Magnetkopf mit einem Kern aus Ferrit Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkopf mit einem Kern aus Fexrit.
Es ist bekannt, den Kern eines Magnet kopfes aus weichmagnetischen, nicht metalli- schen Materialien, beispielsweise Ferriten, her zustellen. Diese Materialien haben sehr er- wünschte Eigenschaften, wie z. B. hohe mecha nische Verschleisshärte, was die Lebensdauer der Köpfe erhöht, und hohen spezifischen elektrischen Widerstand, was die Verluste reduziert. Sie haben jedoch auch gewisse Nach teile, die ihre Verwendbarkeit als Magnetkern ma.terial begrenzen.
Ein solcher Nachteil ist die verhältnismässig geringe Permeabilität, die beispielsweise bei Aufnahmeköpfen eine flache Feldverteilungskennlinie verursacht, was zu einer schlechten Aufnahme von im Verhältnis zur Bandgeschwindigkeit hohen Frequenzen führt. Bei Wiedergabeköpfen führt die nied rige Permeabilität zu einer schlechten Emp findlichkeit, und in Löschköpfen führt sie zu einer geringen Querkomponente des Magnet feldes, was Schwierigkeiten für das Löschen der bei allen magnetischen Aufnahmen vor handenen Querkomponente bedeutet.
Das Fer- ritmaterial hat noch einen Nachteil, nämlich seinen verhältnismässig geringen Sättigungs wert, was bei Aufnahme- und Löschköpfen in etwa derselben Weise wie die geringe Perme.. abilität bemerkbar ist. Wenn der Wiedergabe kopf jedoch richtig dimensioniert ist, so kann der Nachteil, der sich auf den geringen Sätti gungswert bezieht, eliminiert werden.
Es ist früher vorgeschlagen worden, einen Ferritkopf mit einem dünnen Blech aus einem Material mit wesentlich höherer Permeabilität, z. B. mit einer Eisen-Nickel-Legierung (Mu- metall) zu plattieren. Auch diese Ausfüh rungsform hat gewisse Nachteile, die jedoch durch die vorliegende Erfindung vermieden werden können. Die gewöhnlich verwendeten Eisen-Nickel-Legierungen müssen sorgfältig wärmebehandelt werden, um die gewünschten magnetischen Eigenschaften zu erhalten und müssen danach gegen jede mechanische Defor mation geschützt werden.
Es ist also mög lich, ein solches Blech aus hochpermeablem Material an ebenen Flächen ohne Deforma- tionsgefahr anzubringen. Aus konstruktiven Gründen haben die Magnetköpfe auch ge bogene Flächen, und es ist erwünscht, bei spielsweise bei einem Widergabekopf, sowohl diese gebogenen Flächen als auch die ebenen Flächen des Kernes mit dem. hochpermeablen Material zu plattieren. Bei der Herstellung eines solchen Kopfes kann darum eine Defor mation dieses Materials nicht vermieden wer den.
Es ist leicht, das Vorhandensein dieser Deformationsgefahr zu verstehen, wenn man beachtet, dass das hochpermeable Material in einer Dicke in der Grössenordnung von 30,u oder darunter angewendet werden muss, da andernfalls Verluste entstehen, die teilweise die mit der Konstruktion beabsichtigte Ver besserung illusorisch machen. Der genannte, plattierte Magnetkopf hat auch einen andern Nachteil, nämlich den zwischen dem Kern teil aus Ferrit und dem hochpermeablen Über zug entstehenden zusätzlichen Luftspalt.
Da die Breiten der Luftspalte der modernen Ma gnetköpfe, die für niedrige Bandgeschwin digkeiten verwendet werden, in der Grössen ordnung von 10,a und darunter sind, wird der zusätzliche Luftspalt zwischen Mumetall und Ferrit von einer solchen Grössenordnung, dass man davon nicht ohne weiteres absehen kann, besonders wenn das Mumetall sich nicht der ganzen Kernlänge entlang erstreckt.
Bei Herstellung bekannter Magnetköpfe wird der Überzug an den Innenseiten des Luftspaltes bis zu der Führungsbahn des Bandes plattiert, während die Führungsbahn nicht plattiert wird, um die hohe Verschleisshärte des Fer- rits für die Führungsbahn auszunutzen. Der in der Bandführungsbahn entstandene zusätz liche Luftspalt zwischen dem Überzug und dem Ferritkern beeinflusst die Feldvertei- lungskennlinie in einer nicht kontrollierbaren Weise.
Man bemüht sich daher, eine Reduk tion des genannten zusätzlichen Luftspaltes bis zu einem absoluten Minimum zu erzielen. Dies verursacht grosse Schwierigkeiten bei der fabrikmässigen Herstellung von Magnet köpfen gleichmässiger Qualität. Eine geringe Änderung eines sehr kleinen Luftspaltes be deutet eine grosse prozentuale Veränderung desselben.
In einem Magnetkopf laut vorliegender Erfindung sind die genannten Nachteile elimi niert. Dieser Magnetkopf mit einem Kern aus Ferrit ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern wenigstens an der- einen Innenseite des Arbeitsluftspaltes mit einem weichmagneti schen, metallischen Material mit im Vergleich zum Ferritmaterial höherer Permeabilität und Sättigung in solcher Weise plattiert ist, dass eine magnetische Verbindung mit dem Ferrit- kern besteht, ohne dass bei letzterer ein zusätz licher Luftspalt vorhanden ist.
Vorteilhaft wird eine innige magnetische Verbindung zwischen dem Metallüberzug und dem Ferritkern dadurch erhalten, dass man den Überzug aus Eisen oder Eisen-Legierung elektrolytisch auf dem Kern abscheidet. Einem derartigen Überzug können solche ma.gneti- sehen Eigenschaften gegeben werden, dass eine genügend hohe Permeabilitä.t und Sättigung erhalten wird. Die Dicke des Überzuges kann während der Abscheidung in einfacher Weise kontrolliert werden, so da.ss sie den gewünsch ten Wert erhält.
Der Überzug kann auch ohne Schwierigkeiten auf jedem gewünschten Teil der beliebig gebogenen Ferritkerne abge schieden werden. Durch diese Verfahrensweise ist es auch möglich, z. B. auf Köpfen des Ringkerntyps einen Metallüberzug aufzubrin gen, der den hintern Luftspalt ganz eliminiert. Das Resultat dieser Verfahrensweise kann durch ein nachfolgendes Elektropolieren der Met.allabscheidung weiter verbessert werden, wodurch ein sehr scharfeckiger Luftspalt er halten werden kann.
Ein anderes vorteilhaftes Verfahren, um eine innige magnetische Verbindung zwischen einem Metallüberzug und beliebig gebogenen Teilen des Ferrits zu erhalten, ist das Über ziehen des Ferritkernes durch Vakuuma.uf- dampfung von Metall.
Dem gemäss der Erfindung aaflgebraehten Metallüberzug können in bekannter Weise durch eine folgende Wärmebehandlung die gewünschten magnetischen Eigenschaften ge geben werden.
Bei magnetischer Aufnahme von Signalen mit extrem steiler Eingangsflanke ermög licht der Magnetkopf gemäss vorliegender Er findung folgende Vorteile: Es entsteht in denn Magnetband eine ganz starke Querkomponente auch bei Verwendung eines normalen Längs- magnetisierungsverfahrens. Mit den bisher üblichen Köpfen mit einem Kern aus 1Humetall hat es sich sehr schwierig erwiesen, diese Quer komponente zu löschen. Man vermutet, dass diese schlechte Löschung auf einer unzurei chenden Querkomponente des erregenden Löschfeldes über dem Luftspalt beruht.
Wenn der aus Mumetall bestehende Kern ohne be deutende Formänderung durch einen Kern aus Ferrit ersetzt wird, wird auf Grund der geringen Permeabilität und Sättigung des Fer- rites die Querkomponente des Feldes noch weiter reduziert. Es ist früher schon vor geschlagen worden, in den Luftspalt ein Fer- ritstück einzusetzen, um die Querkomponente zu erhöhen.
Hierdurch werden zwei Luft spalte mit reduzierten Spaltlängen gebildet, so dass die Querkomponente des Feldes erhöht werden kann, ohne dass die Längskomponente (rleiehzeitig reduziert wird.
\. Ein Ausführungsbeispiel eines Magnetkop fes gemäss der Erfindung ist in der beigefüg ten Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 den Kopf in Draufsicht und Fig. 2 denselben Kopf im Schnitt nach der Linie Il-II in Fig. 1.
In der Zeichnung bezeichnen 1 und 2 zwei Kernhälften aus Ferrit, 3 und 4 zwei End- stüeke aus einem nicht magnetischen Material, das dieselbe oder eine wenig geringere mecha nische Verschleisshärte wie Ferrit hat, z. B. aus einem keramischen Material, 5 eine Wick lung und 6 und 7 zwei Luftspalte.
Mit 8 und 9 sind polierte Bandführungsbahnen be zeichnet. 10 und 11 stellen je einen weich- nia-netischen, metallischen Überzug aus einem Material höherer Permeabilität und Sätti gung als dasjenige des Kernes 1, 2 aus. Ferrit dar.
In diesem Kopf geschieht die Erhöhung der Querkomponente durch Flusskonzentra- tion im Überzug 10, wie aus den in Fig.1 g )- zeigten Feldlinien hervorgeht. Dieser Über e zu---, 7.0, der die Kernhälfte 2 bedeckt, reicht bis an den obern Luftspalt 6, während der Metallüberzug 11 an der andern Kernhälfte etwas unterhalb dieses Luftspaltes endet. Hier durch wird dem Feld eine hohe Querkompo nente und gleichzeitig eine hohe Längskompo nente gegeben.
Eine weitere Erhöhung der Querkomponente kann erreicht werden, wenn der Metallüberzug 10, 11 der beiden Kernhälf ten 1, 2, wie für den untern Luftspalt 7 ge zeigt ist, in der Bandführungsbahn endet; aber diese Erhöhung erfolgt dann etwas auf Kosten der Längskomponente. Eine weitere Erhöhung der Querkomponente ohne gleich zeitige Reduktion der Längskomponente kann aber dadurch erreicht werden, dass man die Teile der Kernhälften, die die Bandführungs- bahn bilden, mit einem Belag 13 (Fig. 1) aus nicht magnetischem Material mit geringem spezifischen Widerstand, z. B. mit Hartchrom, versieht.
In diesem Belag entstehen Wirbel ströme, die den Austritt der Feldlinien aus den Kernhälften verhindern und den Fluss zum Belag 10 konzentrieren. Die Luftspalte werden, in bekannter Weise, mit nicht magne- tisierbarem Material, vorzugsweise mit Metall, gefüllt.
Die Kernhälften 1 und 2 sind vorzugsweise an die Endstücke 3 und 4 aus keramischem Material gesintert. Die Endstücke 3 und 4, die eine Fortsetzung der Bandführungsbahn der Kernhälften bilden, erhalten dadurch eine sehr massive und innige Verbindung mit dem Ferritkern, so dass die ganze Bandfüh- rungsbahn eine zusammenhängende; harte und gegen Verschleiss widerstandsfähige Reibungs fläche aufweist.
Dies garantiert eine gleich mässige und minimale Abnutzung zusammen mit einem effektiven Schutz des spröden Ferritmaterials gegen mikroskopische Abbrök- kelungen. Die Verbindung ist um so inniger, da Ferrit selbst auch ein gesintertes, somit metallkeramisches Produkt ist. Es ist grund sätzlich von keiner Bedeutung, ob der Sinter prozess in einer oder zwei Operationen ausge führt wird, weil man in beiden Fällen von den mechanischen Dimensionstoleranzen ab sehen kann, welche Toleranzen nur bei der mechanischen Zusammensetzung zum grössten Teil die Qualität des Fertigproduktes be stimmen.