JPS6359241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温度域（例えば150℃以上）で使用
するフエライト磁心に関するものであり、具体的
な目的としては、螢光放電灯の光源として用いる
低電力損失のフエライトに係るものである。

さらに本発明は、磁束密度が500ガウス以上の
如き高磁心に於て使用され、かつ従来の酸化物磁
性材料では、問題にされなかつたような極めて過
酷な高温度域（例えば150℃以上）における電力
損失を改良せしめたものである。

従来の酸化物磁性材料は、第１図のＡ及びＢに
示すごとく、その高磁場における電力損失の極小
を示す温度が常温付近から、高くてもせいぜい
100℃までに存在し、150℃を越えるような、過酷
な高温度領域では電力損失が増大し、使用に耐え
得ないものであつた。

しかしながら近年の磁性材料以外の周辺技術
（例えばトランジスタ技術）の進歩並びに用途開
発の進歩により150℃を越えるような高温度域で
の使用に耐え得るような酸化物磁性材料の開発
が、時代的要請として生じて来た。

その具体的実例として螢光放電灯の光源として
用いるフエライトがある。このフエライトに所望
される特性は第１図Ｃに示すものであるが、この
ように電力損失が150℃以上の高温度域で低損失
を示すフエライトは、従来技術ではまつたく要求
の対称となつていなかつた為に具体的実現が困難
であつた。

又、従来から感温フエライトとして、ある程度
高温で動作するフエライトが知られているが、し
かしこれは、単なるインダクタンスの温度特性、
あるいは飽和磁束密度の温度特性を利用したもの
であり、前記第１図Ｃに示すような特性は到底得
られないものであつた。

本発明は、前述した従来の酸化物磁性材料の高
温度域での電力損失増大の欠点を除去する為、電
力損失の極小を示す温度を、要求用途に応じて
150℃以上の高温度域に任意に移動せしめ、酸化
マンガン（MnO）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化ニツ
ケル（NiO）、及び酸化ニツケルの代替としての
酸化マグネシウム（MgO）、酸化リチウム
（LiO）と残部分の三二酸化鉄（Fe₂O₃）の基本組
成を精選することにより、高温度域の電力損失を
改善せしめる技術を提供するものである。

すなわち本発明は、500G以上の磁界中にて高
温下駆動されるフエライト磁心であつて、酸化マ
ンガン（MnO）13〜50モル％、酸化亜鉛（ZnO）
０〜20モル％（但し０を含まず）、酸化ニツケル
（NiO）、酸化マグネシウム（MgO）、酸化リチウ
ム（LiO）のうち少なくとも一種を０〜26モル％
（但し０は含まず）、残部は三二酸化鉄（Fe₂O₃）
45モル％以上からなる基本組成を有すると共に、
キユリー温度および700Gの磁界中での電力損失
が極小値を示す温度が、それぞれ250℃以上およ
び150℃以上であることを特徴とするフエライト
磁心に関するものである。

即ち要求用途に応じて、Ni−Mn−Zn系、ある
いはMn−Mg−Zn系、Li−Mn−Zn系の基本組
成比を精選し、これに損失改善の少量の添加物を
適量添加し、これを充分混合してから700℃以上
の温度で仮焼成を行い、微粉砕成型後1250℃以上
の温度で少量の酸素を含む窒素ガス中で焼成して
得られる酸化物磁性材料に係るものである。

以下本発明の実施例について説明する。

第２図にNi−Mn−Zn系フエライトにおいて、
三二酸化鉄（Fe₂O₃）54モル％一定とした場合の
他の三成分の総計46モル％を示すものである。す
なわち酸化マンガン（MnO）、酸化亜鉛（ZnO）、
酸化ニツケル（NiO）と、電力損失Pcの極少値
を示す温度（以後簡素化の為Tpcminと呼称す
る）との関係を示す。第２図においてTpcminは
矢印Ｔ方向に移動する。

なおこの第２図は100キロヘルツ700ガウスの測
定条件のものである。以下測定条件はすべて100
キロヘルツで700ガウスでおこなつたものを示す。
第２図のごとく組成に対するTpcminは明確な関
係があり、本発明では、この関係を実用全組成域
について詳細に調査した。その結果、三二酸化鉄
（Fe₂O₃）を可変した場合も、その増減に従つて、
酸化ニツケル（NiO）を減増すれば、つまり
Fe₂O₃＋NiO＝一定とするならばキユリー点は変
化せず、三二酸化鉄（Fe₂O₃）量に反比例して
Tpcminが低温側に移動するが、他成分組成に対
する傾向には変化の無いことを発見した。これを
実例で示すと、第３図、第４図のごとくになる。

第３図は、三二酸化鉄（Fe₂O₃）52モル％一定
とした場合の他の三成分即ち、酸化マンガン
（MnO）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化ニツケル
（NiO）と、Tpcminとの関係を示す。第４図は、
同様に三二酸化鉄（Fe₂O₃）56モル％一定とした
場合の図である。第２図、第３図、第４図の比較
により、前述のごとく三二酸化鉄（Fe₂O₃）量に
反比例してTpcminが低温側に異動するが、他成
分組成に対する傾向には変化が見られないことを
示している。

又、この関係は酸化ニツケル（NiO）の代り
に、酸化マグネシウム（MgO）、あるいは酸化リ
チウム（LiO）に置換しても全く変化のないこと
も認められた。

ただし、酸化マグネシウム（MgO）の場合に
は、酸化ニツケル（NiO）と同モルだけ置換する
と、酸化ニツケル（NiO）の場合よりもTpcmin
は約40℃低く並行移動することが認められた。

第５図にその状況を示す。

又、酸化リチウムで置換すると、酸化ニツケル
の場合よりもTpcminは約10℃高く並行移動する
ことが認められた。

第６図にその状況を示す。

しかしながら、いずれも電力損失の温度特性
は、同じ傾向を示すことを合せて認められた。さ
らに成分系を変えた場合の電力損失の温度特性の
実例を第７図に示す。

酸化マグネシウム（MgO）で置換した場合は、
酸化ニツケル（NiO）に較べ、キユリー点は15℃
低下し、酸化リチウム（LiO）で置換した場合
は、キユリー点が５℃高くなつている、この傾向
も広範囲な組成で並行移動していることが認めら
れた。

そこで以後の実施例はNi−Mn−Zn系で代表
し、その詳細を説明する。

具体例として、仮にTpcminが240℃近辺（実
使用温度域180℃〜300℃程度）及びTpcminが
290℃近辺（実使用温度域230℃〜350℃程度）の
２通りの素材要求に対処し、指定温度域で電力損
失Pcが極小となるような素材を製造する場合を
考える。

Tpcminが240℃の要求をＤとし、Tpcmin290
℃の要求をＥとする。第２図の関係からＤは
Tpcmin＝240℃線上に、ＥはTpcmin＝290℃線
上に選定すれば良いことは明白である。各線の線
上及び、三二酸化鉄（Fe₂O₃）組成の決定は、そ
の要求素材の使用周波数帯域等の条件と、経済性
を合せて検討の上で決定するが、周波数帯域が高
い程、酸化ニツケル比の多い方向に選定する。

要求周波数帯域及び経済性の条件からTpcmin
線上にＤ、Ｅ両点を第２図により選定したとす
る。

即ちＤは三二酸化鉄（Fe₂O₃）54モル％、酸化
マンガン（MnO）25モル％、酸化ニツケル
（NiO）10モル％、酸化亜鉛（ZnO）11モル％、
Ｅは同様に、三二酸化鉄（Fe₂O₃）54モル％、酸
化マンガン（MnO）33モル％、酸化ニツケル
（NiO）12モル％、酸化亜鉛（ZnO）１モル％、
である。

上述のＤ及びＥの組成になるように計算秤量さ
れた原料化合物は、ボールミル又、それに類する
混合機により充分混和し、900℃３時間空気中仮
焼成を行い、その後にボールミル又はそれに類す
る粉砕操置により充分微粉砕を行う。

この際に損失改善の為の添加物を適量添加す
る。

以上の工程を経たＤ，ＥのNi−Mn−Zn系フエ
ライトをバインダーを混練し、成型後、1350℃で
３時間２％の酸素を含む窒素ガス中で焼成した場
合に得られた試料の100キロヘルツ、700ガウスに
おける電力損失Pcの温度特性を第８図に示す。

第８図のごとく目標とした温度域で全電力損失
Pcが極小値を示し、Tpcminがシフトしている様
子が明確である。このように本発明は、従来の酸
化物磁性材料では考えられなかつたような過酷な
高温度域で電力損失が改善されたことを示してい
る。

第９図は、酸化マンガン（MnO）23モル％、
酸化亜鉛（ZnO）10モル％、一定とし、三二酸化
鉄（Fe₂O₃）と、酸化ニツケル（NiO）の比を変
化させ、前述の例と同一方法で製造して得られた
試料の電力損失Pcの温度特性を示す。なお、第
９図中の数値はFe₂O₃のモル％を示す。このよう
に第９図は三二酸化鉄の増加（酸化ニツケルの減
少）にともない電力損失、特に低温度領域の電力
損失が良好となることを示す。

第９図は、又、本発明の具体的用途である螢光
放電灯光源用フエライト素材の三二酸化鉄
（Fe₂O₃）組成の下限を示すものである。即ちこ
の用途に於ては、室温付近の電力損失の許容限界
は約1000ミリワツト／cm³であるところからこの用
途には、三二酸化鉄（Fe₂O₃）は45モル％以上必
要であることを示すものである。

第１０図は三二酸化鉄（Fe₂O₃）52モル％、酸
化ニツケル（NiO）15モル％一定とし、前述の例
と同一方法で製造して得られた試料の電力損失
Pcの温度特性を示す。なお第１０図中の数値は
酸化亜鉛（ZnO）のモル％を示す。第１０図に示
すように酸化亜鉛の減少（酸化マンガンの増加）
にともない電力損失が良好となり、なおかつ、キ
ユリー点が高温にのび、又Tpcminも高温にシフ
トしていることを示す。

第１０図は又、第９図と同様に本発明の具体的
用途である螢光放電灯光源用フエライト素材の酸
化亜鉛（ZnO）の組成の上限を示すものであり、
かつ又、本発明のキユリー点についての理由も同
時に示すものある。

即ち第１０図によれば酸化亜鉛は20モル％以上
となると1000mw／cm³を越え、酸化亜鉛22モル％
ではキユリー点が265℃に低下しているばかりで
なく、キユリー点近辺では電力損失が急激に劣化
している様子も合せ示している。このことから酸
化亜鉛の上限は20モル％であることが明瞭であ
り、さらにキユリー点近辺での電力損失劣化の現
象から、仮にTpcminが150℃程度の要求素材で
あつても素材としての実用使用温度域の安全性を
考慮し、キユリー点を250℃以上とした理由は明
白である。

以上述べたように、本発明によつて得られる作
用効果は、酸化マンガン（MnO）13〜50モル％、
酸化亜鉛（ZnO）０〜20モル％（但し０を含ま
ず）、酸化ニツケル（NiO）、酸化マグネシウム
（MgO）、酸化リチウム（LiO）のうち少なくと
も一種を０〜26モル％（但し０は含まず）、残部
は三二酸化鉄（Fe₂O₃）45モル％以上からなる基
本組成を有すると共に、キユリー温度および
700Gの磁界中での電力損失が極小値を示す温度
が、それぞれ250℃以上および150℃以上であるフ
エライト磁心が得られる。このため、任意の高温
度域で高出力のトランスが実現可能となつたこ
と、換言すれば出力一定とした場合、トランス自
体小型化が可能になることは言を待たない。

かつ副次的効果としてNi−Mn−Zn系、Mn−
Mg−Zn系、Li−Mn−Zn系各フエライトの広範
な組成域の詳細な調査結果より、従来市販の感温
フエライトの温度域を越えた250℃以上の高温用
感温フエライトの製造をも可能ならしめるもので
ある等電子材料業界に貢献するところ大なる発明
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の酸化物磁性材料の特性を示す
とともに本発明のフエライト磁心の電力損失Pc
の温度特性を示すものである。第２図は本発明の
中より三二酸化鉄（Fe₂O₃）を54モル％一定のも
とでのNi−Mn−Zn系フエライトの組成と電力損
失の極小値を示す温度Tpcminとの関係を示すも
のである。第３図は三二酸化鉄（Fe₂O₃）を52モ
ル％一定にした時のNi−Mn−Zn系フエライトの
組成と電力損失の極小値を示す温度Tpcminとの
関係を示すものである。第４図は三二酸化鉄
（Fe₂O₃）を56モル％一定にした時のNi−Mn−
Zn系フエライトの組成と電力損失の極小値を示
す温度Tpcminとの関係を示すものである。第５
図、第６図は三二酸化鉄（Fe₂O₃）を54モル％一
定のもとでの酸化ニツケル（NiO）の代替とし
て、各々酸化マグネシウム（MgO）、酸化リチウ
ム（LiO）を用いた場合のMn−Mg−Znフエラ
イト、Li−Mn−Znフエライトの組成と、電力損
失の極小値を示す温度Tpcminとの関係を示して
いる。第２図との対比において組成系が替つた場
合にTpcminがズレることを示すものである。第
７図は成分系を変えた場合の電力損失の温度特性
の代表例を示すものである。成分系が変つても、
特性の傾向は何ら変らず、Tpcminとキユリー点
がズレることを示している。第８図は本発明の中
よりNi−Mn−Znフエライトの場合に、使用温度
域の異る素材を得る実施例の電力損失の温度特性
を示す。第９図、第１０図は本発明の中よりNi
−Mn−Znフエライトの場合に組成比を変化させ
た場合の電力損失の温度特性を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 500G以上の磁界中にて高温下駆動されるフ
   エライト磁心であつて、 酸化マンガン（MnO）13〜50モル％、酸化亜
   鉛（ZnO）０〜20モル％（但し０を含まず）、酸
   化ニツケル（NiO）、酸化マグネシウム（MgO）、
   酸化リチウム（LiO）のうち少なくとも一種を０
   〜26モル％（但し０は含まず）、残部は三二酸化
   鉄（Fe₂O₃）45モル％以上からなる基本組成を有
   すると共に、 キユリー温度および700Gの磁界中での電力損
   失が極小値を示す温度が、それぞれ250℃以上お
   よび150℃以上であることを特徴とするフエライ
   ト磁心。