JPH10270231A - Ｍｎ−Ｎｉフェライト材料 - Google Patents
Ｍｎ−Ｎｉフェライト材料Info
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- JPH10270231A JPH10270231A JP9071053A JP7105397A JPH10270231A JP H10270231 A JPH10270231 A JP H10270231A JP 9071053 A JP9071053 A JP 9071053A JP 7105397 A JP7105397 A JP 7105397A JP H10270231 A JPH10270231 A JP H10270231A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- 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】 １MHz 程度以上の高周波数域において低損失
であるフェライト材料を提供すること。 【解決手段】 Fe2O3 ：55〜68 mol％、NiＯ：0.5 〜11
mol％、残部が実質的にMnＯの組成となる基本成分中
に、SiO2：0.005 〜0.100 wt％およびCaＯ：0.020〜0.3
00 wt％を含有し、さらにTa2O5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, T
iO2およびHfO2の中から選ばれるいずれか１種または２
種以上を下記の範囲で含むことを特徴とするＭｎ−Ｎｉ
フェライト材料である。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％
であるフェライト材料を提供すること。 【解決手段】 Fe2O3 ：55〜68 mol％、NiＯ：0.5 〜11
mol％、残部が実質的にMnＯの組成となる基本成分中
に、SiO2：0.005 〜0.100 wt％およびCaＯ：0.020〜0.3
00 wt％を含有し、さらにTa2O5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, T
iO2およびHfO2の中から選ばれるいずれか１種または２
種以上を下記の範囲で含むことを特徴とするＭｎ−Ｎｉ
フェライト材料である。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、Ｍｎ−Ｎｉフェ
ライト材料に関し、とくに、電源用トランス等の磁心に
用いられる、高周波数域で損失の少ないＭｎ−Ｎｉフェ
ライト系材料について提案する。
ライト材料に関し、とくに、電源用トランス等の磁心に
用いられる、高周波数域で損失の少ないＭｎ−Ｎｉフェ
ライト系材料について提案する。
【０００２】
【従来の技術】フェライト系の酸化物磁性材料は、Ｂａ
フェライトやＳｒフェライトなどの硬質磁性材料とＭｎ
−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎ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、小さ
な磁場でも十分に磁化することから、電源や通信機器、
計測制御機器、磁気記録媒体、コンピュータなどの用途
に広く用いられている。それ故に、かかる軟質磁性材料
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、など多くの特性が要
求される。
フェライトやＳｒフェライトなどの硬質磁性材料とＭｎ
−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎ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、小さ
な磁場でも十分に磁化することから、電源や通信機器、
計測制御機器、磁気記録媒体、コンピュータなどの用途
に広く用いられている。それ故に、かかる軟質磁性材料
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、など多くの特性が要
求される。
【０００３】このような用途に用いられる軟質磁性材料
としては、上記フェライト系の酸化物磁性材料以外に金
属系の磁性材料がある。この金属系の磁性材料は、飽和
磁束密度が高いという点で酸化物磁性材料に比べると有
利である。その反面、この金属系の磁性材料は、電気抵
抗が低く、高周波数域で使用する際に渦電流に起因する
損失が大きくなるという欠点があった。例えば、100kHz
程度の周波数域で使われるスイッチング電源等に用いる
と、渦電流損による発熱が大きくなるという欠点があ
る。このため、この金属系の磁性材料は、電子機器の小
型化・高密度化に伴って使用周波数の高周波数化した電
子部品への適用が困難であった。
としては、上記フェライト系の酸化物磁性材料以外に金
属系の磁性材料がある。この金属系の磁性材料は、飽和
磁束密度が高いという点で酸化物磁性材料に比べると有
利である。その反面、この金属系の磁性材料は、電気抵
抗が低く、高周波数域で使用する際に渦電流に起因する
損失が大きくなるという欠点があった。例えば、100kHz
程度の周波数域で使われるスイッチング電源等に用いる
と、渦電流損による発熱が大きくなるという欠点があ
る。このため、この金属系の磁性材料は、電子機器の小
型化・高密度化に伴って使用周波数の高周波数化した電
子部品への適用が困難であった。
【０００４】このような背景のもとで、高周波数域で使
われるスイッチング電源に適用できる電源用トランスの
磁心材料としては、従来、酸化物軟質磁性材料であるＭ
ｎ−Ｚｎフェライトが主に用いられている。
われるスイッチング電源に適用できる電源用トランスの
磁心材料としては、従来、酸化物軟質磁性材料であるＭ
ｎ−Ｚｎフェライトが主に用いられている。
【０００５】このＭｎ−Ｚｎフェライトの場合、飽和磁
束密度およびキュリー温度は、基本成分であるMnＯ: Zn
Ｏ: FeＯの比でほぼ決まることが知られている。例え
ば、ZnＯの量が少ない領域においてはZnＯ量の増加に伴
い飽和磁束密度は増加するが、これと同時にキュリー温
度も低下する。また、損失が極小となる温度もまた上記
基本成分の比により決まることが知られている。
束密度およびキュリー温度は、基本成分であるMnＯ: Zn
Ｏ: FeＯの比でほぼ決まることが知られている。例え
ば、ZnＯの量が少ない領域においてはZnＯ量の増加に伴
い飽和磁束密度は増加するが、これと同時にキュリー温
度も低下する。また、損失が極小となる温度もまた上記
基本成分の比により決まることが知られている。
【０００６】一方で、低損失Ｍｎ−Ｚｎフェライトを得
るためには、損失を構成するヒステリシス損失、渦電流
損失、それ以外の残留損失をそれぞれ小さくすることが
必要である。これらの損失のうちヒステリシス損失は、
磁気異方性定数K1と磁歪定数λに大きく支配され、これ
らK1とλはフェライトの組成により決まることが知られ
ている。例えば、 Fe2O3＝52 mol％付近で ZnO＝20〜30
mol％である組成のＭｎ−Ｚｎフェライトは、室温にお
いて、K1ならびにλs が共にゼロに近くなり、その組成
では、透磁率が最大となり、損失も小さくなる(K.Ohta,
J. Phys. Soc.Japan 18(1963) 685)。また、 Fe2O3＝5
3〜54.5 mol％で ZnO＝８〜12 mol％である組成のＭｎ
−Ｚｎフェライトは、 100kHz 程度までの周波数域で損
失が低くなる材料であり、スイッチング電源用パワーフ
ェライトとして用いられている（セラミックス 28 (199
3) 937) 。
るためには、損失を構成するヒステリシス損失、渦電流
損失、それ以外の残留損失をそれぞれ小さくすることが
必要である。これらの損失のうちヒステリシス損失は、
磁気異方性定数K1と磁歪定数λに大きく支配され、これ
らK1とλはフェライトの組成により決まることが知られ
ている。例えば、 Fe2O3＝52 mol％付近で ZnO＝20〜30
mol％である組成のＭｎ−Ｚｎフェライトは、室温にお
いて、K1ならびにλs が共にゼロに近くなり、その組成
では、透磁率が最大となり、損失も小さくなる(K.Ohta,
J. Phys. Soc.Japan 18(1963) 685)。また、 Fe2O3＝5
3〜54.5 mol％で ZnO＝８〜12 mol％である組成のＭｎ
−Ｚｎフェライトは、 100kHz 程度までの周波数域で損
失が低くなる材料であり、スイッチング電源用パワーフ
ェライトとして用いられている（セラミックス 28 (199
3) 937) 。
【０００７】このような従来のＭｎ−Ｚｎフェライト
は、100kHz程度の周波数域において、高透磁率でかつ低
損失な特性を示す。しかしながら、このＭｎ−Ｚｎフェ
ライトは、使用周波数の高周波数化が進む今日では、周
波数が高くなるに伴い損失が大きくなるという欠点があ
った。かかる高周波数化の傾向はこれからも続くと考え
られ、高い周波数域でもなお低損失特性を示す酸化物軟
質磁性材料に対する要求が高まっている。
は、100kHz程度の周波数域において、高透磁率でかつ低
損失な特性を示す。しかしながら、このＭｎ−Ｚｎフェ
ライトは、使用周波数の高周波数化が進む今日では、周
波数が高くなるに伴い損失が大きくなるという欠点があ
った。かかる高周波数化の傾向はこれからも続くと考え
られ、高い周波数域でもなお低損失特性を示す酸化物軟
質磁性材料に対する要求が高まっている。
【０００８】この損失のなかでも渦電流損失は、材料の
電気抵抗に起因する損失であり、周波数が高くなるに伴
いその損失の占める割合が大きくなる。これについて
は、フェライト粒界に高抵抗層を形成してコア全体の電
気抵抗を高めることにより、渦電流損失を低減すること
ができる。残留損失もまた、周波数が高くなるに伴いそ
の損失の占める割合が増えるものと考えられている。こ
の原因については、共鳴現象等による説明もなされてい
るが現在までのところはっきりしていない。従って、こ
れら渦電流損失と残留損失を共に低減することができれ
ば、１MHz程度以上の高周波数域でも低損失を示す材料
が得られると考えられる。
電気抵抗に起因する損失であり、周波数が高くなるに伴
いその損失の占める割合が大きくなる。これについて
は、フェライト粒界に高抵抗層を形成してコア全体の電
気抵抗を高めることにより、渦電流損失を低減すること
ができる。残留損失もまた、周波数が高くなるに伴いそ
の損失の占める割合が増えるものと考えられている。こ
の原因については、共鳴現象等による説明もなされてい
るが現在までのところはっきりしていない。従って、こ
れら渦電流損失と残留損失を共に低減することができれ
ば、１MHz程度以上の高周波数域でも低損失を示す材料
が得られると考えられる。
【０００９】例えば、500kHz以上の周波数域を対象とし
た材料として、特開平６−310320号公報などでは、Mn,
Zn, Feの酸化物を基本成分とするＭｎ−Ｚｎフェライト
に添加成分として種々の酸化物を含有させてなる、300k
Hz〜数MHz の周波数域で低損失を示す磁性材料が提案さ
れている。
た材料として、特開平６−310320号公報などでは、Mn,
Zn, Feの酸化物を基本成分とするＭｎ−Ｚｎフェライト
に添加成分として種々の酸化物を含有させてなる、300k
Hz〜数MHz の周波数域で低損失を示す磁性材料が提案さ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら比較的低い周波数で用いられているＭｎ−Ｚｎフェラ
イト材料では、１MHz 程度以上の高周波数域における要
求特性、とりわけ低損失特性について未だ満足できる結
果が得られていない。
ら比較的低い周波数で用いられているＭｎ−Ｚｎフェラ
イト材料では、１MHz 程度以上の高周波数域における要
求特性、とりわけ低損失特性について未だ満足できる結
果が得られていない。
【００１１】この発明は、１MHz 程度以上の高周波数域
において低損失であるフェライト材料を提供することを
目的とする。
において低損失であるフェライト材料を提供することを
目的とする。
【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、１MHz 程度以上の高周波数域で低損失を示
す組成を探索した。その結果、亜鉛を含まない組成でか
つニッケルを含む組成が低損失化に有効であることを見
いだし、以下に示す成分組成のＭｎ−Ｎｉフェライト材
料に想到するに至った。
実現に向け、１MHz 程度以上の高周波数域で低損失を示
す組成を探索した。その結果、亜鉛を含まない組成でか
つニッケルを含む組成が低損失化に有効であることを見
いだし、以下に示す成分組成のＭｎ−Ｎｉフェライト材
料に想到するに至った。
【００１３】(1) Fe2O3 ：55〜68 mol％、NiＯ ：0.5
〜11 mol％、残部が実質的にMnＯの組成となる基本成分
中に、SiO2 ：0.005 〜0.100 wt％およびCaＯ ：0.02
0 〜0.300 wt％を含有し、さらにTa2O5, ZrO2, Nb2O5,
V2O5, TiO2およびHfO2の中から選ばれるいずれか１種ま
たは２種以上を下記の範囲で含むことを特徴とするＭｎ
−Ｎｉフェライト材料である。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％
〜11 mol％、残部が実質的にMnＯの組成となる基本成分
中に、SiO2 ：0.005 〜0.100 wt％およびCaＯ ：0.02
0 〜0.300 wt％を含有し、さらにTa2O5, ZrO2, Nb2O5,
V2O5, TiO2およびHfO2の中から選ばれるいずれか１種ま
たは２種以上を下記の範囲で含むことを特徴とするＭｎ
−Ｎｉフェライト材料である。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％
【００１４】このＭｎ−Ｎｉフェライト材料によれば、
高周波鉄損は、例えば１MHz, 50mＴの条件では150 kW/m
3 以下、２MHz, 25mＴの条件では200 kW/m3 以下を達成
することができる。さらに発明者らは、上記(1) に記載
のＭｎ−Ｎｉフェライト材料において、ZnＯを含む場合
でも、そのZnＯ量が８ mol％以下であれば損失はそれほ
ど大きく劣化せず、１MHz, 50mＴの条件でも200 kW/m3
以下に抑えることができることを知見し、以下に示す成
分組成のＭｎ−Ｎｉフェライト材料に想到した。
高周波鉄損は、例えば１MHz, 50mＴの条件では150 kW/m
3 以下、２MHz, 25mＴの条件では200 kW/m3 以下を達成
することができる。さらに発明者らは、上記(1) に記載
のＭｎ−Ｎｉフェライト材料において、ZnＯを含む場合
でも、そのZnＯ量が８ mol％以下であれば損失はそれほ
ど大きく劣化せず、１MHz, 50mＴの条件でも200 kW/m3
以下に抑えることができることを知見し、以下に示す成
分組成のＭｎ−Ｎｉフェライト材料に想到した。
【００１５】(2) Fe2O3 ：55〜68 mol％、NiＯ ：0.5
〜11 mol％、ZnＯ ：８ mol％以下を含み、残部が実質
的にMnＯの組成となる基本成分中に、SiO2 ：0.005 〜
0.100 wt％およびCaＯ ：0.020 〜0.300 wt％を含有
し、さらにTa2O5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2
の中から選ばれるいずれか１種または２種以上を下記の
範囲で含むことを特徴とするＭｎ−Ｎｉフェライト材料
である。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％
〜11 mol％、ZnＯ ：８ mol％以下を含み、残部が実質
的にMnＯの組成となる基本成分中に、SiO2 ：0.005 〜
0.100 wt％およびCaＯ ：0.020 〜0.300 wt％を含有
し、さらにTa2O5, ZrO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2
の中から選ばれるいずれか１種または２種以上を下記の
範囲で含むことを特徴とするＭｎ−Ｎｉフェライト材料
である。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％
【００１６】(3) また発明者らは、上記 (1)または(2)
に記載のＭｎ−Ｎｉフェライト材料において、損失が極
小となる温度を、実際にトランスとして動作する60〜10
0 ℃程度の温度範囲に適合できるよう 100℃以下にする
ことができることを見出した。
に記載のＭｎ−Ｎｉフェライト材料において、損失が極
小となる温度を、実際にトランスとして動作する60〜10
0 ℃程度の温度範囲に適合できるよう 100℃以下にする
ことができることを見出した。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるＭｎ−Ｎ
ｉフェライト材料において、基本成分組成および添加物
組成を前記範囲に限定した理由について以下に説明す
る。 ・NiＯ：0.5 〜11 mol％ NiＯの含有量が 0.5 mol％に満たないと損失低減効果が
顕著でないため、NiＯの含有量は 0.5 mol％を下限とし
た。このNiＯには他にスピネル化を促進する効果があ
る。即ち、本発明の上記(1) に記載のフェライト材料の
ように従来の成分組成と異なりZnＯを含まない場合は、
仮焼あるいは焼成時の昇温過程においてスピネル化が進
まず、その時の温度や酸素濃度によっては異相が存在す
る場合がしばしば生じ、磁気特性が大きく劣化する。こ
の点、NiＯを含有させることによりスピネル化が促進
し、ZnＯを含む場合と同程度の効果が得られる。このこ
とからも 0.5 mol％以上のNiＯが必要である。一方、Ni
Ｏの含有量が多すぎると、固有電気抵抗が小さくなり渦
電流損失の増大を招くため、11 mol％を上限とした。
ｉフェライト材料において、基本成分組成および添加物
組成を前記範囲に限定した理由について以下に説明す
る。 ・NiＯ：0.5 〜11 mol％ NiＯの含有量が 0.5 mol％に満たないと損失低減効果が
顕著でないため、NiＯの含有量は 0.5 mol％を下限とし
た。このNiＯには他にスピネル化を促進する効果があ
る。即ち、本発明の上記(1) に記載のフェライト材料の
ように従来の成分組成と異なりZnＯを含まない場合は、
仮焼あるいは焼成時の昇温過程においてスピネル化が進
まず、その時の温度や酸素濃度によっては異相が存在す
る場合がしばしば生じ、磁気特性が大きく劣化する。こ
の点、NiＯを含有させることによりスピネル化が促進
し、ZnＯを含む場合と同程度の効果が得られる。このこ
とからも 0.5 mol％以上のNiＯが必要である。一方、Ni
Ｏの含有量が多すぎると、固有電気抵抗が小さくなり渦
電流損失の増大を招くため、11 mol％を上限とした。
【００１８】 ・Fe2O3 ：55〜68 mol％ Fe2O3 の含有量が少なすぎると、飽和磁束密度が低下す
ると同時に、損失が極小となる温度が高温側にシフトし
てスイッチング電源等の動作温度である80℃付近におけ
る損失が大きくなる。このため、Fe2O3 の含有量は 55m
ol％を下限とした。一方、この発明にかかるフェライト
材料のようにNiＯを含有する場合、磁性イオンであるNi
2+イオンがフェライトのスピネル化合物の格子点に入
り、他の格子点にある磁性イオンとの相互作用により、
磁気異方性定数Ｋ１と磁歪定数λｓが変化する。そのた
め、 Fe2O3の最適含有量はNiＯ含有量に伴って変化す
る。すなわち、Fe2O3 の含有量はNiＯ含有量の増加に伴
い増やす必要がある。そこで、上記NiＯ含有量の上限に
対応する値、68 mol％をFe2O3 含有量の上限とした。
ると同時に、損失が極小となる温度が高温側にシフトし
てスイッチング電源等の動作温度である80℃付近におけ
る損失が大きくなる。このため、Fe2O3 の含有量は 55m
ol％を下限とした。一方、この発明にかかるフェライト
材料のようにNiＯを含有する場合、磁性イオンであるNi
2+イオンがフェライトのスピネル化合物の格子点に入
り、他の格子点にある磁性イオンとの相互作用により、
磁気異方性定数Ｋ１と磁歪定数λｓが変化する。そのた
め、 Fe2O3の最適含有量はNiＯ含有量に伴って変化す
る。すなわち、Fe2O3 の含有量はNiＯ含有量の増加に伴
い増やす必要がある。そこで、上記NiＯ含有量の上限に
対応する値、68 mol％をFe2O3 含有量の上限とした。
【００１９】 ・SiO2：0.005 〜0.1 wt％ CaＯ：0.02〜0.3 wt％ 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な添加成分である。Si
O2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0.005 wt％以上の添加が必要であり、多すぎ
ると異常粒成長を引き起こすためその上限を0.1 wt％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低くする効果があり、この効果を
引き出すためには0.02wt％以上の添加が必要であり、0.
3 wt％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0.3 wt％以下とした。
して低損失を実現するために必要な添加成分である。Si
O2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0.005 wt％以上の添加が必要であり、多すぎ
ると異常粒成長を引き起こすためその上限を0.1 wt％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低くする効果があり、この効果を
引き出すためには0.02wt％以上の添加が必要であり、0.
3 wt％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0.3 wt％以下とした。
【００２０】 ・Ta2O5 ：0.005 〜0.1 wt％ ZrO2 ：0.01 〜0.15wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.05wt％ V2O5 ：0.005 〜0.05wt％ TiO2 ：0.05 〜0.3 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.05wt％ この発明にかかるフェライト材料では、スピネルを形成
しない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種以上の添加物を
加えることが、損失を低減することに極めて重要であ
る。これらの添加物のうち 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 の添加量が0.005 wt％に満たないとその添加効
果に乏しく、一方、0.1 wt％を超えると逆に損失の増大
を招く。従って、このTa2O5 は 0.005〜0.1 wt％の範囲
で添加するものとした。
しない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種以上の添加物を
加えることが、損失を低減することに極めて重要であ
る。これらの添加物のうち 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 の添加量が0.005 wt％に満たないとその添加効
果に乏しく、一方、0.1 wt％を超えると逆に損失の増大
を招く。従って、このTa2O5 は 0.005〜0.1 wt％の範囲
で添加するものとした。
【００２１】ZrO2は、SiO2, CaＯ，Ta2O5 の共存下で T
a2O5と同様に粒界の抵抗を高めて高周波域での損失の低
減に有効に寄与する添加成分である。このZrO2は、Ta2O
5 と比べると抵抗の増加に寄与する割合が少ないが、損
失低減に寄与する割合は大きく、特に損失が極小になる
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0.01wt％に満たないとその添加効果に乏
しく、一方、0.15wt％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、このZrO2の添
加量は0.01〜0.15wt％とした。
a2O5と同様に粒界の抵抗を高めて高周波域での損失の低
減に有効に寄与する添加成分である。このZrO2は、Ta2O
5 と比べると抵抗の増加に寄与する割合が少ないが、損
失低減に寄与する割合は大きく、特に損失が極小になる
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0.01wt％に満たないとその添加効果に乏
しく、一方、0.15wt％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、このZrO2の添
加量は0.01〜0.15wt％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 0.005wt％未満ではその添加効果
に乏しく、一方、0.05wt％を超えると過剰に粒界相が析
出して却って損失を増大させてしまう。従って、Nb2O5
は 0.005〜0.05wt％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 0.005wt％未満ではその添加効果
に乏しく、一方、0.05wt％を超えると過剰に粒界相が析
出して却って損失を増大させてしまう。従って、Nb2O5
は 0.005〜0.05wt％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。これら
の添加成分の含有量が 0.005wt％未満ではその添加効果
に乏しく、一方、0.05wt％を超えると逆に損失の増大を
招く。そのため、V2O5, HfO2の添加量はそれぞれ0.005
〜0.05wt％とした。
つ粒界抵抗を高める働きがある添加成分である。これら
の添加成分の含有量が 0.005wt％未満ではその添加効果
に乏しく、一方、0.05wt％を超えると逆に損失の増大を
招く。そのため、V2O5, HfO2の添加量はそれぞれ0.005
〜0.05wt％とした。
【００２４】TiO2は、粒界に一部存在し、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、このTiO2は、スピネル格子の原子とも置
換して損失が極小になる温度をシフトさせる働きがあ
る。しかしながら、このTiO2の含有量が 0.05wt％未満
ではその添加効果に乏しく、一方、多すぎると異常粒成
長を引き起こす。そのため、 0.05〜0.3 wt％の範囲で
添加することとした。
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、このTiO2は、スピネル格子の原子とも置
換して損失が極小になる温度をシフトさせる働きがあ
る。しかしながら、このTiO2の含有量が 0.05wt％未満
ではその添加効果に乏しく、一方、多すぎると異常粒成
長を引き起こす。そのため、 0.05〜0.3 wt％の範囲で
添加することとした。
【００２５】
(実施例１)基本成分が表１に示す最終組成となるよう
に、各成分の原料酸化物を配合し、次いで、ボールミル
を用いて湿式混合を16時間かけて行い、その後、乾燥し
て原料混合粉を得た。次に、この原料混合粉に対し、大
気雰囲気中、 900〜950 ℃で３時間の仮焼を行い、こう
して得られた仮焼粉に、SiO2を0.03wt％、CaＯを0.15wt
％、Ta2O5 を0.04wt％およびZrO2を0.03wt％添加した
後、再びボールミルを用いて湿式混合粉砕して乾燥させ
た。その乾燥粉末にポリビニルアルコール５重量％の水
溶液を10重量％加えて造粒し、次いで、外径22mm、内径
11mm、高さ５mm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、1150℃で２時間の焼
成を行った。
に、各成分の原料酸化物を配合し、次いで、ボールミル
を用いて湿式混合を16時間かけて行い、その後、乾燥し
て原料混合粉を得た。次に、この原料混合粉に対し、大
気雰囲気中、 900〜950 ℃で３時間の仮焼を行い、こう
して得られた仮焼粉に、SiO2を0.03wt％、CaＯを0.15wt
％、Ta2O5 を0.04wt％およびZrO2を0.03wt％添加した
後、再びボールミルを用いて湿式混合粉砕して乾燥させ
た。その乾燥粉末にポリビニルアルコール５重量％の水
溶液を10重量％加えて造粒し、次いで、外径22mm、内径
11mm、高さ５mm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、1150℃で２時間の焼
成を行った。
【００２６】このようにして得られた焼結体試料に巻線
を施し (１次側２巻, ２次側１巻)、（周波数、最大磁
束密度）の条件を（１MHz 、50mT）、（２MHz 、25mT）
に設定して、損失を交流ＢＨトレーサーにより25〜140
℃で測定した。これらの試料の損失極小値ならびに損失
が極小になる温度を表１に示す。この表１に示す結果か
ら明らかなように、NiＯの含有量を 0.5〜11 mol％とす
ることにより、 100℃以下の温度で１MHz, 50mＴでの損
失を150kW/m3以下、２MHz, 25mＴでの損失を200kW/m3以
下に低減することができた。
を施し (１次側２巻, ２次側１巻)、（周波数、最大磁
束密度）の条件を（１MHz 、50mT）、（２MHz 、25mT）
に設定して、損失を交流ＢＨトレーサーにより25〜140
℃で測定した。これらの試料の損失極小値ならびに損失
が極小になる温度を表１に示す。この表１に示す結果か
ら明らかなように、NiＯの含有量を 0.5〜11 mol％とす
ることにより、 100℃以下の温度で１MHz, 50mＴでの損
失を150kW/m3以下、２MHz, 25mＴでの損失を200kW/m3以
下に低減することができた。
【００２７】(実施例２)ZnＯを４〜９ mol％含有する基
本成分組成としたこと以外は、実施例１と同様にして焼
結体試料を得た。このとき、損失極小温度がZnＯを含む
ことにより変化するため、ZnＯ量の mol％の５分の１に
相当する Fe2O3の mol％を減じ、総和が100mol％となる
ようにMnＯ量を調整した。
本成分組成としたこと以外は、実施例１と同様にして焼
結体試料を得た。このとき、損失極小温度がZnＯを含む
ことにより変化するため、ZnＯ量の mol％の５分の１に
相当する Fe2O3の mol％を減じ、総和が100mol％となる
ようにMnＯ量を調整した。
【００２８】得られた焼結体試料に巻線を施し (１次側
２巻、２次側１巻) ，１MHz の周波数で最大磁束密度50
mTの条件下で、損失を交流ＢＨトレーサーにより25〜14
0 ℃で測定した。損失極小値のNiＯ量依存性をZnＯ量を
変化させて調べて結果を図１に示す。なお、このときの
損失極小値を示す温度はすべて80〜100 ℃の範囲であっ
た。この図１に示す結果から明らかなように、ZnＯを含
まない組成では確実に低損失を達成することができる
が、ZnＯを含む組成でもZnＯ量が８ mol％程度以下であ
れば比較的低い損失に維持できることが判った。即ち、
NiＯ量を 0.5〜11 mol％の範囲とすることにより、損失
極小値を示す温度が 100℃以下で、１MHz, 50mＴでの損
失を200kW/m3以下に抑えられることが判った。
２巻、２次側１巻) ，１MHz の周波数で最大磁束密度50
mTの条件下で、損失を交流ＢＨトレーサーにより25〜14
0 ℃で測定した。損失極小値のNiＯ量依存性をZnＯ量を
変化させて調べて結果を図１に示す。なお、このときの
損失極小値を示す温度はすべて80〜100 ℃の範囲であっ
た。この図１に示す結果から明らかなように、ZnＯを含
まない組成では確実に低損失を達成することができる
が、ZnＯを含む組成でもZnＯ量が８ mol％程度以下であ
れば比較的低い損失に維持できることが判った。即ち、
NiＯ量を 0.5〜11 mol％の範囲とすることにより、損失
極小値を示す温度が 100℃以下で、１MHz, 50mＴでの損
失を200kW/m3以下に抑えられることが判った。
【００２９】(実施例３)基本成分組成が Fe2O3：MnＯ：
NiＯ＝61.1：32.9：6.0 mol％の比になるように、実施
例１と同様にして仮焼粉を作製し、次いで、表２に示す
各種酸化物を添加し、その後、実施例１と同様にして粉
砕、造粒、成形したものに対し、酸素分圧を制御した窒
素・酸素混合雰囲気中、1150℃で２時間の焼成を行い、
焼結体試料を得た。このようにして得られた焼結体試料
について、実施例１と同様にして、周波数１MHz 、最大
磁束密度50mTの条件下で損失を測定した。その結果を表
２に併せて示す。なお、このときの損失極小値を示す温
度はすべて60〜100 ℃の範囲であった。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
フェライト材料によれば低損失を達成することができ
る。
NiＯ＝61.1：32.9：6.0 mol％の比になるように、実施
例１と同様にして仮焼粉を作製し、次いで、表２に示す
各種酸化物を添加し、その後、実施例１と同様にして粉
砕、造粒、成形したものに対し、酸素分圧を制御した窒
素・酸素混合雰囲気中、1150℃で２時間の焼成を行い、
焼結体試料を得た。このようにして得られた焼結体試料
について、実施例１と同様にして、周波数１MHz 、最大
磁束密度50mTの条件下で損失を測定した。その結果を表
２に併せて示す。なお、このときの損失極小値を示す温
度はすべて60〜100 ℃の範囲であった。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
フェライト材料によれば低損失を達成することができ
る。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【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、１MHz 程
度以上の高周波数域において損失の小さいＭｎ−Ｎｉフ
ェライト材料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、１MHz 程
度以上の高周波数域において損失の小さいＭｎ−Ｎｉフ
ェライト材料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
を示す図である。
を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】Fe2O3 ：55〜68 mol％、 NiＯ ：0.5 〜11 mol％、 残部が実質的にMnＯの組成となる基本成分中に、 SiO2 ：0.005 〜0.100 wt％および CaＯ ：0.020 〜0.300 wt％を含有し、さらにTa2O5, Z
rO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2の中から選ばれるい
ずれか１種または２種以上を下記の範囲で含むことを特
徴とするＭｎ−Ｎｉフェライト材料。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％ - 【請求項２】 Fe2O3 ：55〜68 mol％、 NiＯ ：0.5 〜11 mol％、 ZnＯ ：８ mol％以下を含み、残部が実質的にMnＯの組
成となる基本成分中に、SiO2 ：0.005 〜0.100 wt％お
よび CaＯ ：0.020 〜0.300 wt％を含有し、さらにTa2O5, Z
rO2, Nb2O5, V2O5, TiO2およびHfO2の中から選ばれるい
ずれか１種または２種以上を下記の範囲で含むことを特
徴とするＭｎ−Ｎｉフェライト材料。 記 Ta2O5 ：0.005 〜0.100 wt％ ZrO2 ：0.010 〜0.150 wt％ Nb2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ V2O5 ：0.005 〜0.050 wt％ TiO2 ：0.050 〜0.300 wt％ HfO2 ：0.005 〜0.050 wt％ - 【請求項３】 損失が極小となる温度が 100℃以下であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載のＭｎ−Ｎ
ｉフェライト材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105397A JP3597666B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Ｍｎ−Ｎｉフェライト材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105397A JP3597666B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Ｍｎ−Ｎｉフェライト材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270231A true JPH10270231A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3597666B2 JP3597666B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=13449404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7105397A Expired - Lifetime JP3597666B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Ｍｎ−Ｎｉフェライト材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3597666B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6391222B1 (en) | 1999-10-12 | 2002-05-21 | Tdk Corporation | NiMnZn based ferrite |
| US7294284B2 (en) | 2004-01-30 | 2007-11-13 | Tdk Corporation | Method for producing Mn-Zn ferrite |
| CN102105417A (zh) * | 2008-08-12 | 2011-06-22 | 株式会社Emw | 具有低透磁损失的镍锰钴尖晶石铁素体制造方法及由此方法制造的镍锰钴尖晶石铁素体 |
| CN102290185A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-12-21 | 乳源东阳光磁性材料有限公司 | 高饱和磁通高传输能力高直流叠加的软磁材料及其制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010083692A (ja) | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Tdk Corp | ＮｉＭｎＺｎ系フェライト |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP7105397A patent/JP3597666B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6391222B1 (en) | 1999-10-12 | 2002-05-21 | Tdk Corporation | NiMnZn based ferrite |
| US7294284B2 (en) | 2004-01-30 | 2007-11-13 | Tdk Corporation | Method for producing Mn-Zn ferrite |
| CN102105417A (zh) * | 2008-08-12 | 2011-06-22 | 株式会社Emw | 具有低透磁损失的镍锰钴尖晶石铁素体制造方法及由此方法制造的镍锰钴尖晶石铁素体 |
| CN102290185A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-12-21 | 乳源东阳光磁性材料有限公司 | 高饱和磁通高传输能力高直流叠加的软磁材料及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3597666B2 (ja) | 2004-12-08 |
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