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公開番号2024016788
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-07
出願番号2023042349
出願日2023-03-16
発明の名称MnZnCo系フェライト
出願人JFEケミカル株式会社
代理人個人,個人
主分類C04B 35/38 20060101AFI20240131BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】広い周波数領域、および広い温度範囲において、小さな磁気損失を持つ電源用MnZnCo系フェライトを提供する。
【解決手段】基本成分を、Fe₂O₃:51.00mol%以上、58.00mol%未満、ZnO:6.00mol%以上、13.00mol%未満、CoO:0.10mol%超、0.50mol%以下および残部MnOとし、副成分を、前記基本成分に対し、SiがSiO₂換算で50～500質量ppm、CaがCaO換算で200～2000質量ppm、NbがNb₂O₅換算で85～500質量ppmおよびKが5～20質量ppmとする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
基本成分、副成分および不可避的不純物からなるＭｎＺｎＣｏ系フェライトであって、
前記基本成分が、
Ｆｅ
２
Ｏ
３
：５１．００ｍｏｌ％以上、５８．００ｍｏｌ％未満、
ＺｎＯ：６．００ｍｏｌ％以上、１３．００ｍｏｌ％未満、
ＣｏＯ：０．１０ｍｏｌ％超、０．５０ｍｏｌ％以下および
残部ＭｎＯであって、
前記副成分が、前記基本成分に対し、
ＳｉがＳｉＯ
２
換算で５０～５００質量ｐｐｍ、
ＣａがＣａＯ換算で２００～２０００質量ｐｐｍ、
ＮｂがＮｂ
２
Ｏ
５
換算で８５～５００質量ｐｐｍおよび
Ｋが５～２０質量ｐｐｍ
であるＭｎＺｎＣｏ系フェライト。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
平均結晶粒径が６．５μｍ以上、９．０μｍ以下である請求項１に記載のＭｎＺｎＣｏ系フェライト。
【請求項３】
結晶粒径：６～１０μｍの範囲の結晶粒の存在割合が５１％以上である請求項１または２に記載のＭｎＺｎＣｏ系フェライト。
【請求項４】
最大磁束密度が２００ｍＴで周波数が１００ｋＨｚのときの、最低磁気損失値が３６０ｋＷ／ｍ
３
以下である請求項１に記載のＭｎＺｎＣｏ系フェライト。
【請求項５】
最大磁束密度が５０ｍＴで周波数が５００ｋＨｚのときの、最低磁気損失値が２００ｋＷ／ｍ
３
以下である請求項１または４に記載のＭｎＺｎＣｏ系フェライト。
【請求項６】
平均結晶粒径が６．５μｍ以上、９．０μｍ以下であって、結晶粒径：６～１０μｍの結晶粒の存在割合が５１％以上であり、
最大磁束密度が２００ｍＴで周波数が１００ｋＨｚのときの、最低磁気損失値が３６０ｋＷ／ｍ
３
以下であって、
最大磁束密度が５０ｍＴで周波数が５００ｋＨｚのときの、最低磁気損失値が２００ｋＷ／ｍ
３
以下である請求項１に記載のＭｎＺｎＣｏ系フェライト。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭｎＺｎＣｏ系フェライトに関し、特に車載のＤＣ―ＤＣコンバータのメイントランスに適する、コアロスが改善されたＭｎＺｎＣｏ系フェライトに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＭｎＺｎＣｏ系フェライトは、代表的な軟磁性材料のうちの１つであり、車載のＤＣ―ＤＣコンバータ内のメイントランスやノイズフィルターなどに用いられている。その中でもメイントランスの電源用として用いられているＭｎＺｎＣｏ系フェライトは、１００ｋＨｚにおいて広い温度範囲で低損失であることが求められている。さらに、近年では高周波においても低損失であることが求められている。
【０００３】
磁気損失を広い温度範囲で低く保つために制御すべき因子の１つとして、磁気異方性定数Ｋ
１
がある。磁気損失はＫ
１
＝０となる温度で最小値をとり、Ｋ
１
の絶対値がゼロに近いほど、磁気損失の値も小さくなる。全体のＫ
１
はフェライトの主成分の元素それぞれのＫ
１
の足し合わせによって決定する。プラスのＫ
１
を有するのはＦｅ
２＋
とＣｏ
２＋
であり、マイナスのＫ
１
を有するのはＦｅ
３＋
、Ｍｎ
２＋
である。また、Ｃｏ
２＋
はＫ
１
の温度依存性を小さくすることができ、Ｋ
１
の温度変化率を小さくする。よって、Ｃｏ
２＋
が存在すると、Ｃｏ
２＋
が存在していないときよりも広い温度範囲でＫ
１
を０に近い値を取るようになるため、磁気損失を広い温度範囲で小さくすることができる。
【０００４】
例えば、特許文献１では、Ｆｅ
２
Ｏ
３
、ＭｎＯ、ＺｎＯを主成分とするフェライトに、Ｃｏイオンを０．０１～０．５ｍｏｌ％導入することにより、Ｋ
１
＝０の温度範囲を広げることで、磁気損失の温度特性が平坦になる技術が開示されている。
【０００５】
ところで、磁気損失は、ヒステリシス損失、渦電流損失、残留損失に分けられる。
このうち、渦電流損失は、フェライトコアの比抵抗を向上させることにより低減することが可能であることが知られている。かかるフェライトコアの比抵抗を向上させるためには、粒界に高抵抗相を形成するような基本成分以外の物質の添加が有効である。
【０００６】
例えば、特許文献２では、ＭｎＺｎ系フェライトに副成分として酸化カルシウムや酸化ケイ素などの酸化物を微量添加して粒界に偏析させ、粒界抵抗を高めることで、全体としての抵抗率を０．０１～０．０５Ω・ｍ程度から数Ω・ｍ以上高めることにより渦電流損失が低下し、全体の磁気損失を低下させる技術が開示されている。
【０００７】
また、ＭｎＺｎＣｏ系フェライトの磁気損失を低減する手法として、Ｋの添加がある。Ｋの添加により副成分を粒界に偏析させることが可能である。この効果により、磁気損失の低減が可能である。
さらに、Ｋには、結晶粒を微細化する効果がある。結晶粒の微細化は、特に高周波での磁気損失低減に効果的である。このように、Ｋの添加によって磁気損失を低減することが可能である。
【０００８】
特許文献３では、Ｆｅ
２
Ｏ
３
、ＭｎＯ、ＺｎＯを主成分とするフェライトに、ＮｉＯを添加することで、低損失かつ飽和磁束密度の高いフェライトを得る技術が開示されている。
【０００９】
ＭｎＺｎ系フェライトの損失低減にアルカリ金属を添加する方法は、これまでに報告がなされている。例えば、特許文献４では、ＭｎＺｎフェライトに０．１５重量％以下のＫ
２
Ｏを添加することで周波数：１００ｋＨｚの磁気損失が低減する技術が開示されている。また、特許文献５では、Ｋ換算で１００～２０００ｐｐｍのＫ酸化物の添加により、Ｐを多く含むＭｎＺｎフェライトにおいて、１０～５００ｋＨｚの周波数領域で磁気損失が低く、かつコア強度が高い磁心が得られる技術が開示されている。
【００１０】
さらに、特許文献６および７でも、ＫをＫ
２
ＣＯ
３
換算で０．３重量％以下添加することにより、高周波電源トランス用磁心の透磁率が向上し、かつ磁気損失を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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