初期透磁率μiは、ソフトフェライト材料の基本的なパラメータです。通信機器では、ほとんどの電子トランスが低い磁束密度で動作し、材料の透磁率が重要な役割を果たします。材料の透磁率が高い場合、コイルの巻数を少なくしても必要なインダクタンスを達成でき、コイルのDC抵抗と関連する損失を効果的に削減できます。これは、特定の損失に対して、高透磁率材料を使用することで、トランスのサイズを大幅に削減できることを意味します。したがって、高μi材料の性能要件は、μi値とキュリー温度Tcを最大化し、損失係数tanδ/μiと温度係数を最小化し、飽和磁束密度Bsが通常0.32〜0.42Tであることを保証することです。μi-f曲線は、広い周波数範囲にわたって平坦である必要があります。

なぜキュリー温度にこれほど大きな差があるのでしょうか？1. 成分の違い

どちらも主にマンガン亜鉛フェライト（MnO-ZnO-Fe₂O₃）で構成されていますが、その具体的な組成は異なります。パワーコアは通常、酸化鉄（Fe₂O₃）を多く含み、酸化亜鉛（ZnO）と酸化マンガン（MnO）を適度に含んでいます。この組成は、安定した結晶構造の形成を助け、より高い温度でも磁区の整然とした配置を維持し、キュリー温度を上昇させます。高透磁率を達成するために、高透磁率コアは組成比を調整します。たとえば、酸化マンガンの相対的な含有量を増やすことで、材料のキュリー温度をある程度低下させる可能性があります。

一部の高性能マンガン亜鉛パワーコアは、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）などの他の元素を少量添加することもあり、これにより結晶構造の安定性がさらに向上し、キュリー温度が改善されます。ただし、高透磁率コアは、キュリー温度の向上に役立つこれらの元素の添加量が少ないか、添加量が異なります。

図は、高透磁率ミラーコアRM10を示しています

2. 微細構造の違い

パワー磁気コアの製造プロセスでは、特定の焼結プロセス後、粒径が大きく、粒界が明確になります。この微細構造により、磁区壁の移動が比較的困難になり、熱運動は磁区の整然とした配置を破壊するために、より高いエネルギーを必要とするため、キュリー温度が高くなります。

高い磁気透磁率を達成するために、コアの微細構造は通常、より小さな粒径と比較的複雑な粒界構造を特徴としています。粒径が小さいということは、より多くの可動磁区壁があることを意味します。低温では、熱運動が磁区の整然とした配置を大幅に破壊し、分解しやすくなるため、キュリー温度が低下します。

3. 性能要件と設計指向

パワー磁気コアは主に電力変換などの分野で使用されます。大電力と電流に耐えるために、高温で良好な磁気特性を維持する必要があります。したがって、実用的なアプリケーションの要件を満たすために、材料設計と製造においてキュリー温度を改善する必要があります。

高透磁率コアは、信号処理やフィルタリングなど、高い透磁率を必要とするアプリケーションで主に利用されます。これらのアプリケーションでは、動作温度は通常比較的低く、パワーコアと比較してキュリー温度の要件はそれほど厳しくありません。この重要な高透磁率の性能を達成するために、材料設計にはトレードオフが含まれており、その結果、キュリー温度が比較的低くなっています。