(57)【要約】【課題】  高温度領域において充分電力損失が小さい広温度領域低損失フェライトを提供する。【解決手段】    酸化鉄、酸化亜鉛、および、酸化マンガンを主成分とする磁性フェライト材料であって、酸化亜鉛の含有量がＺｎＯ換算で８．０〜１５．０モル％の範囲、酸化鉄の含有量がＦｅ２Ｏ３換算で５５．０〜６５．０モル％の範囲、および、残部酸化マンガンを有し、副成分として、ＣｕＯ  ０〜３００００ｐｐｍ（ただし０を含まない）、ＮｉＯ  ５０００〜６００００ｐｐｍ、ＣａＯ  ２８０〜１６８０ｐｐｍ、ＳｉＯ２  ５０〜５００ｐｐｍ、を含有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄、酸化亜鉛、および、酸化マンガンを主成分とする磁性フェライト材料であって、酸化亜鉛の含有量がＺｎＯ換算で８．０〜１５．０モル％の範囲、酸化鉄の含有量がＦｅ２Ｏ３換算で５５．０〜６５．０モル％の範囲、および、残部酸化マンガンを有し、副成分として、ＣｕＯ  ０〜３００００ｐｐｍ（ただし０を含まない）、ＮｉＯ  ５０００〜６００００ｐｐｍ、ＣａＯ  ２８０〜１６８０ｐｐｍ、ＳｉＯ２  ５０〜５００ｐｐｍ、を含有する事を特徴とする磁性フェライト材料。
【請求項２】
副成分として、さらにＴａ２Ｏ５  ３０００ｐｐｍ以下、ＺｒＯ２  ４０００ｐｐｍ以下、Ｖ２Ｏ５  ３０００ｐｐｍ以下のうち、少なくとも１種類以上を含有する事を特徴とする請求項１に記載の磁性フェライト材料。
【請求項３】
最大磁束密度５０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最小値が２０００ｋＷ／ｍ３以下であり、コア損失の極小となる温度が、４０℃〜１２０℃の温度帯域にある事を特徴とする請求項１又は２に記載の磁性フェライト材料。
【請求項４】
２０℃〜１２０℃の温度帯域  において、最大磁束密度５０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最大値と最小値の差が１５００ｋＷ／ｍ３未満である事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁性フェライト材料。
【請求項５】
最大磁束密度７０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最小値が５０００ｋＷ／ｍ３以下であり、コア損失の極小となる温度が、４０℃〜１２０℃の温度帯域にある事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁性フェライト材料。
【請求項６】
２０℃〜１２０℃の温度帯域  において、最大磁束密度７０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最大値と最小値の差が４０００ｋＷ／ｍ３以下である事を特徴とする請求項１乃至５のいずれいに記載の磁性フェライト材料。
【請求項７】
２０℃において、交流初透磁率が５００以上である事を特徴とする請求項１乃至６に記載の磁性フェライト材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源のコイル用磁芯等に適したＭｎ−Ｚｎ系の低損失フェライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは、各種通信機器、民生機器などのトランス用材料に用いられているが、従来のスイッチング電源用トランスにおいては、スイッチング周波数領域は、専ら１００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであり、一部１ＭＨｚ程度の物も実用化されている。近年は、通信容量の増大、省スペ−ス・多機能民生機器、自動車のエレクトロニクス化の進展に伴い、スイッチング周波数の更なる高周波化による小型化が要求され、２ＭＨｚ以上の高周波対応低損失磁性材料が要求され始め、その使用温度領域は主として２０〜１２０℃とされている。この目的に合う磁性フェライト材料としては、２ＭＨｚ付近の周波数領域、２０〜１２０℃の温度領域において低損失で、かつ、損失の極小値を示す温度が、６０〜１２０℃の領域内であることが望ましい。一方、スイッチング電源のトランス、または、チョークコイル部のコアの透磁率が低すぎると、コイル巻数減少の障害となり、結果として、コイル部の抵抗による発熱が多くなり電源全体の効率低下に繋がる。スイッチング周波数１ＭＨｚ用として使用される従来フェライトコアの室温における透磁率は９００〜１５００程度であり、スイッチング周波数２ＭＨｚ用としては５００程度以上が望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＭｎ−Ｚｎ系フェライトの場合、周波数１〜２ＭＨｚ、最大磁束密度５０〜１００ｍＴ、温度１００〜１２０℃の領域でのコア損失が大きい為、電源駆動時に熱暴走を発生させ易く、トランジスターなどの電子部品を破壊させる危険があるという欠点があった。本発明は、上記の問題に鑑み、従来よりも高温度領域においても充分電力損失が小さい広温度領域低損失フェライトを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯを主成分とし、副成分として、ＣｕＯ
０〜３００００ｐｐｍ（ただし０を含まない）、ＮｉＯ ５０００〜６００００ｐｐｍを加え、ＣａＯ ２８０〜１６８００ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０〜５００ｐｐｍを含有し、更に適宜Ｔａ２Ｏ５  ３０００ｐｐｍ以下、ＺｒＯ２  ４０００ｐｐｍ以下、Ｖ２Ｏ５  ３０００ｐｐｍ以下の少なくとも一種を選択複合添加、含有することにより、２ＭＨｚ付近の高周波、３０ｍＴ以上の高磁束密度領域における低損失フェライトを提供しようとするものである。
本発明において主成分としてＮｉＯ、ＣｕＯを添加した理由は下記のとおりである。
ＣｕＯ、ＮｉＯを添加しない場合は、２ＭＨｚ、５０〜７０ｍＴにおけるコア損失が最小となる温度領域が４０℃以下であり、６０℃以上の高温度領域の電力損失が大きくなるという欠点があった。しかし、本発明のごとく、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯの主成分に、ＣｕＯ、ＮｉＯを添加、含有することにより、２ＭＨｚ、５０〜７０ｍＴにおける電力損失の極小値を示す温度が６０℃〜１２０℃の範囲にあり、従来よりも高温度領域において充分電力損失が小さいＭｎ−Ｚｎ系の電源用広温度対応の低損失フェライトを得ることができる。
また、適宜Ｔａ２Ｏ５  ５０〜３０００ｐｐｍ、ＺｒＯ２  ５０〜４０００ｐｐｍ、Ｖ２Ｏ５  ５０〜３０００ｐｐｍの少なくとも一種を選択複合添加、含有することにより、更に低損失化することが可能となる。
【０００５】
本発明の磁性フェライト材料は、最大磁束密度５０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最小値が２０００ｋＷ／ｍ３以下であり、コア損失の極小となる温度が、４０℃〜１２０℃の温度帯域にある磁性フェライト材料である。そして、２０℃〜１２０℃の温度帯域
において、最大磁束密度５０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最大値と最小値の差が１５００ｋＷ／ｍ３未満である事を特徴とする。
【０００６】
また本発明の磁性フェライト材料は、最大磁束密度７０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最小値が５０００ｋＷ／ｍ３以下であり、コア損失の極小となる温度が、４０℃〜１２０℃の温度帯域にある磁性フェライト材料である。そして２０℃〜１２０℃の温度帯域
において、最大磁束密度７０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数で測定したコア損失の最大値と最小値の差が４０００ｋＷ／ｍ３以下である事を特徴とする。
【０００７】
また本発明の磁性フェライト材料は、２０℃において、交流初透磁率が５００以上である事を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の磁性フェライト材料によれば、２ＭＨｚ付近の高周波、３０〜１００ｍＴの高磁束密度領域の電力損失の極小値を示す温度が６０℃〜１２０℃の範囲にあり、従来よりも広温度領域において充分電力損失が小さいＭｎ−Ｚｎ系の電源用高温度対応の低損失フェライト得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明に関する電源用広温度対応の低損失フェライトの実施例を説明する。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、その後、ボールミルを用いて湿式混合を４時間行ない、乾燥させた後、大気雰囲気中で９００℃にて仮焼成した後、副成分として、ＣｕＯを１００００ｐｐｍ、ＮｉＯを２００００ｐｐｍ、ＣａＣＯ３を１０００ｐｐｍ（ＣａＯに換算すると５６０ｐｐｍ）、ＳｉＯ２を１００ｐｐｍ複合添加し、ボ−ルミルにて１５時間粉砕した。但し、ＣａＯ、ＳｉＯ２のように、あらかじめ、原料に含有されている副成分については、仮焼成後に添加する量をその分だけ減じ、全体として上記成分の割合に一致するようにした。また、ＮｉＯ、ＣｕＯは仮焼成前の混合時に添加しても特性に差はない。この粉砕原料を乾燥後、バインダ−を、固形分換算で１ｗｔ％添加し、造粒、成形した。この成形体を酸素分圧を制御した窒素・酸素混合気体中で１１００℃にて５時間焼成した。尚、焼成体の形状は、外形１４ｍｍ、内径７ｍｍ、高さ３ｍｍのリング状とした。得られた焼成体を、Ｂ−Ｈアナライザーおよび、ＬＣＲメーターにより測定した。
【００１０】
このコアの特性結果を表１に示す。試料１〜１３は、本発明の実施例であり、試料１４〜１７はＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯが特許請求範囲外の比較例である。なお、以後表中の比較例の試料番号には、＊を付与し区別している。
これらの結果から明らかなように、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｎＯの割合は、Ｆｅ２Ｏ３
５５．０〜６５．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ ８．０〜１５．０ｍｏｌ％、残部酸化マンガンの範囲であれば、２０〜１２０℃の温度領域で、最大磁束密度５０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数におけるコア損失の最小値が２０００ｋＷ／ｍ３以下であり、コア損失の最大値と最小値の差が１５００ｋＷ／ｍ３以下であり、また、最大磁束密度７０ｍＴ、２ＭＨｚの周波数におけるコア損失の最小値が５０００ｋＷ／ｍ３以下であり、コア損失の最大値と最小値の差が４０００ｋＷ／ｍ３以下であり、これらコア損失の極小となる温度を、４０℃〜１２０℃の温度帯域に制御でき、２０℃における交流初透磁率を５００以上とすることができる。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
また、前述の主成分を仮焼成後添加する副成分ＣｕＯ、ＮｉＯはＣｕＯ 1０〜３００００ｐｐｍ、ＮｉＯ ５００〜６００００ｐｐｍの範囲内であれば表１に示した実施例とほぼ類似の特性が得られる事がわかった。但し、ＣｕＯが３００００ｐｐｍよりも多いと、電力損失が大きくなり、透磁率が急激に低下する。ＮｉＯが６００００ｐｐｍよりも多いと、電力損失が大きくなり、透磁率が急激に低下する。ＮｉＯが５０００ｐｐｍよりも少ないと、電気抵抗が低下する為、高周波領域における渦電流損失が増大し、電力損失は大きくなる。この結果を示すデ−タを表２に示す。表２に示した試料は、表１に示した実施例と同様の試料作製工程において、副成分組成を変えて作製した。試料１８〜３２は、本発明の実施例であり、試料３３、３４はＣｕＯ、ＮｉＯが特許請求範囲外の比較例である。
【００１３】
【表２】
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【００１４】
また、前述の主成分を仮焼成後添加する副成分ＣａＯ、ＳｉＯ２はＣａＯ
２８０〜１６８０ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０〜５００ｐｐｍの範囲内であれば表１に示した実施例とほぼ類似の特性が得られる事がわかった。但し、ＣａＯが１６８０ｐｐｍよりも多いと、電力損失が大きくなり、透磁率が低下する。ＣａＯが２８０ｐｐｍよりも少ないと、電気抵抗が低下する為、高周波領域における渦電流損失が増大し、電力損失は大きくなる。副成分のＳｉＯ２が範囲以上になると、異常焼結し、電力損失が大きくなると共に、透磁率が低下する。また、副成分のＳｉＯ２が範囲未満になると、電気抵抗が低下し、電力損失は増大する。この結果を示すデ−タを表３に示す。表３に示した試料は、表１に示した実施例と同様の試料作製工程において、副成分組成を変えて作製した。試料３５〜４５は、本発明の実施例であり、試料４６、４７、４８はＣａＯ、ＳｉＯ２が特許請求範囲外の比較例である。
【００１５】
【表３】
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【００１６】
また、前述の主成分を仮焼成後添加する副成分Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２はＴａ２Ｏ５
５０〜３０００ｐｐｍ、ＺｒＯ２ ５０〜４０００ｐｐｍの範囲内であれば表１に示した実施例の特性をより改善できるが得られる事がわかった。但し、Ｔａ２Ｏ５が３０００ｐｐｍよりも多いと、また、ＺｒＯ２が４０００ｐｐｍよりも多いと、電力損失が大きくなり、透磁率が低下する。Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２共に５０ｐｐｍよりも少ないと、表１に示した実施例の場合と比較して効果がみられない。この結果を示すデ−タを表４に示す。表４に示した試料は、表１に示した実施例と同様の試料作製工程において、副成分組成を変えて作製した。試料４９〜６３は、本発明の実施例であり、試料６４、６５はＴａ２Ｏ５、ＺｒＯ２が特許請求範囲外の比較例である。
【００１７】
【表４】
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【００１８】
また、前述の主成分を仮焼成後添加する副成分Ｖ２Ｏ５は、Ｖ２Ｏ５
２０〜３０００ｐｐｍの範囲内であれば表１に示した実施例の特性をより改善できる事がわかった。但し、Ｖ２Ｏ５  ３０００ｐｐｍよりも多いと、電力損失が大きくなり、透磁率が低下する。５０ｐｐｍよりも少ないと効果がみられない。この結果を示すデ−タを表５に示す。表５に示した試料は、表１に示した実施例と同様の試料作製工程において、副成分組成を変えて作製した。試料６６〜７６、７８は、本発明の実施例であり、試料７７はＶ２Ｏ５が特許請求範囲外の比較例である。
【００１９】
【表５】
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【００２０】
図１及び図２は、磁性フェライト材料の電力損失の温度特性を示す図である。本発明による磁性フェライト材料である、実施例のものは比較例のものと比べて、広温度領域において充分電力損失が小さい事がわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
前述のごとく、電源用広温度対応の低損失フェライトは、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｎＯを主成分とし、副成分として、ＣｕＯ
０〜３００００ｐｐｍ（ただし、０を含まない）、ＮｉＯ ５０００〜６００００ｐｐｍ、ＣａＯ ２８０〜１６８０ｐｐｍ、ＳｉＯ２ ５０〜５００ｐｐｍ、Ｔａ２Ｏ５  ３０００ｐｐｍ以下、ＺｒＯ２
５０〜４０００ｐｐｍ以下、Ｖ２Ｏ５３０００ｐｐｍ以下を選択複合添加、含有することにより、２ＭＨｚ付近の高周波、３０ｍＴ以上の高磁束密度領域の電力損失の極小値を示す温度が６０℃〜１２０℃の範囲にあり、従来よりも広温度領域において充分電力損失が小さいＭｎ−Ｚｎ系の電源用高温度対応の低損失フェライトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る磁性フェライト材料及び比較例の磁性フェライト材料の周波数２ＭＨｚ、磁束密度５０ｍＴにおける電力損失の温度特性を示したものである。
【図２】本発明の実施例に係る磁性フェライト材料及び比較例の磁性フェライト材料の周波数２ＭＨｚ、磁束密度７０ｍＴにおける電力損失の温度特性を示したものである。
【図１】
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【図２】
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