JPH09180926A - 低損失酸化物磁性材料 - Google Patents

低損失酸化物磁性材料

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JPH09180926A
JPH09180926A JP7350402A JP35040295A JPH09180926A JP H09180926 A JPH09180926 A JP H09180926A JP 7350402 A JP7350402 A JP 7350402A JP 35040295 A JP35040295 A JP 35040295A JP H09180926 A JPH09180926 A JP H09180926A
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JP
Japan
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oxide
pcv
cao
magnetic material
mol
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JP7350402A
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Inventor
Hiroshi Oyanagi
浩 大柳
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets 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
    • H01F1/34Magnets 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
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
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  • Magnetic Ceramics (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い振幅透磁率を有する低損失酸化物磁性材
料を提供すること。 【解決手段】 主成分として52〜54mol%の酸化
鉄(Fe23)、33〜37mol%の酸化マンガン
(MnO)及び残部酸化亜鉛(ZnO)からなり、副成
分として0.001〜0.008wt%の二酸化珪素(S
iO2)及び0.02〜0.10wt%の酸化カルシウム
(CaO)を含有させ、更に、0〜0.06wt%(0
を含まず)の酸化タンタル(Ta25)、又は0〜0.
02wt%(0を含まず)の酸化ニオブ(Nb25)を
含有させ、かつ、Ta25及びNb25の総量で0〜
0.06wt%(0を含まず)含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
等の各種電源用トランス材として用いられる低損失酸化
物磁性材料に関し、特に、Mn−Zn系フェライトに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、各種電源機器の高性能化、かつ、
軽量小型化の進展が著しい。それ故、この各種電源機器
に搭載されるスイッチング電源用トランス材の、より一
層の高性能化が求められている。
【0003】トランス材の高性能化に必要な代表的項目
としては、高磁束密度、高振幅透磁率、低電力損失(低
損失)が挙げられる。なお、以下においては、振幅透磁
率をμa、電力損失をPcvと称する。
【0004】ところで、一般に、Mn−Zn系フェライ
トは、粉末冶金法により、混合、予焼、解砕、造粒、成
形、焼成の工程を経て製造され、この製造プロセス条件
の適切なコントロールにより、高性能化が図られてい
る。又、更に、Fe23、MnO、ZnOというマトリ
ックス相を形成する主成分組成と、SiO2、CaO、
Ta25、Nb25等の粒界相を形成する副成分組成の
厳密なコントロールにより、高性能化が図られている。
【0005】Pcvを下げるためには、粒界相の厚みを大
きくして、より高抵抗化を図ることが最も効果的であ
る。一方、μaを大きくするためには、粒界相の厚さを
極力薄くする、あるいは、マトリックス相中に残存する
不純物量を低減することが必要である。
【0006】このように、μa、Pcvにおける高性能化
のための原理は、二律背反の関係にあり、従来は、両者
を満足させる高性能なMn−Zn系フェライトが得難
く、100kHz、2000G、100℃の条件におい
て、Pcvで350〜500(kW/m3)程度のもの
か、あるいは、μaで3000〜5000程度のものし
か得られなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
点を解決し、より高性能な、高いμaを有する低損失酸
化物磁性材料を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述した如く、Mn−Z
n系フェライトは、SiO2、CaO等を主成分とした
粒界相が存在しており、この粒界相により、フェライト
焼結体の高抵抗化が図られ、渦電流損失が低減され、低
損失化が実現できるものである。
【0009】ところが、高抵抗化により渦電流損失を低
減させるために、SiO2、CaO等の副成分量を増加
させ、粒界相を厚くし過ぎると、逆に粒界相による応力
が大きくなり、磁性を担うマトリックス相の磁気特性、
例えば、μaの劣化、Hcの増大を招き、高性能化を図
ることがきない。
【0010】又、マトリックス相中に残存する空隙中に
は、SiO2、CaO等の副成分が高濃度に残留する。
このため、これらの副成分量の増加は、磁壁の滑らかな
移動の妨げとなり、μa、μi等の劣化を引き起こす原因
ともなっている。
【0011】逆に、SiO2、CaO等の副成分の量を
減少させ、粒界相を、例えば、全く存在しないような状
態にすると、μa、μi等は、著しく高い値が得られる。
しかし、電気抵抗が著しく小さくなるため、渦電流損失
が大きくなり、Pcvの低下は図れない上、μa、μiの周
波数特性も著しく劣化する欠点が生じる。
【0012】本発明者は、種々検討を行った結果、S
iO2量を極力少なく含有せしめる、Ta25あるい
はNb25を含有するCaOを主成分とする粒界相を形
成させる、ことにより、前述した二律背反の関係による
影響を極力小さくし、低いPcvで、かつ、高いμaを有
する高性能なMn−Zn系フェライトを提供できること
を見い出したものである。
【0013】即ち、本発明は、主成分として52〜54
mol%の酸化鉄(Fe23)、33〜37mol%の
酸化マンガン(MnO)及び残部酸化亜鉛(ZnO)か
らなり、副成分として0.001〜0.008wt%の二
酸化珪素(SiO2)及び0.02〜0.10wt%の酸
化カルシウム(CaO)を含有し、更に、0〜0.06
wt%(0を含まず)の酸化タンタル(Ta25)、又
は0〜0.02wt%(0を含まず)の酸化ニオブ(N
25)を含有し、かつ、Ta25及びNb25の総量
で0〜0.06wt%(0を含まず)含有することを特
徴とする低損失酸化物磁性材料である。
【0014】本発明において、Ta25及びNb25
用いたのは、上述した問題点を解決できる上、異常粒成
長等の組織不整のない結晶粒径の均一な組織が得られる
ため、ヒステリシス損失の低減が可能となり、更に、T
25及び、あるいはNb25を含有するCaOを主成
分とする粒界相が形成され、渦電流損失の低減が可能と
なるためである。従って、SiO2を極力少なく含有さ
せた場合においても、これまで達成できなかった低いP
cvで、かつ、高いμaを含有するMn−Zn系フェライ
トを得ることができる。
【0015】又、本発明において、Fe23を52〜5
4mol%、MnOを33〜37mol%の組成範囲と
したのは、通常、電源トランス材が使用される環境下で
ある、60〜100℃程度の温度範囲では、主成分であ
るFe23及びMnOの組成に強く依存するPcvの温度
特性が負であり、かつ、Pcvが低いからである。
【0016】更に、SiO2を0.001〜0.008w
t%、CaOを0.02〜0.10wt%としたのは、下
限値以下では、粒界相がほとんど形成されず、渦電流損
失が著しく増大し、低いPcvが得られないためであり、
又、上限値を越えた領域においては、高いμaが得られ
ないためである。
【0017】Ta25を0〜0.06wt%(0を除
く)、Nb25を0〜0.02wt%(0を除く)とし
た理由は、各添加物共に上限値を越えても、高抵抗化に
より渦電流損失が低減でき、低いPcvが得られる領域も
あるが、マトリックス中の空隙が多くなる等、組織制御
が困難となり、高いμaが得られないためである。
【0018】又、Ta25とNb25の総量を0〜0.
06wt%(0を除く)とした理由は、0.06wt%
を越えた領域では、同様に、組織制御が困難であり、低
いPcv、高いμaが得られないためである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる低損失酸化
物磁性材料の実施例について説明する。
【0020】(実施例1)高純度のFe23、Mn34
及びZnO原料を用いて、52.8Fe23−36.0M
nO−11.2ZnO(mol%)となるように秤量
し、ボールミルで混合した後、900℃の大気中で2時
間仮焼した。
【0021】次に、この仮焼粉末に、CaOを0.05
wt%添加し、更に、Ta25を0.03wt%添加
し、SiO2を0.001〜0.012wt%(0を含ま
ず)の範囲で添加した後、ボールミルにて更に微粉砕
(解砕)を行った。
【0022】更に、ポリビニルアルコール(PVA)を
バインダーとして0.5wt%添加し、スプレードライ
ヤーにて乾燥・造粒した。
【0023】得られた造粒体を、外径30mm×内径2
0mm×高さ10mmのトロイダル形状に加圧成形した
後、1200〜1400℃で窒素と酸素の混合気流中で
酸素分圧が0.5〜10%となるよう焼成した。
【0024】図1に、Mn−Zn系フェライト焼結体に
おけるSiO2含有量を変化させた時のPcv及びμaの値
の変化を示す。ここで、Pcv及びμaは、100kH
z,2000G,100℃における値を示した。
【0025】図1に示す如く、SiO2含有量が0.00
1〜0.008wt%の範囲で低いPcv、かつ、高いμa
値を示すことがわかる。
【0026】(実施例2)実施例1で得られた仮焼粉末
に、SiO2を0.004wt%、Nb25を0.01w
t%添加し、CaOを0.01〜0.13wt%の範囲で
添加し、実施例1と同様の製造方法により焼結体を作製
した。
【0027】図2に、Mn−Zn系フェライト焼結体に
おけるCaO含有量を変化させた時のPcv値及びμa値
の変化を示す。図2に示す如く、CaO含有量が0.0
2〜0.10wt%の範囲で低いPcv、かつ、高いμa値
を示すことがわかる。
【0028】(実施例3)実施例1で得られた仮焼粉末
に、SiO2を0.004wt%、CaOを0.06wt
%添加し、更に、Ta25を0〜0.09wt%の範囲
で添加し、実施例1と同一の製造方法により焼結体を作
製した。
【0029】図3に、Mn−Zn系フェライト焼結体に
おけるTa25含有量とPcv、μaとの関係を示す。こ
こで、Pcv及びμaは、100kHz,2000G,1
00℃における値を示した。
【0030】図3より、Ta25含有量が0〜0.06
wt%(0を含まず)の範囲で、低いPcv、かつ、高い
μa値を示すことがわかる。
【0031】(実施例4)実施例1で得られた仮焼粉末
に、SiO2を0.004wt%、CaOを0.06wt
%添加し、更に、Nb25を0〜0.03wt%の範囲
で添加し、実施例1と同一の製造方法により焼結体を作
製した。
【0032】図4に、Mn−Zn系フェライト焼結体に
おけるNb25含有量とPcv、μaとの関係を示す。こ
こで、Pcv及びμaは、100kHz,2000G,1
00℃における値を示した。
【0033】図4より、Nb25含有量が0〜0.02
wt%(0を含まず)の範囲で、低いPcv、かつ、高い
μa値を示すことがわかる。
【0034】(実施例5)実施例1で得られた仮焼粉末
に、SiO2を0.005wt%、CaOを0.07wt
%添加し、更にTa25を0〜0.08wt%、Nb2
5を0〜0.03wt%の範囲で同時添加し、実施例1と
同一の製造方法により焼結体を作製した。
【0035】表1に、Mn−Zn系フェライト焼結体に
おけるTa25及びNb25含有量を変化させた時のP
cv値及びμa値の変化を示す。
【0036】
【0037】表1より、Ta25とNb25の総量が0
〜0.06wt%(0を含まず)の範囲で含有せしめる
ことにより、低いPcv、かつ、高いμa値を示すことが
わかる。
【0038】
【発明の効果】以上、述べた如く、本発明によれば、よ
り高性能で、高いμaを有する低損失酸化物磁性材料を
提供することができ、工業的にも極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1におけるMn−Zn系フェライト焼結
体のSiO2含有量とPcv、μaとの関係を示す図。
【図2】実施例2におけるMn−Zn系フェライト焼結
体のCaO含有量とPcv、μaとの関係を示す図。
【図3】実施例3におけるMn−Zn系フェライト焼結
体のTa25含有量とPcv、μaとの関係を示す図。
【図4】実施例4におけるMn−Zn系フェライト焼結
体のNb25含有量とPcv、μaとの関係を示す図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分として52〜54mol%の酸化
    鉄(Fe23)、33〜37mol%の酸化マンガン
    (MnO)及び残部酸化亜鉛(ZnO)からなり、副成
    分として0.001〜0.008wt%の二酸化珪素(S
    iO2)及び0.02〜0.10wt%の酸化カルシウム
    (CaO)を含有し、更に、0〜0.06wt%(0を
    含まず)の酸化タンタル(Ta25)、又は0〜0.0
    2wt%(0を含まず)の酸化ニオブ(Nb25)を含
    有し、かつ、Ta25及びNb25の総量で0〜0.0
    6wt%(0を含まず)含有することを特徴とする低損
    失酸化物磁性材料。
JP7350402A 1995-12-22 1995-12-22 低損失酸化物磁性材料 Pending JPH09180926A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001220146A (ja) * 2000-02-07 2001-08-14 Hitachi Metals Ltd 低損失フェライトおよびこれを用いた磁心
JP2015229625A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 Jfeケミカル株式会社 Mn−Zn−Co系フェライトおよびその製造方法
JP2015229626A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 Jfeケミカル株式会社 Mn−Zn−Co系フェライトおよびその製造方法

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JP2001220146A (ja) * 2000-02-07 2001-08-14 Hitachi Metals Ltd 低損失フェライトおよびこれを用いた磁心
JP2015229625A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 Jfeケミカル株式会社 Mn−Zn−Co系フェライトおよびその製造方法
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