JP3066600B2 - Low loss oxide magnetic material - Google Patents
Low loss oxide magnetic materialInfo
- Publication number
- JP3066600B2 JP3066600B2 JP2209184A JP20918490A JP3066600B2 JP 3066600 B2 JP3066600 B2 JP 3066600B2 JP 2209184 A JP2209184 A JP 2209184A JP 20918490 A JP20918490 A JP 20918490A JP 3066600 B2 JP3066600 B2 JP 3066600B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- oxide magnetic
- magnetic material
- loss
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主として高周波スイッチング電源用変圧器
のコア材料として適用される低損失酸化物磁性材料に関
する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a low-loss oxide magnetic material mainly applied as a core material of a transformer for a high-frequency switching power supply.
［従来の技術］ 従来、スイッチング電源用変圧器では、スイッチング
周波数として25〜200（kHz）程度のものが使用されてお
り、コア材料にはMn−Zn系スピネル型フェライトが使用
されている。[Related Art] Conventionally, a switching power supply transformer has a switching frequency of about 25 to 200 (kHz), and an Mn-Zn spinel ferrite is used as a core material.
近年、スイッチング電源を小型化して軽量化するため
に、スイッチング周波数を200kHz以上の高周波で使用す
ることが一般化される傾向にある。In recent years, in order to reduce the size and weight of switching power supplies, there is a tendency to use switching frequencies at high frequencies of 200 kHz or more.
［発明が解決しようとする課題］ 上述した高周波スイッチング電源用変圧器のコア材料
であるMn−Zn系スピネル型フェライトの場合、200kHz以
上の高周波で使用すると、コアロスが大きくなって発熱
し、電源の性能が極めて大きく劣化されてしまうという
問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] In the case of the Mn-Zn spinel ferrite, which is the core material of the transformer for a high-frequency switching power supply, when used at a high frequency of 200 kHz or more, the core loss increases and heat is generated. There is a problem that the performance is extremely deteriorated.
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたも
ので、その技術的課題は、200kHz以上の高周波で使用し
てもコアロスが小さいスイッチング電源用変圧器のコア
材料として有効な低損失酸化物磁性材料を提供すること
にある。The present invention has been made to solve such a problem, and the technical problem thereof is that a low-loss oxidation effective as a core material of a switching power supply transformer having a small core loss even when used at a high frequency of 200 kHz or more. The object is to provide a magnetic material.
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、主成分として33〜66（モル％）のFe
2O3,30〜42（モル％）のMnO,及び４〜19（モル％）のZn
Oを含有し、副成分として該Fe2O3,該MnO,及びZnOの主成
分に対する混合物の総重量を100重量％とした場合にあ
って、0.020〜0.15（重量％）のCaO,0.005〜0.10（重量
％）のSiO2,0.50重量％以下（０を含まず）のGa2O3,0.3
0重量％以下（０を含まず）のTa2O5,1.0重量％以下（０
を含まず）のHfO2,及び0.50重量％以下（０を含まず）
のZrO2のうちの少なくとも一種を含有して成る低損失酸
化物磁性材料が得られる。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, 33 to 66 (mol%) of Fe
2 O 3 , 30 to 42 (mol%) of MnO, and 4 to 19 (mol%) of Zn
O, when the total weight of the mixture with respect to the main components of the Fe 2 O 3 , the MnO, and the ZnO is 100% by weight as a subcomponent, 0.020 to 0.15 (% by weight) CaO, 0.005 to 0.10 (% by weight) SiO 2 , 0.50% by weight or less (not including 0) Ga 2 O 3 , 0.3
0% by weight or less (excluding 0) Ta 2 O 5 , 1.0% by weight or less (0
HfO 2 ) and 0.50% by weight or less (excluding 0)
Thus, a low-loss oxide magnetic material containing at least one of ZrO 2 is obtained.
この低損失酸化物磁性材料の主成分に対する混合物の
総重量を100重量％とした場合の副成分の添加量におい
て,Ga2O3又はZrO2を0.50重量％以下（０を含まず）,HfO
2を1.0重量％以下（０を含まず）,Ta2O5を0.30重量％以
下（０を含まず）としたのは、それぞれの数量を越えて
多くを添加すると、著しい異常粒成長を生じてコアロス
特性を劣化させると共に、経済的にもコスト高になるた
めである。このうち、HfO2,Ta2O5,ZrO2を副成分として
添加するときには、異常粒成長の抑制を行い、これらの
添加物が粒界に濃縮することにより、電気抵抗を改善し
て磁気特性を向上させることができる。Ga2O3を副成分
として添加するときには、Ga2O3が主成分のMnO,ZnO,Fe2
O3と反応して液相を形成し、焼結時の漏れ性が改善さ
れ、結果として焼結性が促進されて結晶粒径が均一化
し、ヒステリシス損失を低減させることができる。When the total weight of the mixture with respect to the main component of the low-loss oxide magnetic material is 100% by weight, the content of Ga 2 O 3 or ZrO 2 is 0.50% by weight or less (excluding 0), HfO
2 is 1.0% by weight or less (excluding 0), and Ta 2 O 5 is 0.30% by weight or less (excluding 0). This is because the core loss characteristics are deteriorated and the cost is increased economically. Of these, when HfO 2 , Ta 2 O 5 , and ZrO 2 are added as subcomponents, abnormal grain growth is suppressed, and these additives are concentrated at grain boundaries to improve electrical resistance and improve magnetic properties. Can be improved. When Ga 2 O 3 is added as a subcomponent, Ga 2 O 3 is mainly composed of MnO, ZnO, Fe 2
By reacting with O 3 to form a liquid phase, the leakage during sintering is improved, and as a result, the sinterability is promoted, the crystal grain size is made uniform, and the hysteresis loss can be reduced.
［実施例］ 以下に幾つかの実施例を挙げ、本発明の低損失酸化物
磁性材料について、図面を参照して詳細に説明する。EXAMPLES Hereinafter, several examples will be given to describe the low-loss oxide magnetic material of the present invention in detail with reference to the drawings.
−実施例１− 実施例１では、主成分として53.0モル％のFe2O3,39.0
モル％のMnO,及び8.0モル％のZnOに対し、副成分として
これらのFe2O3,MnO,及びZnOの主成分に対する混合物の
総重量を100重量％とした場合にあって、0.02重量％のS
iO2,0.06重量％のCaO,0.50重量％以下（０を含まず）の
Ga2O3,0.80重量％以下（０を含まず）のHfO2,0.50重量
％以下（０を含まず）のTa2O5,0.50重量％以下（０を含
まず）のZrO2のうちの少なくとも一種を添加し、これら
をボールミルで混合した後、予焼，粉砕，造粒して成形
プレスした後、酸素分圧０〜３％（０を含まず）及び温
度1100〜1300℃の焼結条件下で１〜４時間焼結し、幾つ
かの低損失酸化物磁性材料の試料を得た。- Example 1 Example 1, 53.0 mol% of Fe 2 O 3 as a main component, 39.0
% Of MnO and 8.0% by mole of ZnO, and 0.02% by weight of the total weight of the mixture with respect to the main components of Fe 2 O 3 , MnO, and ZnO as an accessory component. S
iO 2 , 0.06% by weight CaO, 0.50% by weight or less (excluding 0)
Ga 2 O 3, HfO 2 0.80 wt% or less (not including 0), 0.50 wt% or less (not including 0) of Ta 2 O 5, of ZrO 2 of 0.50 wt% or less (not including 0) Are mixed in a ball mill, pre-fired, pulverized, granulated and pressed to form a mixture, and then sintered at an oxygen partial pressure of 0 to 3% (not including 0) and a temperature of 1100 to 1300 ° C. Sintering was performed for 1 to 4 hours under sintering conditions to obtain several samples of low-loss oxide magnetic materials.
第１表は、これらの低損失酸化物磁性材料の試料をス
イッチング電源用変圧器のコア材料として使用するもの
とし、副成分の組成及びその添加量と焼結条件とを変化
させると共に、Ga2O3,HfO2,Ta2O5,ZrO2をパラメータと
し、初期温度29℃にあって周波数1MHz,最大磁束密度500
Gの使用条件下で温度60℃に上昇するまで使用した場合
のコアロス特性を示したものである。但し、第１図にお
いて、試料番号13のものは、従来のフェライト系酸化物
磁性材料であり、主成分として、53.0モル％のFe2O3,3
9.0モル％のMnO,及び8.0モル％のZnOを含有し、副成分
として、これらのFe2O3,MnO,及びZnOの主成分に対する
混合物の総重量を100重量％とした場合にあって、0.015
重量％のSiO2及び0.08重量％のCaOを含有し、Ga2O3,HfO
2,Ta2O5,及びZrO2を添加していないMn−Zn系フェライト
系酸化物磁性材料（以下、従来のフェライト系酸化物磁
性材料とする）となっている。Table 1 is intended to use the sample of low-loss oxide magnetic material as a core material of a transformer for switching power supply, with varying the composition and the amount and sintering conditions thereof subcomponent, Ga 2 O 3 , HfO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 as parameters, initial temperature 29 ° C., frequency 1 MHz, maximum magnetic flux density 500
It shows the core loss characteristics when used up to a temperature of 60 ° C. under the use conditions of G. However, in FIG. 1, sample No. 13 is a conventional ferrite-based oxide magnetic material, and as a main component, 53.0 mol% of Fe 2 O 3 , 3
It contains 9.0 mol% of MnO and 8.0 mol% of ZnO, and as a sub-component, the total weight of the mixture with respect to the main components of Fe 2 O 3 , MnO, and ZnO is 100 wt%, 0.015
% By weight SiO 2 and 0.08% by weight CaO, Ga 2 O 3 , HfO
2, Ta 2 O 5, and Mn-Zn ferrite based oxide was not added ZrO 2 magnetic material (hereinafter referred to as conventional ferrite-based oxide magnetic material) has become.
第１表の結果から、試料番号１〜12のものは、何れも
試料番号13の従来のフェライト系酸化物磁性材料よりも
電力損失PBが少なく、優れたコアロス特性を示している
が、特に試料番号７のものは、従来のものよりも電力損
失PBが1/3程度になっており、顕著に低損失化が具現さ
れていることが判る。 From the results of Table 1, those of Sample No. 1-12, both low power loss P B than conventional ferrite-based oxide magnetic material of the sample No. 13, but shows a good core loss characteristic, in particular those of the sample No. 7, than the conventional has become about 1/3 power loss P B, it can be seen that significantly lower loss is realized.
−実施例２− 実施例２では、実施例１で得られた試料番号3,7,11の
低損失酸化物磁性材料を選定してスイッチング電源用変
圧器のコア材料として用いた場合の周波数1MHz,最大磁
束密度500Gの使用条件下における温度（℃）に対する電
力損失PB（kW/m3）の特性を試料番号13の従来のフェラ
イト系酸化物磁性材料を用いた場合と比較して調べたと
ころ、第１図に示されるような結果となった。Example 2 In Example 2, the low-loss oxide magnetic materials of Sample Nos. 3, 7, and 11 obtained in Example 1 were selected and used as a core material of a switching power supply transformer at a frequency of 1 MHz. The characteristics of power loss P B (kW / m 3 ) with respect to temperature (° C) under operating conditions with a maximum magnetic flux density of 500G were compared with the case of using the conventional ferrite-based oxide magnetic material of Sample No. 13. However, the result was as shown in FIG.
第１図からは、試料番号3,7,11の低損失酸化物磁性材
料をスイッチング電源用変圧器のコア材料として用いる
と、試料番号13の従来のフェライト系酸化物磁性材料を
用いた場合よりも、実用上な使用温度範囲の全域におい
て格段に電力損失PBが改善されることが判る。FIG. 1 shows that when the low-loss oxide magnetic materials of Sample Nos. 3, 7, and 11 are used as the core material of the transformer for a switching power supply, the conventional ferrite-based oxide magnetic material of Sample No. 13 is used. also, remarkably it can be seen that the power loss P B is improved in the whole practical operating temperature range.
−実施例３− 実施例３では、実施例２の場合と同様に、実施例１で
得られた試料番号3,7,11の低損失酸化物磁性材料を選定
してスイッチング電源用変圧器のコアとして用いた場合
の温度60℃，最大磁束密度500Gの使用条件下における周
波数（kHz）に対する電力損失PB（kW/m3）の特性を試料
番号13の従来のフェライト系酸化物磁性材料を用いた場
合と比較して調べたところ、第２図に示されるような結
果となった。-Example 3-In Example 3, as in Example 2, the low-loss oxide magnetic materials of Sample Nos. 3, 7, and 11 obtained in Example 1 were selected, and a switching power supply transformer was used. The characteristics of power loss P B (kW / m 3 ) with respect to frequency (kHz) under operating conditions of a temperature of 60 ° C and a maximum magnetic flux density of 500G when used as a core were compared with the conventional ferrite-based oxide magnetic material of Sample No. 13. As a result of an examination in comparison with the case in which it was used, the result shown in FIG. 2 was obtained.
第２図からは、試料番号3,7,11の低損失酸化物磁性材
料をスイッチング電源用変圧器のコア材料として用いる
と、試料番号13の従来のフェライト系酸化物磁性材料を
用いた場合よりも、実用的な使用周波数範囲の全域にお
いて格段に電力損失PBが改善されることが判る。特に、
試料番号3,7,11のものは、周波数200kHz以上の高周波に
おいても低い電力損失PBを維持しているため、高周波で
の使用が適することが判る。FIG. 2 shows that when the low-loss oxide magnetic materials of Sample Nos. 3, 7, and 11 are used as the core material of the switching power supply transformer, the conventional ferrite-based oxide magnetic material of Sample No. 13 is used. also, remarkably it can be seen that the power loss P B is improved in the whole practical use frequency range. In particular,
Those of the sample No. 3, 7 and 11, since maintains a low power loss P B even at high frequencies above the frequency 200kHz, it is found that the use of a high frequency is suitable.
尚、以上の各実施例の低損失酸化物磁性材料では、実
施例１の主成分が53.0モル％のFe2O3,39.0モル％のMnO,
及び8.0モル％のZnOを含有した場合において、副成分を
変化させたものを説明したが、実際には主成分を33〜66
（モル％）のFe2O3,30〜42（モル％）のMnO,及び４〜19
（モル％）のZnOを含有するように変化させた上で同等
なコアロス特性の低損失酸化物磁性材料を得ることがで
きる。但し、この場合、副成分として、これらのFe2O3,
MnO,及びZnOの主成分に対する混合物の総重量を100重量
％とした場合にあって、0.020〜0.15（重量％）のCaO,
0.005〜0.10（重量％）のSiO2,0.50重量％以下（０を含
まず）のGa2O3,0.30重量％以下（０を含まず）のTa2O5,
1.0重量％以下（０を含まず）のHfO2,及び0.50重量％以
下（０を含まず）のZrO2のうちの少なくとも一種を含有
するように添加すれば良い。因みに、HfO2,Ta2O5,ZrO2
を副成分として添加するときには、異常粒成長の抑制を
行い、これらの添加物が粒界に濃縮するようにすれば、
電気抵抗を改善して磁気特性を向上させることができ
る。又、Ga2O3を副成分として添加するときには、Ga2O3
が主成分のMnO,ZnO,Fe2O3と反応して液相を形成し、焼
結時の漏れ性が改善されるため、結果として焼結性が促
進されて結晶粒径が均一化し、ヒステリシス損失を低減
させることができる。In the low-loss oxide magnetic material of each of the above examples, the main component of Example 1 was 53.0 mol% of Fe 2 O 3 , 39.0 mol% of MnO,
In the case where ZnO was contained at 8.0 and 8.0 mol%, the case where the minor component was changed was described.
Fe 2 O 3 (molar%), MnO of 30 to 42 (mol%), and 4 to 19
(Mol%) ZnO can be obtained to obtain a low-loss oxide magnetic material having equivalent core loss characteristics. However, in this case, these Fe 2 O 3 ,
When the total weight of the mixture with respect to the main components of MnO and ZnO is 100% by weight, 0.020 to 0.15 (% by weight) of CaO,
0.005 to 0.10 (% by weight) SiO 2 , 0.50% by weight or less (not including 0) Ga 2 O 3 , 0.30% by weight or less (not including 0) Ta 2 O 5 ,
It may be added so as to contain at least one of HfO 2 of 1.0% by weight or less (excluding 0) and ZrO 2 of 0.50% by weight or less (excluding 0). By the way, HfO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2
When added as a sub-component, by suppressing abnormal grain growth, if these additives are concentrated at the grain boundaries,
The electric resistance can be improved, and the magnetic characteristics can be improved. When Ga 2 O 3 is added as an auxiliary component, Ga 2 O 3
Reacts with the main components MnO, ZnO, Fe 2 O 3 to form a liquid phase, and the leakage during sintering is improved.As a result, the sinterability is promoted and the crystal grain size becomes uniform, Hysteresis loss can be reduced.
［発明の効果］ 以上に説明した通り、本発明の低損失酸化物磁性材料
によれば、主成分のMnO,ZnO,Fe2O3に対して、副成分のC
aO,SiO2,Ga2O3,Ta2O5,HfO2,及びZrO2のうちの少なくと
も一種を適量含有した組成とすることにより、スイッチ
ング電源用変圧器のコア材料として用いた場合に実用上
な使用温度及び周波数範囲の全域において格段に電力損
失が改善されるようになるため、スイッチング電源用変
圧器の小型化及び軽量化に十分に適したコア材料を提供
できるようになる。As described above [Effect of the Invention] According to the low-loss oxide magnetic material of the present invention, MnO main components, ZnO, relative to Fe 2 O 3, the auxiliary component C
Practical when used as a core material of a switching power supply transformer by having a composition containing at least one of aO, SiO 2 , Ga 2 O 3 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , and ZrO 2 in an appropriate amount Since the power loss is remarkably improved over the entire range of the above operating temperature and frequency range, it is possible to provide a core material sufficiently suitable for reducing the size and weight of the switching power supply transformer.
第１図は、本発明の実施例１で得た幾つかの低損失酸化
物磁性材料を選定してスイッチング電源用変圧器のコア
材料として用いた場合の所定の使用条件下における温度
に対する電力損失の特性を従来のフェライト系酸化物磁
性材料を用いた場合と比較して調べた結果を示したグラ
フであり、第２図は、本発明の実施例１で得た幾つかの
低損失酸化物磁性材料を選定してスイッチング電源用変
圧器のコア材料として用いた場合の所定の使用条件下に
おける周波数に対する電力損失の特性を従来のフェライ
ト系酸化物磁性材料を用いた場合と比較して調べた結果
を示したグラフである。FIG. 1 is a graph showing the power loss with respect to temperature under predetermined operating conditions when several low-loss oxide magnetic materials obtained in Example 1 of the present invention are selected and used as a core material of a switching power supply transformer. FIG. 2 is a graph showing the results obtained by examining the characteristics of the ferrite-based oxide magnetic material in comparison with the case of using a conventional ferrite-based oxide magnetic material. FIG. The characteristics of power loss with respect to frequency under specified operating conditions when a magnetic material was selected and used as the core material of a switching power transformer were compared with those using a conventional ferrite-based oxide magnetic material. It is the graph which showed the result.
Claims (1)
〜42（モル％）のMnO,及び４〜19（モル％）のZnOを含
有し、副成分として該Fe2O3,該MnO,及び該ZnOの主成分
に対する混合物の総重量を100重量％とした場合にあっ
て、0.020〜0.15（重量％）のCaO,0.005〜0.10（重量
％）のSiO2,0.50重量％以下（０を含まず）のGa2O3,0.3
0重量％以下（０を含まず）のTa2O5,1.0重量％以下（０
を含まず）のHfO2,及び0.50重量％以下（０を含まず）
のZrO2のうちの少なくとも一種を含有して成ることを特
徴とする低損失酸化物磁性材料。(1) As a main component, 33 to 66 (mol%) of Fe 2 O 3 , 30
4242 (mol%) of MnO, and 4 to 19 (mol%) of ZnO, and the total weight of the mixture relative to the main components of the Fe 2 O 3 , the MnO, and the ZnO is 100% by weight as a minor component. 0.020 to 0.15 (% by weight) CaO, 0.005 to 0.10 (% by weight) SiO 2 , 0.50% by weight or less (not including 0) Ga 2 O 3 , 0.3
0% by weight or less (excluding 0) Ta 2 O 5 , 1.0% by weight or less (0
HfO 2 ) and 0.50% by weight or less (excluding 0)
A low-loss oxide magnetic material comprising at least one of the following ZrO 2 :
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2209184A JP3066600B2 (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Low loss oxide magnetic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2209184A JP3066600B2 (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Low loss oxide magnetic material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0493003A JPH0493003A (en) | 1992-03-25 |
| JP3066600B2 true JP3066600B2 (en) | 2000-07-17 |
Family
ID=16568737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2209184A Expired - Lifetime JP3066600B2 (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Low loss oxide magnetic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3066600B2 (en) |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP2209184A patent/JP3066600B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0493003A (en) | 1992-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3108803B2 (en) | Mn-Zn ferrite | |
| JP3968188B2 (en) | Ferrite | |
| JP4279995B2 (en) | MnZn ferrite | |
| JP3917216B2 (en) | Low loss ferrite core material | |
| JP2004247603A (en) | MnZn-BASED FERRITE WAVE ABSORBER | |
| JP3917325B2 (en) | Ferrite | |
| JP3108804B2 (en) | Mn-Zn ferrite | |
| JP3597673B2 (en) | Ferrite material | |
| JP3247930B2 (en) | Mn-Zn soft ferrite | |
| JP3490504B2 (en) | Low-loss oxide magnetic material | |
| JP3066600B2 (en) | Low loss oxide magnetic material | |
| JP3597665B2 (en) | Mn-Ni ferrite material | |
| JP2004247602A (en) | MnZn-BASED FERRITE WAVE ABSORBER | |
| JP3597666B2 (en) | Mn-Ni ferrite material | |
| JP4761175B2 (en) | Low-loss ferrite and magnetic core using the same | |
| JP3790606B2 (en) | Mn-Co ferrite material | |
| JP3597628B2 (en) | Low-loss oxide magnetic material and method of manufacturing the same | |
| JP3584437B2 (en) | Method for producing Mn-Zn ferrite | |
| JP3366708B2 (en) | Low loss Mn-Zn ferrite | |
| JP3245206B2 (en) | Manganese-zinc ferrite | |
| JP3238735B2 (en) | Manganese-zinc ferrite | |
| JP3300522B2 (en) | Low loss oxide soft magnetic material | |
| JP2556917B2 (en) | Manufacturing method of high frequency and low loss ferrite for power supply | |
| JP2721410B2 (en) | Low loss Mn-Zn ferrite | |
| JP3621118B2 (en) | Manganese-zinc ferrite |