(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、
ＮｉＯを２０ｍｏｌ％、
ＣｕＯを９ｍｏｌ％、
ＺｎＯを２４ｍｏｌ％の組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．１〜２．４ｗｔ％
の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【請求項２】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、
ＮｉＯを２０ｍｏｌ％、
ＣｕＯを９ｍｏｌ％、
ＺｎＯを２４ｍｏｌ％の組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．１〜２．４ｗｔ％
の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【請求項３】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、
ＮｉＯを９〜３１ｍｏｌ％、
ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、
残部をＺｎＯの組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．５ｗｔ％
の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【請求項４】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、
ＮｉＯを９〜３１ｍｏｌ％、
ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、
残部をＺｎＯの組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．５ｗｔ％
の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【請求項５】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、
ＮｉＯを１７ｍｏｌ％、
ＣｕＯを６〜２０ｍｏｌ％、
残部をＺｎＯの組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．５ｗｔ％
の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【請求項６】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、
ＮｉＯを１７ｍｏｌ％、
ＣｕＯを６〜２０ｍｏｌ％、
残部をＺｎＯの組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．５ｗｔ％
の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【請求項７】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４５．５〜４９ｍｏｌ％、
ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、
ＺｎＯを１８ｍｏｌ％、
残部をＮｉＯの組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．５ｗｔ％
の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【請求項８】
酸化物換算で、
Ｆｅ２Ｏ３を４５．５〜４９ｍｏｌ％、
ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、
ＺｎＯを１８ｍｏｌ％、
残部をＮｉＯの組成比で含有し、
添加物として、
ＣｏＯを０．５ｗｔ％
の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料。
【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用トランスやチョークコイル等の磁心として使用する低損失酸化物磁性材料に関するもので、特に高周波領域で使用される低損失酸化物磁性材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として使用される磁性材料としては一般にＭｎ−Ｚｎ系フェライト材が用いられてきた。
【０００３】
しかし、エレクトロニクス製品は常に小型化、軽量化、高性能化が望まれており、それに伴ってエレクトロニクス製品に使用される酸化物磁性材料もこれらの要求を満足させるため、動作周波数の高周波化が要求され、高周波領域で使用可能な低損失酸化物磁性材料の開発が急務となっていた。
【０００４】
ここで、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材は比抵抗が小さいため高周波領域では渦電流損失が増大する。即ち、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材は図７の鉄損の周波数特性（ｆ・Ｂｍ積：２５ｋＴＨｚ）を示すグラフからわかるように、高周波領域における鉄損が大きいため実用には適さない。ここで、ｆ・Ｂｍ積とは磁心の電力伝送状態を示す値であって、使用周波数とそのときの磁束密度の積で表す。
【０００５】
また、比抵抗が大きいＮｉ−Ｚｎ系フェライト材は渦電流損失は小さいが、ヒステリシス損失が大きく、前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材と同様に実用には至っていない。
【０００６】
そこで、高周波領域においても低損失な低損失酸化物磁性材料として特開平４ー３３７６０５号公報が提案されている。
【０００７】
これはＦｅ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｕを適当に混合させて生成焼結させた低損失酸化物磁性材料であり、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材でありながらヒステリシス損失を比較的小さくすることが可能で、２ＭＨｚの高周波領域であっても３７０〜５００ｋｗ／ｍ3（２０ｍＴ）を達成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
現在、エレクトロニクス製品は小型、軽量化即ち軽薄短小化の波に追われ、高周波領域にあっても低損失な酸化物磁性材料の開発が求められている。そのような環境の中から２ＭＨｚの高周波領域にて３７０〜５００ｋｗ／ｍ3（２０ｍＴ）の低損失を可能としたものが提案されているが、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として使用される磁性材料はできるだけ小さいことが望ましく、電源回路の小型化のため更なる高周波領域での低損失化が求められている。
【０００９】
そこで、本発明は２ＭＨｚ以上の高周波領域においても低損失で、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として適切な高周波用低損失酸化物磁性材料を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９ｍｏｌ％、ＺｎＯを２４ｍｏｌ％の組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．１〜２．４ｗｔ％の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
また、本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９ｍｏｌ％、ＺｎＯを２４ｍｏｌ％の組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．１〜２．４ｗｔ％の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
更に本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、ＮｉＯを９〜３１ｍｏｌ％、ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、残部をＺｎＯの組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．５ｗｔ％の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
また、本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、ＮｉＯを９〜３１ｍｏｌ％、ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、残部をＺｎＯの組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．５ｗｔ％の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
また、本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、ＮｉＯを１７ｍｏｌ％、ＣｕＯを６〜２０ｍｏｌ％、残部をＺｎＯの組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．５ｗｔ％の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
また、本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４７ｍｏｌ％、ＮｉＯを１７ｍｏｌ％、ＣｕＯを６〜２０ｍｏｌ％、残部をＺｎＯの組成比で含有し、
添加物として、ＣｏＯを０．５ｗｔ％の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
また、本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４５．５〜４９ｍｏｌ％、ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを１８ｍｏｌ％、残部をＮｉＯの組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．５ｗｔ％の範囲で含有するスイッチング電源用トランスの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
また、本発明は、酸化物換算で、Ｆｅ２Ｏ３を４５．５〜４９ｍｏｌ％、ＣｕＯを１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを１８ｍｏｌ％、残部をＮｉＯの組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．５ｗｔ％の範囲で含有するチョークコイルの磁心用低損失酸化物磁性材料を提供する。
上記発明によれば、２ＭＨｚ以上の高周波においても低損失で、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として適切な低損失酸化物磁性材料が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯを湿式ボールミルにて５時間混合した後、乾燥させた。次に、８００℃にて２時間仮焼成を行った後、湿式ボールミルにて２０時間粉砕し、乾燥させた後バインダーを加えて造粒した。これをトロイダル形状に１ｔｏｎ／ｃｍ3にて加圧成型し、９９０〜１０００℃で２時間焼成し図１に示すような組成ごとの含有量をもつ焼結酸化物磁性材料であるトロイダルコアを得た。
【００１２】
ここで、得られた焼結酸化物磁性材料であるトロイダルコアについてＢ−Ｈアナライザーにより５ＭＨｚ，５ｍＴにて鉄損（Ｐｃｖ）を測定した。
【００１３】
図２にＣｏＯの量を０〜３重量％変化させこのときの鉄損の値の変化を示す。
【００１４】
一般に、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心の温度上昇は上昇分で４０〜５０℃以下が望ましいとされており、このときの鉄損の値は６０〜８０ｋｗ／ｍ3（ｆ・Ｂｍ積：２５ｋＴＨｚ）となる。
【００１５】
したがって、図２よりＣｏＯは０．１乃至２．４重量％の範囲で含有すれば、スイッチング電源用チョークコイル等の磁心として適切な高周波用低損失酸化物磁性材料となることがわかる。また、鉄損の値は４０ｋＷ／ｍ３以下であることがより好ましいが、このような鉄損の値を得ることのできるＣｏＯの含有率は０．２重量％以上、１．７５重量％以下であることが図２よりわかる。
【００１６】
図３にＮｉＯの量を５〜３５ｍｏｌ％変化させこのときの鉄損の値の変化を示す。
【００１７】
図３よりＮｉＯは９乃至３１ｍｏｌ％の範囲で含有すれば、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として適切な高周波用低損失酸化物磁性材料となることがわかる。また、鉄損の値として前記４０ｋＷ／ｍ３以下の値を得ることのできるＮｉＯの含有率は１３ｍｏｌ％以上、２８ｍｏｌ％以下であることが図３よりわかる。
【００１８】
図４にＣｕＯの量を５〜２１ｍｏｌ％変化させこのときの鉄損の値の変化を示す。
【００１９】
図４よりＣｕＯは６乃至２０ｍｏｌ％の範囲で含有すれば、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として適切な高周波用低損失酸化物磁性材料となることがわかる。また、鉄損の値として前記４０ｋＷ／ｍ３以下の値を得ることのできるＣｕＯの含有率は７．５ｍｏｌ％以上、１８ｍｏｌ％以下であることが図４よりわかる。但し、本発明におけるＣｕＯの含有率の範囲は、特開平６−１２００２１号公報に開示のフェライトコアとの差異を明確にするために、８ｍｏｌ％より大で１８ｍｏｌ％以下に減縮する。
【００２０】
図５にＦｅ2Ｏ3の量を４５〜５０ｍｏｌ％変化させこのときの鉄損の値の変化を示す。
【００２１】
図５よりＦｅ２Ｏ３は４５．５乃至４９ｍｏｌ％の範囲で含有すれば、スイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として適切な高周波用低損失酸化物磁性材料となることがわかる。また、鉄損の値として前記４０ｋＷ／ｍ３以下の値を得ることのできるＦｅ２Ｏ３の含有率は４６ｍｏｌ％以上、４８．５ｍｏｌ％未満であることが図５よりわかる。
【００２２】
さらに、組成物の配合量を図１のＮｏ．５に示す値に固定し周波数を変化させたときの鉄損の値の変化を図６に示す。ただし、このときのｆ・Ｂｍ積は２５ｋＴＨｚに固定することとする。
【００２３】
図６より周波数範囲２Ｍ〜２０ＭＨｚで鉄損は８０ｋｗ／ｍ3以下となり、高周波領域で使用されるスイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心として適切な高周波用低損失酸化物磁性材料であることがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
酸化物換算で、Ｆｅ2Ｏ3を４５．５乃至４９ｍｏｌ％、ＮｉＯを９乃至３１ｍｏｌ％、ＣｕＯを６乃至２０ｍｏｌ％、残部をＺｎＯの組成比で含有し、添加物として、ＣｏＯを０．１乃至２．４重量％の範囲で含有する酸化物磁性材料により、２ＭＨｚ以上の高周波にて使用できる、低損失なスイッチング電源用トランスやチョークコイル等の磁心を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼結酸化物磁性材料であるトロイダルコアの含有量を示す図表
【図２】ＣｏＯの量を変化させた場合の鉄損の変化を示すグラフ
【図３】ＮｉＯの量を変化させた場合の鉄損の変化を示すグラフ
【図４】ＣｕＯの量を変化させた場合の鉄損の変化を示すグラフ
【図５】Ｆｅ2Ｏ3の量を変化させた場合の鉄損の変化を示すグラフ
【図６】鉄損の周波数特性を示すグラフ
【図７】Ｍｎ−Ｚｎ系酸化物磁性材料の鉄損の周波数特性を示すグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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