂとする。点Ａ及び点ＢにおけるＳｉ及びＣａの組成比（Ｃａ／Ｓｉ比）が式（２）を満たす場合にＭｎ−Ｚｎフェライトの強度が高くなることを、本発明者らは見出した。

但し、点Ａ及び点Ｂを定める際に用いる粒界において、３粒子以上が共有する粒界は除く。これは、３粒子以上が共有する粒界は、２粒子間における粒界と異なる組成になるためである。また、３粒子以上が共有する粒界の法線方向は複数存在し、法線方向を一意に定められないためである。

本発明のフェライトコアに含まれるＭｎ−Ｚｎフェライトの粒子は、上述した式（２）を満たすことで、粒界から粒子の内部方向に、ＣａがＳｉに比べ緩やかに減衰する組成分布を有するため、結晶格子に加わる応力が緩やかに減衰する。即ち、粒子の内部の結晶格子に加わる応力が緩和されるため、粒子の内部の結晶はエネルギー的に安定に存在し、結晶全体として強度が高まると考えられる。

本発明におけるフェライトコアにとって、好適な製造方法を説明する。主成分の原料として、酸化物又は加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いる。具体的には、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末、Ｍｎ_３Ｏ_４粉末及びＺｎＯ粉末等を用いることが出来る。各原料の粉末の平均粒径は０．１〜３．０μｍの範囲で適宜選択すれば良い。主成分の原料の粉末を湿式混合した後、８００〜１１００℃の範囲において所定の温度で仮焼きを行う。仮焼きにおいて、所定の温度における安定時間は、０．５〜５．０時間の範囲で適宜選択すれば良い。仮焼き後、仮焼きした材を例えば、平均粒径が０．５〜３．０μｍになるまで粉砕を行う。なお、本発明では上述した主成分の原料に限らず、２種類以上の金属を含む複合酸化物の粉末を、主成分の原料としても良い。例えば、塩化鉄及び塩化マンガンを含む水溶液を酸化焙焼することにより、Ｆｅ及びＭｎを含む複合酸化物の粉末が得られる。得られた粉末にＺｎＯの粉末を混合したものを主成分の原料としても良い。この場合においては、仮焼きは不要である。

副成分の原料として、酸化物又は加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いる。具体的には、ＳｉＯ_２粉末、ＣａＣＯ_３粉末、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末、ＴｉＯ_２粉末、Ｃｏ_３Ｏ_４粉末等を用いることが出来る。仮焼き後、副成分の添加を行う。副成分の添加においては、仮焼き材に副成分の原料を添加した後に、上記の粉砕を行っても良いし、仮焼き材を粉砕した後に、副成分の原料を添加及び混合しても良い。但し、副成分の内、ＴｉＯ_２及びＣｏＯについては、主成分の原料とともに、仮焼きに供することも出来る。

主成分及び副成分から成る混合粉末は、成型を行うため、顆粒に造粒される。造粒は、例えば、スプレードライヤを用いて行うことが出来る。混合粉末には、適当な結合として、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を少量添加し、これをスプレードライヤで噴霧し、乾燥する。得られる顆粒の粒径は８０〜３００μｍの範囲にあることが好ましい。

得られた顆粒は、例えば、所定の形状の金型を有するプレスを用いて、所望の形状に成型され、成型体は焼成工程に供される。焼成工程では、焼成温度及び焼成雰囲気を制御する必要がある。焼成温度は１２５０℃〜１５００℃の範囲から適宜選択することが出来る。本発明のフェライトコアの効果を十分引き出すには、１３００〜１４００℃の範囲で焼成することが好ましい。焼成雰囲気は、窒素と酸素を混合した雰囲気において、酸素の分圧を適宜調整すれば良い。

焼成工程における焼成温度から９５０℃まで冷却し、９５０℃において２時間の保持を行う。９５０℃の一定温度で保持することで、添加元素であるＳｉ、Ｃａ、Ｎｂ等を含む非晶質粒界の形成を促進する。次に、再度１２００℃まで昇温させ、１２００℃において１０〜３０分の保持を行う。その後、室温まで冷却する。１２００℃の一定温度で保持することで、非晶質粒界に偏析したＣａを、粒子の内部へ適度な固溶した状態を実現出来る。１２００℃での保持時間が短いとＣａの粒子の内部への固溶が不十分となり、強度が高まる効果が得られない。一方、１２００℃での保持時間が長いと、Ｃａが粒子の内部へ固溶しすぎるため、粒界の形成が不十分となり、磁気損失の増加及び強度の低下を招いてしまう。

フェライトコアの一般的な焼成工程では、冷却時に再昇温は行わないが、再昇温を行うことで、Ｃａの粒子の内部への固溶が促進され、強度を高める効果を得ることが出来る。

焼成することで得られたフェライトコアは、相対密度で９３％以上、さらに好ましくは９５％以上を得ることが出来る。

本発明により得られたフェライトコアは、トランスに用いることが可能であり、本発明により得られたトランスは、スイッチング電源装置に用いることが可能である。

図２（ａ）は、本実施形態に係るＥ字型のフェライトコアを示す斜視図である。図２に示すように、Ｅ字型のフェライトコア２００は、Ｅ型コア等と呼ばれ、トランス等に使用される。フェライトコア２００のようなＥ型コアが採用されたトランスとしては、図２（ｂ）に示すようにトランスの内部に、２つのＥ型コアが対向配置されたものが知られている。トランスのコアとして、本発明によるフェライトコアを用いれば、フェライトコア２００が破損する可能性が低下することから、トランスの信頼性を高めることが可能となる。

図３は、スイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。スイッチング電源装置３００は、直流入力電圧Ｖｉｎを直流出力電圧Ｖｏｕｔに変換するための装置（ＤＣ／ＤＣコンバーター）であり、直流出力電圧Ｖｉｎに含まれるノイズ成分を除去する入力フィルタ３０１、入力フィルタ３０１の出力を交流に変換するスイッチング回路３０２、スイッチング回路３０２の出力を変圧するトランス３０３、トランス３０３の出力を直流に変換する整流回路３０４及び整流回路３０４の出力を平滑化する平滑回路３０５を備えている。このような構成を有するスイッチング電源装置３００に含まれる、トランス３０３のコアとして本発明によるフェライトコアを用いれば、トランス３０３が破損する可能性が低下することから、スイッチング電源装置３００の信頼性を高めることが可能となる。

図３に示したスイッチング電源装置３００は、特に自動車用のスイッチング電源装置として利用することが好適である。

図４は、スイッチング電源装置３００を備えた自動車の主要部分を概略的に示すブロック図である。

図４に示すように、スイッチング電源装置３００を自動車用に用いた場合、スイッチング電源装置３００は、高圧バッテリー３１０と電気機器３２０および低圧バッテリー３３０との間に設けられ、高圧バッテリー３１０より供給される約１４４Ｖや約２８８Ｖの高電圧を約１４Ｖに降圧してこれを電気機器３２０に供給するとともに、低圧バッテリー３３０を充電する役割を果たす。電気機器３２０としては、自動車に備えられるエアコンやオーディオ等が挙げられる。

高圧バッテリー３１０への充電は、発電装置３４０より供給される電力によって行われる。また、高圧バッテリー３１０の出力はモータ３５０にも供給され、モータ３５０は、高圧バッテリー３１０より供給される高電圧（約１４４Ｖや約２８８Ｖ）に基づいて駆動系３６０を駆動する。尚、燃料電池車においては燃料電池本体が発電装置３４０となり、ハイブリッド車においてはモータ３５０が発電装置３４０を兼ねることになる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

主成分の原料として、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末、Ｍｎ_３Ｏ_４粉末およびＺｎＯ粉末、副成分の原料として、ＳｉＯ_２粉末、ＣａＣＯ_３粉末、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末、ＴｉＯ_２粉末及びＣｏ_３Ｏ_４粉末を用いた。

本発明で実施したＭｎ−Ｚｎ系フェライトの主成分及び副成分を、表１〜３に示した。

焼成後に得られるＭｎ−Ｚｎ系フェライトの主成分及び副成分が、表１〜３に記載の組成となるように、各粉末を秤量し、粉末を湿式混合した後、大気中、９００℃で３時間仮焼きした。

得られた混合物にバインダを加え、顆粒化した後、成型してトロイダル形状の成型体、Ｉ型形状の成型体及びＥ型形状の成型体を得た。得られた成型体を酸素分圧制御下において焼成した。焼成工程では、１３００℃、酸素分圧１．０体積％において５時間温度を保持した後、９５０℃まで冷却し、９５０℃において２時間温度保持を行った。次に、再度１２００℃まで昇温させ、１２００℃において０〜４０分間温度を保持した後、室温まで冷却した。

このようにして、トロイダル形状のフェライトコア（外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）、Ｉ字型形状のフェライトコア（長さ７０ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ８ｍｍ）およびＥ字型形状のフェライトコア（長さ４０ｍｍ、高さ１５ｍｍ、幅５ｍｍ）を得た。

次に本発明の測定方法について説明する。

強度は角型形状の焼結体を用いて、ＪＩＳＲ１６０１に記載の方法に従い、試験治具３ｐ−３０および全長４０ｍｍのＩ字型形状のコアを用いて測定を行い、その値を曲げ強度σｂ３とした。

１００℃における飽和磁束密度Ｂｓはトロイダル形状のコアをメトロン技研製直流磁化特性試験装置（ＳＫ−１１０）により測定した。

Ｓｉ及びＣａの組成分析は、収束イオンビーム（ＦＩＢ）加工装置及びエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ：ＪＥＤ−２３００Ｔ）を付設した透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：ＪＥＭ−２１００Ｆ）を用いて行った。ＴＥＭ観察では、平均結晶粒径以上の粒子を、ＦＩＢ加工装置で薄片化したものを用いた。平均結晶粒径は光学顕微鏡を用いて、コア中心部の断面観察を行い、１ｍｍ×１ｍｍの視野内にある全ての結晶のｈｅｙｗｏｏｄ径を測定し平均の値を算出した。図５に（ａ）フェライトコアの断面の光学顕微鏡の写真、（ｂ）ＴＥＭ観察像及び組成分析箇所を示した。組成分析は、２つの粒子間に存在する粒界の法線方向にＳｉ及びＣａの組成分析を線分析し、Ｃａ濃度が最大となる点を点Ａ、点Ａから５ｎｍ粒内方向に進んだ点を点Ｂとし、各点におけるＣａ／Ｓｉ比であるＸ及びＹの値を得た。その際、電子線のスポットサイズは１ｎｍ以下とした。Ｓｉ及びＣａの組成分析の測定は、１試料につき、１０回異なる位置において行い、１０回のうち、点ＡにおけるＣａ濃度が最大のものと最小のものを除く、８回を平均した値をＸおよびＹとして用いた。

１００℃におけるコア損失Ｐｃｖはトロイダル形状のフェライトコアを用いて、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、コア損失ＰｃｖをＩＷＡＴＳＵ製ＢＨアナライザー（ＳＹ−８２１７）により測定した。

測定結果を表１〜３に示す。但し、表中において「−」はその材料を添加していないことを示し、「×」は実施していないことを表している。

（表１）
図６に示すような焼成温度の調整を行い、フェライトコアを作製した。９５０℃で保持した後、１２００℃への昇温を行わない焼成条件及び１２００℃での保持時間が短い（比較例１，２）の場合、粒子の内部へのＣａの固溶する量が少なく、強度が１００ＭＰａ程度になる。一方で、１２００℃での保持時間が長い（比較例３）の場合、粒界から粒子の内部へのＣａの固溶が促進され、強度が低くなる。

（表２）
Ｆｅ_２Ｏ_３が５１．０ｍｏｌ％未満、またはＺｎＯが１４．０ｍｏｌ％を超える場合、１００℃以上の高い温度領域における、飽和磁束密度が小さくなってしまう。一方、Ｆｅ_２Ｏ_３が５６．０ｍｏｌ％を超える、またはＺｎＯが５．０ｍｏｌ％未満の場合、１００℃以上における磁気損失が大きくなり、強度が低下してしまう。即ち、主成分が前記の範囲の場合、電源用トランスの磁心として不適になる。

（表２）
副成分として、ＳｉＯ_２が５０ｐｐｍ未満、またはＣａＣＯ_３が２００ｐｐｍ未満の場合、粒界を十分に形成することが出来ず、強度が低下してしまうので、電源用トランスの磁心として不適になる。一方、ＳｉＯ_２が３００ｐｐｍを超える、またはＣａＣＯ_３が３０００ｐｐｍを超える場合、焼結時にＭｎ−Ｚｎフェライトの結晶成長が阻害されてしまい、強度が低下してしまい、やはり、電源用トランスの磁心として不適になる。

以上に対して、主成分として、Ｆｅ_２Ｏ_３を５１．０〜５６．０ｍｏｌ％、ＺｎＯを５．０〜１４．０ｍｏｌ％、ＭｎＯを残部含み、副成分として、ＳｉＯ_２を５０〜３００ｐｐｍ、ＣａＣＯ３を２００〜３０００ｐｐｍ含むＭｎ−Ｚｎフェライトにおいて、Ｃａ／Ｓｉ比であるＸ及びＹの値が０．５≦Ｘ≦１．０を満たし、Ｘ＋０．０５≦Ｙ≦Ｘ＋０．５０を満たす場合に、強度を高める効果が発現することが確認出来た。

（表３）
副成分として、ＴｉＯ_２またはＣｏＯを添加すると磁気損失を低減出来る。その効果を得るためには、ＴｉＯ_２では１００ｐｐｍ以上、ＣｏＯでは５００ｐｐｍ以上添加する。一方、ＴｉＯ_２では６０００ｐｐｍ、ＣｏＯでは４０００ｐｐｍを超える場合、磁気損失が増加してしまう。

（表３）
副成分として、Ｎｂ_２Ｏ_５を添加すると、Ｎｂは粒界に偏析し易い傾向を持つため、粒界の形成を促進し、粒界における電気抵抗を高めることに有効である。その効果を得るためには、Ｎｂ_２Ｏ_５を５０ｐｐｍ以上添加する。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５が７５０ｐｐｍを超える場合、焼結時に異常粒成長が促進されてしまい、磁気損失が増加してしまう。

（表３）
Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｂは、同時に添加することで、その効果はさらに高まり、１００℃以上における磁気損失抑制の効果を得られる。

以上の実施例より、飽和磁束密度を維持しつつ、Ｍｎ−Ｚｎフェライトの強度を高めるためには、Ｃａ／Ｓｉ比であるＸ及びＹが、適切な量になるよう調整することが有効である。また、Ｍｎ−ＺｎフェライトにＳｉ及びＣａ以外の副成分としてＮｂ、Ｃｏ及びＴｉを添加することで、強度を高めることに加えて１００℃以上における磁気損失の抑制に有効である。

以上のように、本発明に係わるフェライトコアは１００℃近傍における飽和磁束密度が高く、高い強度を有するので、チョークコイル等の電子部品に好適に用いることが出来る。特に、スイッチング電源用のチョークコイルに好適である。

１ 粒子
２ 粒界
１００ Ｍｎ−Ｚｎフェライトの断面
２００ フェライトコア（磁心）
２０１ 中脚部
２０２ コイル

Claims (4)

1. 酸化鉄をＦｅ_２Ｏ_３換算で５１．０〜５６．０ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で５．０〜１４．０ｍｏｌ％、残部が酸化マンガンＭｎＯである主成分から成り、主成分の重量に対する比率で、副成分として、ＳｉをＳｉＯ_２換算で５０〜３００ｐｐｍ、ＣａをＣａＣＯ_３換算で２００〜３０００ｐｐｍを含むＭｎ−Ｚｎフェライトであって、前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトはスピネル構図を有す多結晶体であり、粒子間に存在する粒界中のＣａの濃度が最大となる点ＡのＣａとＳｉの組成比Ｘと、点Ａから５ｎｍ粒子の内部方向に進んだ点ＢにおけるＣａとＳｉの組成比Ｙが、０．５≦Ｘ≦１．０およびＸ＋０．０５≦Ｙ≦Ｘ＋０．５０を満たすことを特徴とするＭｎ−Ｚｎフェライトを用いたフェライトコア。
2. 請求項１に記載のＭｎ−Ｚｎフェライトに、さらに、主成分の重量に対する比率で、副成分として、ＮｂをＮｂ_２Ｏ_５換算で５０〜７５０ｐｐｍ、ＣｏをＣｏＯ換算で２００〜４０００ｐｐｍ、ＴｉをＴｉＯ_２換算で１００〜６０００ｐｐｍの内、少なくとも１種類以上含むことを特徴とするＭｎ−Ｚｎ系フェライトを用いたフェライトコア。
3. 請求項１および請求項２のいずれか１項に記載のフェライトコアを用いて構成される電子部品
4. 請求項３に記載の電子部品を備えた電源装置。
   
   

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