[发明专利]100KHz以上的高周波数用低损耗Mn-Zn系铁氧体材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高周波电源用变压器材料，具体涉及100KHz以上的高周波数用低损耗Mn-Zn系铁氧体材料。

背景技术：

Mn-Zn系铁氧体使用在各种通信机器，家用机器等变压器上，为了防止因Mn-Zn系铁氧体损耗高引发的变压器发热以致性能下降，因此要求Mn-Zn系铁氧体具有高饱和磁束密度、高透磁率、高抵抗及低损耗等特性。而从因发热带来磁气特性劣化这点来看，低损耗是特别重要的。

为降低Mn-Zn系铁氧体材料的损耗，通过添加各种微量添加物，就可以改善其特性。例如：在日本特公昭36-2283号公报里，通过复合添加CaCO₃与SiO₂这两种化合物在铁氧体结晶粒的粒界处形成了高抵抗相，有效控制过电流的损失，降低了Mn-Zn系铁氧体磁芯的损耗。

此外，在日本特公昭36-2281号公报里，有记载通过添加0.01～0.1wt％的P₂O₅能提高品质系数Q及初透磁率。但P₂O₅有助熔作用，添加量过多时，在1250～1400℃的高温烧结下很容易发生异常粒的生长，引发品质不良，因此对烧成温度的控制要求非常高。

过去，因受Mn-Zn系铁氧体材料的损耗高的制约，开关电源使用周波数只能在50～100KHz左右，阻碍了电源向小型化、更高周波数领域的发展，为此研发高周波数、低损耗的Mn-Zn系铁氧体材料成为变压器发展的必然趋势。

发明内容：

本发明的目的在于研发使用在100KHz以上高周波数的低损耗Mn-Zn系铁氧体材料，解决各种通信机器、家用电器中的开关电源因损耗高引发的变压器发热以致性能下降，使器件性能更稳定、寿命更长。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

首先确定靶标为80～110℃温度范围内，损耗＜330Mw/cm3的100KHz以上的高周波数用低损耗Mn-Zn系铁氧体材料；

其次设定所述Mn-Zn系铁氧体材料的组成配方：Fe₂O₃：50～55mol％，MnO：30～40mol％，ZnO：8～14mol％为基本配方，在所述基本配方中添加添加物配方SiO₂：0.005～0.04wt％，CaO：0.02～0.2wt％，氧化磷及/或氧化硼：0.01wt％以内，氧化铌：0.01～0.05wt％；通过不同的基本配方与添加物配方组合调整所述Mn-Zn系铁氧体材料损耗；

然后采用软磁湿法制造工艺，经配料、一次粉碎、一次造粒、预烧、二次粉碎、二次造粒、成型和烧结制成所述Mn-Zn系铁氧体样品；

最后对所述Mn-Zn系铁氧体样品进行损耗性能分析，根据分析结果对所述基本配方与所述添加物配方进行组合优化调整，最终研发出100KHz以上的高周波数用低损耗Mn-Zn系铁氧体。

本发明应用在100KHz以上的高周波电源用变压器上，解决了各种通信机器、家用电器中的开关电源因损耗高引发的变压器发热以致性能下降，使器件性能更稳定、寿命更长。

具体实施方式：

首先就此发明，说明一下上述所限定的基本配方与添加物配方比例的原因。

①Fe₂O₃：50～55mol％，MnO：30～40mol％，ZnO：8～14mol％：

电源变压器的动作温度通常是在60～100℃，在此温度范围内，低损耗是理想的。对于Mn-Zn系铁氧体，若Fe₂O₃，MnO，ZnO的配合比例在上述范围内，在60～100℃的温度内，损耗就会很少；如果组成在此范围之外，损耗就会增大，使用过程中器件会过热损坏，所以限定了上述的范围。

另Fe₂O₃原料，不只是Fe₂O₃，可以是FeO、Fe₃O₄等通过烧制可变化成Fe₂O₃的化合物。例如也可以使用Fe(OH)₂、Fe(OH)₃等；MnO、ZnO原料同样。

②SiO₂：0.005～0.04wt％：