JPH11219812A - 酸化物磁性材料 - Google Patents
酸化物磁性材料Info
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- JPH11219812A JPH11219812A JP10033797A JP3379798A JPH11219812A JP H11219812 A JPH11219812 A JP H11219812A JP 10033797 A JP10033797 A JP 10033797A JP 3379798 A JP3379798 A JP 3379798A JP H11219812 A JPH11219812 A JP H11219812A
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低損失なＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトを提
供すること。 【解決手段】 主成分組成が、Ｆｅ2Ｏ3の換算で４８〜
４９.５ｍｏｌ％、ＮｉＯの換算で１７〜２３ｍｏｌ
％、ＣｕＯの換算で３〜７ｍｏｌ％及び残部がＺｎＯよ
りなり、副成分として４〜９.５ｗｔ％のＭｎＯを含有
させ、かつ平均結晶粒径を８μｍ以上とする。
供すること。 【解決手段】 主成分組成が、Ｆｅ2Ｏ3の換算で４８〜
４９.５ｍｏｌ％、ＮｉＯの換算で１７〜２３ｍｏｌ
％、ＣｕＯの換算で３〜７ｍｏｌ％及び残部がＺｎＯよ
りなり、副成分として４〜９.５ｗｔ％のＭｎＯを含有
させ、かつ平均結晶粒径を８μｍ以上とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
等のトランス等に用いられる酸化物磁性材料に関し、特
に、スピネル型結晶構造を有するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フ
ェライトに関する。
等のトランス等に用いられる酸化物磁性材料に関し、特
に、スピネル型結晶構造を有するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フ
ェライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯機器をはじめとして、近年、電子機
器の小型化が急速に進歩している。そして、それらに用
いられる電源も、同じ流れにある。電源の中で、トラン
スは、体積的にも、電力損失においても、大きな割合を
占めるため、その小型化、高効率化が急務である。その
一つの解決策として、駆動周波数の高周波化があり、そ
れに適用できる低損失の磁芯材料が望まれている。
器の小型化が急速に進歩している。そして、それらに用
いられる電源も、同じ流れにある。電源の中で、トラン
スは、体積的にも、電力損失においても、大きな割合を
占めるため、その小型化、高効率化が急務である。その
一つの解決策として、駆動周波数の高周波化があり、そ
れに適用できる低損失の磁芯材料が望まれている。
【０００３】電源トランス用材料に求められる特性は、
駆動周波数で損失が小さいこと、飽和磁束密度が高
いこと、キュリー温度が高いこと、比抵抗が高いこ
と、が挙げられる。
駆動周波数で損失が小さいこと、飽和磁束密度が高
いこと、キュリー温度が高いこと、比抵抗が高いこ
と、が挙げられる。
【０００４】トランス用材料の損失が大きいと、電源と
しての効率が悪いだけでなく、自己発熱による熱暴走の
危険が生じる。よって、現在使用されているトランス用
のフェライト材料には、低損失で、かつ、自己発熱によ
る温度上昇を極力避けるため、損失が最小となる温度を
環境温度よりも高くすることが要求されている。
しての効率が悪いだけでなく、自己発熱による熱暴走の
危険が生じる。よって、現在使用されているトランス用
のフェライト材料には、低損失で、かつ、自己発熱によ
る温度上昇を極力避けるため、損失が最小となる温度を
環境温度よりも高くすることが要求されている。
【０００５】電源トランス用材料としては、飽和磁束密
度が高く（約５００ｍＴ）、低価格なＭｎ−Ｚｎ系フェ
ライトが用いられている。しかしながら、Ｍｎ−Ｚｎ系
フェライトは、比抵抗が低く、絶縁性の確保のため、ボ
ビン等の治具を介し巻線を行わなければならない。よっ
て、トランス材料として、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを用
いては、小型化に対して限界がある。
度が高く（約５００ｍＴ）、低価格なＭｎ−Ｚｎ系フェ
ライトが用いられている。しかしながら、Ｍｎ−Ｚｎ系
フェライトは、比抵抗が低く、絶縁性の確保のため、ボ
ビン等の治具を介し巻線を行わなければならない。よっ
て、トランス材料として、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを用
いては、小型化に対して限界がある。
【０００６】一方、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトは、比抵抗
が高く、巻線の直巻きが可能である。また、比抵抗が高
いことに加え、Ｃｕ添加により低温焼成が可能であるこ
とから、導体と磁性体の一体焼成が可能であり、限りな
い小型化が実現できる。しかしながら、Ｎｉ−Ｚｎ系フ
ェライトは、高損失であるため、効率が低く、かつ熱暴
走等の危険性がある。
が高く、巻線の直巻きが可能である。また、比抵抗が高
いことに加え、Ｃｕ添加により低温焼成が可能であるこ
とから、導体と磁性体の一体焼成が可能であり、限りな
い小型化が実現できる。しかしながら、Ｎｉ−Ｚｎ系フ
ェライトは、高損失であるため、効率が低く、かつ熱暴
走等の危険性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の課題を解決し、低損失な酸化物磁性材料を提供する
ことにある。
記の課題を解決し、低損失な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】上述の問題を解決するた
め、本発明者等は、数々の検討を行った結果、Ｎｉ−Ｃ
ｕ−Ｚｎ系フェライトにおいて、主成分組成が、Ｆｅ2
Ｏ3の換算で４８〜４９．５ｍｏｌ％、ＮｉＯの換算で
１７〜２３ｍｏｌ％、ＣｕＯの換算で３〜７ｍｏｌ％及
び残部がＺｎＯよりなり、副成分として４〜９.５ｗｔ
％のＭｎＯを含有させ、かつ平均結晶粒径を１０μｍ以
上とすることで、低損失で高比抵抗を有する酸化物磁性
材料が得られることを見い出したものである。
め、本発明者等は、数々の検討を行った結果、Ｎｉ−Ｃ
ｕ−Ｚｎ系フェライトにおいて、主成分組成が、Ｆｅ2
Ｏ3の換算で４８〜４９．５ｍｏｌ％、ＮｉＯの換算で
１７〜２３ｍｏｌ％、ＣｕＯの換算で３〜７ｍｏｌ％及
び残部がＺｎＯよりなり、副成分として４〜９.５ｗｔ
％のＭｎＯを含有させ、かつ平均結晶粒径を１０μｍ以
上とすることで、低損失で高比抵抗を有する酸化物磁性
材料が得られることを見い出したものである。
【０００９】即ち、本発明は、 主成分組成として、Ｆ
ｅ2Ｏ3の換算で４８〜４９.５ｍｏｌ％、ＮｉＯの換算
で１７〜２３ｍｏｌ％、ＣｕＯの換算で３〜７ｍｏｌ％
及び残部がＺｎＯよりなり、副成分として４〜９.５ｗ
ｔ％のＭｎＯを含有する酸化物磁性材料である。
ｅ2Ｏ3の換算で４８〜４９.５ｍｏｌ％、ＮｉＯの換算
で１７〜２３ｍｏｌ％、ＣｕＯの換算で３〜７ｍｏｌ％
及び残部がＺｎＯよりなり、副成分として４〜９.５ｗ
ｔ％のＭｎＯを含有する酸化物磁性材料である。
【００１０】また、本発明は、上記酸化物磁性材料にお
いて、焼結体の平均結晶粒径が８μｍ以上である酸化物
磁性材料である。
いて、焼結体の平均結晶粒径が８μｍ以上である酸化物
磁性材料である。
【００１１】Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの損失にお
いては、通常の動作環境である５０ｋＨｚ−１５０ｍＴ
で、６０〜７０％がヒステリシス損失であり、低損失化
のためには、ヒステリシス損失の低減が有効である。
いては、通常の動作環境である５０ｋＨｚ−１５０ｍＴ
で、６０〜７０％がヒステリシス損失であり、低損失化
のためには、ヒステリシス損失の低減が有効である。
【００１２】一般的に、ヒステリシス損失は異方性定数
（Ｋ）に比例し、異方性定数は、結晶磁気異方性定数
（Ｋ1）及び磁歪（λ）よりなることが知られている。
また、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライト材料にＭｎＯを
添加し、Ｆｅ3+の一部をＭｎ2+に置換することにより、
Ｂサイトの磁気モーメントが減少し、スピン間の相互作
用エネルギーが減少し、磁歪が小さくなることが知られ
ている（Gerald F.Dionn,Russel G.West:J.Appl.Phys.6
1(8),15 April 1987）。
（Ｋ）に比例し、異方性定数は、結晶磁気異方性定数
（Ｋ1）及び磁歪（λ）よりなることが知られている。
また、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライト材料にＭｎＯを
添加し、Ｆｅ3+の一部をＭｎ2+に置換することにより、
Ｂサイトの磁気モーメントが減少し、スピン間の相互作
用エネルギーが減少し、磁歪が小さくなることが知られ
ている（Gerald F.Dionn,Russel G.West:J.Appl.Phys.6
1(8),15 April 1987）。
【００１３】また、磁区サイズは、結晶粒径に比例する
ことにより、ヒステリシス損失は結晶粒径が大きくなる
ほど小さくなることが知られている。
ことにより、ヒステリシス損失は結晶粒径が大きくなる
ほど小さくなることが知られている。
【００１４】本発明によれば、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェ
ライトにＭｎＯを添加することにより、ヒステリシス損
失の著しい低減が図れる。この原因は、詳細には不明で
あるが、Ｍｎ2+とＦｅ3+の置換により、ヒステリシス損
失に依存する異方性定数（結晶磁気異方性定数もしくは
磁歪）が低減されたことによるものと推察される。更
に、平均結晶粒径を８μｍ以上とすることにより、ヒス
テリシス損失を低減できる。
ライトにＭｎＯを添加することにより、ヒステリシス損
失の著しい低減が図れる。この原因は、詳細には不明で
あるが、Ｍｎ2+とＦｅ3+の置換により、ヒステリシス損
失に依存する異方性定数（結晶磁気異方性定数もしくは
磁歪）が低減されたことによるものと推察される。更
に、平均結晶粒径を８μｍ以上とすることにより、ヒス
テリシス損失を低減できる。
【００１５】Ｆｅ2Ｏ3を４８〜４９.５ｍｏｌ％とした
のは、Ｆｅ2Ｏ3が４８ｍｏｌ％より少ないと、電力損失
（ＰCV）が高くなるためであり、Ｆｅ2Ｏ3が４９.５ｍ
ｏｌ％より多いと、比抵抗が低下するためである。Ｎｉ
Ｏを１７〜２３ｍｏｌ％としたのは、ＮｉＯが１７ｍｏ
ｌ％より少ないと、飽和磁束密度（Ｂｓ）が低下するた
めであり、ＮｉＯが２３ｍｏｌ％より多いと、ＰCVが大
きくなるためである。ＣｕＯを３〜７ｍｏｌ％としたの
は、ＣｕＯが３ｍｏｌ％より少ないと、焼結体密度が低
いためであり、ＣｕＯが７ｍｏｌ％より多いと、ＰCVが
大きくなるためである。ＭｎＯを４〜９.５ｗｔ％とし
たのは、ＭｎＯが４ｗｔ％より少ないと、ＭｎＯ添加に
よるＰCVの低減がなされないためであり、ＭｎＯが９.
５ｗｔ％より多いと、焼結体密度が低いためである。な
お、ＭｎＯが５〜８.５ｗｔ％の範囲であると、より低
いＰCV値が得られる。
のは、Ｆｅ2Ｏ3が４８ｍｏｌ％より少ないと、電力損失
（ＰCV）が高くなるためであり、Ｆｅ2Ｏ3が４９.５ｍ
ｏｌ％より多いと、比抵抗が低下するためである。Ｎｉ
Ｏを１７〜２３ｍｏｌ％としたのは、ＮｉＯが１７ｍｏ
ｌ％より少ないと、飽和磁束密度（Ｂｓ）が低下するた
めであり、ＮｉＯが２３ｍｏｌ％より多いと、ＰCVが大
きくなるためである。ＣｕＯを３〜７ｍｏｌ％としたの
は、ＣｕＯが３ｍｏｌ％より少ないと、焼結体密度が低
いためであり、ＣｕＯが７ｍｏｌ％より多いと、ＰCVが
大きくなるためである。ＭｎＯを４〜９.５ｗｔ％とし
たのは、ＭｎＯが４ｗｔ％より少ないと、ＭｎＯ添加に
よるＰCVの低減がなされないためであり、ＭｎＯが９.
５ｗｔ％より多いと、焼結体密度が低いためである。な
お、ＭｎＯが５〜８.５ｗｔ％の範囲であると、より低
いＰCV値が得られる。
【００１６】また、平均結晶粒径を８μｍ以上としたの
は、平均結晶粒径が８μｍより小さいと、ヒステリシス
損失が増大することによりＰCVが大きくなるためであ
る。なお、平均結晶粒径が１０μｍ以上であると、より
低いＰCV値が得られる。
は、平均結晶粒径が８μｍより小さいと、ヒステリシス
損失が増大することによりＰCVが大きくなるためであ
る。なお、平均結晶粒径が１０μｍ以上であると、より
低いＰCV値が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】所定の原料を秤量、混合、仮焼し
た後、ＭｎＯを添加、微粉砕する。その後、バインダー
添加、造粒する。さらに、成形、焼成して、本発明の酸
化物磁性材料を得る。
た後、ＭｎＯを添加、微粉砕する。その後、バインダー
添加、造粒する。さらに、成形、焼成して、本発明の酸
化物磁性材料を得る。
【００１８】
【実施例】（実施例１）主成分組成がＦｅ2Ｏ3：４７.
５〜５０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：１４〜２６ｍｏｌ％、Ｃｕ
Ｏ：１〜９ｍｏｌ％、残部がＺｎＯとなるように原料を
秤量し、ボールミルを用いて混合し、大気雰囲気中８５
０℃で２時間仮焼し、副成分としてＭｎＯを７ｗｔ％添
加した後、ボールミルで微粉砕を行った。微粉砕後、バ
インダーを添加し、スプレードライヤーにて造粒し、φ
３０×φ２５×５ｍｍのトロイダル形状に成形して、大
気雰囲気中１１００℃で焼結した。また、従来材として
同様な方法により、ＭｎＯを添加しない試料を作製し
た。得られたコアに巻線をし、５０ｋＨｚ−１５０ｍＴ
−８０℃の条件でコアロスを測定した。また、室温での
Ｂｓ、比抵抗を測定した。得られた試料の組成及び磁気
特性を表１に示す。
５〜５０ｍｏｌ％、ＮｉＯ：１４〜２６ｍｏｌ％、Ｃｕ
Ｏ：１〜９ｍｏｌ％、残部がＺｎＯとなるように原料を
秤量し、ボールミルを用いて混合し、大気雰囲気中８５
０℃で２時間仮焼し、副成分としてＭｎＯを７ｗｔ％添
加した後、ボールミルで微粉砕を行った。微粉砕後、バ
インダーを添加し、スプレードライヤーにて造粒し、φ
３０×φ２５×５ｍｍのトロイダル形状に成形して、大
気雰囲気中１１００℃で焼結した。また、従来材として
同様な方法により、ＭｎＯを添加しない試料を作製し
た。得られたコアに巻線をし、５０ｋＨｚ−１５０ｍＴ
−８０℃の条件でコアロスを測定した。また、室温での
Ｂｓ、比抵抗を測定した。得られた試料の組成及び磁気
特性を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１より、Ｆｅ2Ｏ3：４８〜４９.５ｍｏ
ｌ％、ＮｉＯ：１７〜２３ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜７ｍ
ｏｌ％の主成分組成で従来材よりも優れた磁気特性とな
っているのがわかる。
ｌ％、ＮｉＯ：１７〜２３ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜７ｍ
ｏｌ％の主成分組成で従来材よりも優れた磁気特性とな
っているのがわかる。
【００２１】（実施例２）主成分組成がＦｅ2Ｏ3：４９
ｍｏｌ％、ＮｉＯ：２０ｍｏｌ％、ＣｕＯ：４ｍｏｌ
％、残部がＺｎＯとなるように原料を秤量し、ボールミ
ルを用いて混合し、大気雰囲気中８５０℃で２時間仮焼
し、副成分としてＭｎＯを０〜１１ｗｔ％添加した後、
ボールミルで微粉砕を行った。微粉砕後、バインダーを
添加し、スプレードライヤーにて造粒し、φ３０×φ２
５×５ｍｍのトロイダル形状に成形して、大気雰囲気中
１１００℃で焼結した。得られたコアに巻線をし、５０
ｋＨｚ−１５０ｍＴ−８０℃の条件でコアロスを測定し
た。その結果を図１に示す。
ｍｏｌ％、ＮｉＯ：２０ｍｏｌ％、ＣｕＯ：４ｍｏｌ
％、残部がＺｎＯとなるように原料を秤量し、ボールミ
ルを用いて混合し、大気雰囲気中８５０℃で２時間仮焼
し、副成分としてＭｎＯを０〜１１ｗｔ％添加した後、
ボールミルで微粉砕を行った。微粉砕後、バインダーを
添加し、スプレードライヤーにて造粒し、φ３０×φ２
５×５ｍｍのトロイダル形状に成形して、大気雰囲気中
１１００℃で焼結した。得られたコアに巻線をし、５０
ｋＨｚ−１５０ｍＴ−８０℃の条件でコアロスを測定し
た。その結果を図１に示す。
【００２２】図１より、ＭｎＯを４〜９.５ｗｔ％添加
した試料でコアロスが従来材（０ｗｔ％）よりも小さく
なっていることがわかる。
した試料でコアロスが従来材（０ｗｔ％）よりも小さく
なっていることがわかる。
【００２３】（実施例３）主成分組成がＦｅ2Ｏ3：４９
ｍｏｌ％、ＮｉＯ：２０ｍｏｌ％、ＣｕＯ：４ｍｏｌ
％、残部がＺｎＯとなるように原料を秤量し、ボールミ
ルを用いて混合し、大気雰囲気中８５０℃で２時間仮焼
し、副成分としてＭｎＯを７ｗｔ％添加した後、ボール
ミルで微粉砕を行った。微粉砕後、バインダーを添加
し、スプレードライヤーにて造粒し、φ３０×φ２５×
５ｍｍのトロイダル形状に成形して、大気雰囲気中１０
００〜１３００℃で焼結した。また、従来材として、同
様な方法により、同主成分組成でＭｎＯを添加しない試
料を大気雰囲気中１１００℃で焼結して作製した。得ら
れたコアに巻線をし、５０ｋＨｚ−１５０ｍＴ−８０℃
の条件でコアロスを測定した。得られた試料の平均結晶
粒径及び磁気特性を表２に示す。
ｍｏｌ％、ＮｉＯ：２０ｍｏｌ％、ＣｕＯ：４ｍｏｌ
％、残部がＺｎＯとなるように原料を秤量し、ボールミ
ルを用いて混合し、大気雰囲気中８５０℃で２時間仮焼
し、副成分としてＭｎＯを７ｗｔ％添加した後、ボール
ミルで微粉砕を行った。微粉砕後、バインダーを添加
し、スプレードライヤーにて造粒し、φ３０×φ２５×
５ｍｍのトロイダル形状に成形して、大気雰囲気中１０
００〜１３００℃で焼結した。また、従来材として、同
様な方法により、同主成分組成でＭｎＯを添加しない試
料を大気雰囲気中１１００℃で焼結して作製した。得ら
れたコアに巻線をし、５０ｋＨｚ−１５０ｍＴ−８０℃
の条件でコアロスを測定した。得られた試料の平均結晶
粒径及び磁気特性を表２に示す。
【００２４】
【００２５】表２より、平均結晶粒径が８μｍ以上で従
来材よりも優れた磁気特性となっているのがわかる。
来材よりも優れた磁気特性となっているのがわかる。
【００２６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、低損失な酸化物
磁性材料を提供することができた。
磁性材料を提供することができた。
【図１】ＭｎＯの添加量と５０ｋＨｚ−１５００Ｇ−８
０℃でＰCVとの関係を示す図。
０℃でＰCVとの関係を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 主成分組成として、Ｆｅ2Ｏ3の換算で４
８〜４９.５ｍｏｌ％、ＮｉＯの換算で１７〜２３ｍｏ
ｌ％、ＣｕＯの換算で３〜７ｍｏｌ％及び残部がＺｎＯ
よりなり、副成分として４〜９.５ｗｔ％のＭｎＯを含
有することを特徴とする酸化物磁性材料。 - 【請求項２】 請求項１記載の酸化物磁性材料におい
て、焼結体の平均結晶粒径が８μｍ以上であることを特
徴とする酸化物磁性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033797A JPH11219812A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 酸化物磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033797A JPH11219812A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 酸化物磁性材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219812A true JPH11219812A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12396473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10033797A Pending JPH11219812A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 酸化物磁性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11219812A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002198212A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Fdk Corp | 低損失酸化物磁性材料 |
| KR100425993B1 (ko) * | 2000-05-12 | 2004-04-06 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 적층 전자 부품 |
| JP2006351714A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Murata Mfg Co Ltd | 複合磁性体材料、コイルアンテナ構造および携帯型通信端末 |
| JP2017088422A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | Fdk株式会社 | フェライト及びフェライトの製造方法 |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP10033797A patent/JPH11219812A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100425993B1 (ko) * | 2000-05-12 | 2004-04-06 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 적층 전자 부품 |
| JP2002198212A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Fdk Corp | 低損失酸化物磁性材料 |
| JP2006351714A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Murata Mfg Co Ltd | 複合磁性体材料、コイルアンテナ構造および携帯型通信端末 |
| JP2017088422A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | Fdk株式会社 | フェライト及びフェライトの製造方法 |
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