JPH0544803B2 - - Google Patents

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JPH0544803B2
JPH0544803B2 JP59162695A JP16269584A JPH0544803B2 JP H0544803 B2 JPH0544803 B2 JP H0544803B2 JP 59162695 A JP59162695 A JP 59162695A JP 16269584 A JP16269584 A JP 16269584A JP H0544803 B2 JPH0544803 B2 JP H0544803B2
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JP
Japan
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oxide
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manganese
potassium
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JP59162695A
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Shunji Onishima
Tadakatsu Sano
Toshio Saito
Akira Morita
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TDK Corp
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TDK Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 本発明は、特に10〜100KHz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−亜鉛系フエライト材料と、
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−亜鉛系フエライトは、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つてきて
いる。 特にビデオデツキ等や各種OA機器等において
は、10KHz〜100KHzの高周波域にて数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
高透磁率フエライトは10〜100KHz程度の高周波
域では損失が大きく、損失の面で改善を要求され
ている。 ところで、マンガン−亜鉛系フエライト材料に
カリウムまたはナトリウムを添加することによつ
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K換算で0.03wt
%以下である。 しかし、上記の10〜100KHz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。 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
あつて、その主たる目的は、低損失の新規なマン
ガン−亜鉛系フエ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の発明によつて
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−亜鉛系フエラ
イト材料である。 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、酸化カリウムとを含有す
るマンガン−亜鉛系フエ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詳細に説明
する。 本発明におけるマンガン−亜鉛系フエライト磁
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%、MnO換算28〜33モル%、
ZnO換算13〜20モル%とされる。 この範囲外では、キユリー点が100℃以下とな
るか、あるいは高周波領域でのμa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%、MnO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、酸化ケイ素
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、CaCO3換算にて0.03〜0.2wt%、SiO2
算にて0.001〜0.05wt%、Nb2O5換算で0.001〜
0.1wt%、K2CO3換算にて0.3wt%以下である。 本発明のフエライトにおいて、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〜
0.08wt%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、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0.008〜0.025wt
%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、0.01wt%未満では実効が得られない。 酸化カリウム含有量が、K2CO3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、K2CO3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。 本発明のフエライト材料では、50℃、正弦波
25KHz、2000Gにおいて、70mW/cm3以下、特に
60mW/cm3にも及ぶ低い電力損失が得られる。 このようなフエ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
作するものであつて、その電力は、10〜100W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。 本発明のフエ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−亜鉛系フエライト
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0.001〜0.0wt%、
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%、MnO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成
分の原料は、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化
ニオブ、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、800〜
1000℃の範囲内の所定温度まで、例えば300℃/
hr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50〜150℃/hr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
持することによつて行われる。 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、500〜700℃/hr程度が好
ましい。 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−亜鉛系フエライトは、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 MnO(30.8モル%)、ZnO(16.4モル%)、Fe2O3
(52.8モル%)を主成分とし、副成分として
CaCO3 0.055wt%、SiO20.02wt%、Nb2O5
0.02wt%とし、K2CO3を0.07wt%、0.10wt%
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−亜鉛系フエライトについて50℃
における電力損失とμa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】 表1および第1図より、K2CO3添加によつて
電力損失が向上することがわかる。 また、これらのフエ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3図、第4図、第5図に、それぞれ
K2CO3 0.07wt%、0.10wt%、0.15wt%、含有の
場合におけるフエライト材料の粒成長の光学顕微
鏡写真(倍率×350)を示した。 これにより、K2CO3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、MnO(30.8モル%)、
ZnO(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、焼成条件を同
一としたマンガン−亜鉛系フエライトについて同
様に電力損失の測定を行つた。 結果を表2に示す。
【表】 表2に示される結果から、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1図は、実施例1のフエライトの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
特性を示すグラフである。第3図は、粒子の構造
を示す図面代用写真であつて、実施例1の
K2CO3 0.07wt%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
であつて、実施例1のK2CO3 0.10wt%添加の場
合の光学顕微鏡写真である。第5図は、粒子の構
造を示す図面代用写真であつて、実施例1の
K2CO3 0.15wt%添加の場合の光学顕微鏡写真で
ある。

Claims (1)

  1. 【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−亜鉛系フエライト材料。 2 酸化カルシウムの含有量がCaCO3換算で0.03
    〜0.2wt%、酸化ケイ素の含有量がSiO2換算で
    0.001〜0.05wt%、酸化ニオブの含有量がNb2O5
    換算で0.001〜0.1wt%、酸化カリウムの含有量が
    K2CO3換算で0.3wt%以下である特許請求の範囲
    第1項に記載のマンガン−亜鉛系フエライト材
    料。 3 酸化カリウムの含有量がK2CO3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−亜鉛系フエライト材料。 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
    系フエ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 酸化カルシウムの含有量がCaCO3換算で0.03
    〜0.2wt%、酸化ケイ素の含有量がSiO2換算で
    0.001〜0.05wt%、酸化ニオブの含有量がNb2O5
    換算で0.01〜0.1wt%、酸化カリウムの含有量が
    K2CO3換算で0.3wt%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 酸化カリウムの含有量がK2CO3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 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。
JP59162695A 1984-08-01 1984-08-01 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 Granted JPS6142104A (ja)

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CN102163480B (zh) * 2011-01-17 2013-03-20 临沂中瑞电子有限公司 一种led照明控制电路用磁性材料
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