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.
Magnetic head with a core made of ferrite The present invention relates to a magnetic head with a core made of ferrite.
It is known to make the core of a magnetic head from soft magnetic, non-metallic materials, for example ferrites. These materials have very desirable properties such as: B. high mechanical wear hardness, which increases the life of the heads, and high specific electrical resistance, which reduces losses. However, they also have certain disadvantages that limit their usability as a magnetic core material.
One such disadvantage is the relatively low permeability, which for example in the case of recording heads causes a flat field distribution characteristic, which leads to poor recording of frequencies which are high in relation to the tape speed. In playback heads, the low permeability leads to a poor Emp sensitivity, and in erase heads it leads to a low transverse component of the magnetic field, which means difficulties for the deletion of the transverse component present in all magnetic recordings.
The ferrite material also has a disadvantage, namely its relatively low saturation value, which is noticeable in the case of recording and erasing heads in approximately the same way as the low permeability. However, if the playback head is properly dimensioned, the disadvantage related to the low saturation value can be eliminated.
It has previously been proposed to use a ferrite head with a thin sheet of a material with much higher permeability, e.g. B. to be plated with an iron-nickel alloy (Mu- metal). This embodiment also has certain disadvantages, which, however, can be avoided by the present invention. The commonly used iron-nickel alloys must be carefully heat-treated in order to obtain the desired magnetic properties and must then be protected against any mechanical defor mation.
It is therefore possible to attach such a sheet made of highly permeable material to flat surfaces without the risk of deformation. For structural reasons, the magnetic heads also have curved surfaces, and it is desirable, for example in a playback head, both these curved surfaces and the flat surfaces of the core with the. to plate highly permeable material. In the manufacture of such a head, therefore, defor mation of this material cannot be avoided.
It is easy to understand the existence of this risk of deformation if one takes into account that the highly permeable material must be used in a thickness of the order of 30 microns or less, otherwise losses will result, which in part make the improvement intended with the construction illusory do. Said clad magnetic head also has another disadvantage, namely the additional air gap formed between the core part made of ferrite and the highly permeable over train.
Since the widths of the air gaps of the modern magnet heads, which are used for low tape speeds, are in the order of magnitude of 10, a and below, the additional air gap between mumetal and ferrite is of such an order of magnitude that it cannot be ignored without further ado can, especially if the mu-metal does not extend the entire length of the core.
When manufacturing known magnetic heads, the coating is plated on the inside of the air gap up to the guideway of the tape, while the guideway is not plated in order to utilize the high wear resistance of the ferrite for the guideway. The additional air gap between the coating and the ferrite core that arises in the strip guideway influences the field distribution characteristic in a manner that cannot be controlled.
Efforts are therefore made to achieve a reduction of the additional air gap mentioned to an absolute minimum. This causes great difficulties in the factory production of magnetic heads of uniform quality. A small change in a very small air gap means a large percentage change in the same.
In a magnetic head according to the present invention, said disadvantages are eliminated. This magnetic head with a core made of ferrite is characterized in that the ferrite core is plated at least on one inner side of the working air gap with a magnetically soft metallic material with higher permeability and saturation than the ferrite material in such a way that a magnetic connection with the Ferrite core exists without an additional air gap being present in the latter.
An intimate magnetic connection between the metal coating and the ferrite core is advantageously obtained in that the iron or iron alloy coating is deposited electrolytically on the core. Such magnetic properties can be given to such a coating that a sufficiently high permeability and saturation is obtained. The thickness of the coating can be controlled in a simple manner during the deposition so that it obtains the desired value.
The coating can also be deposited on any desired part of the ferrite cores bent in any way without difficulty. By this procedure it is also possible, for. B. aufzubrin conditions on heads of the toroidal core type a metal coating that completely eliminates the rear air gap. The result of this procedure can be further improved by a subsequent electropolishing of the metal deposit, whereby a very sharp air gap can be maintained.
Another advantageous method of obtaining an intimate magnetic connection between a metal coating and any bent parts of the ferrite is to pull the ferrite core over by vacuum evaporation of metal.
The metal coating brazed according to the invention can be given the desired magnetic properties in a known manner by a subsequent heat treatment.
In the case of magnetic recording of signals with an extremely steep input flank, the magnetic head according to the present invention enables the following advantages: A very strong transverse component is created in the magnetic tape even when a normal longitudinal magnetization process is used. With the previously common heads with a core made of 1Humetall, it has proven very difficult to delete this transverse component. It is believed that this poor extinguishing is due to an inadequate cross component of the exciting extinguishing field above the air gap.
If the core made of mu-metal is replaced with a core made of ferrite without any significant change in shape, the transverse component of the field is reduced even further due to the low permeability and saturation of the ferrite. It has already been suggested earlier to insert a ferrite piece into the air gap in order to increase the transverse component.
This creates two air gaps with reduced gap lengths, so that the transverse component of the field can be increased without the longitudinal component being reduced at the same time.
\. An embodiment of a Magnetkop fes according to the invention is shown in the accompanying drawings, namely: FIG. 1 the head in plan view and FIG. 2 the same head in section along the line II-II in FIG.
In the drawing, 1 and 2 designate two core halves made of ferrite, 3 and 4 two end pieces made of a non-magnetic material that has the same or a slightly lower mechanical wear hardness than ferrite, e.g. B. made of a ceramic material, 5 a Wick development and 6 and 7 two air gaps.
With 8 and 9 polished tape guide tracks are be distinguished. 10 and 11 each exhibit a flexible, metallic coating made of a material with a higher permeability and saturation than that of the core 1, 2. Ferrite.
In this head, the transverse component is increased by flux concentration in the coating 10, as can be seen from the field lines shown in FIG. 1 g). This over e to ---, 7.0, which covers the core half 2, extends to the upper air gap 6, while the metal coating 11 on the other core half ends a little below this air gap. This gives the field a high transverse component and at the same time a high longitudinal component.
A further increase in the transverse component can be achieved if the metal coating 10, 11 of the two core halves 1, 2, as shown for the lower air gap 7, ends in the tape guide track; but this increase is then somewhat at the expense of the longitudinal component. A further increase in the transverse component without a simultaneous reduction in the longitudinal component can, however, be achieved by covering the parts of the core halves that form the tape guide track with a covering 13 (FIG. 1) made of non-magnetic material with a low specific resistance, e.g. . B. with hard chrome, provides.
Eddy currents arise in this surface, which prevent the field lines from escaping from the core halves and concentrate the flow to the surface 10. The air gaps are filled in a known manner with non-magnetizable material, preferably with metal.
The core halves 1 and 2 are preferably sintered to the end pieces 3 and 4 made of ceramic material. The end pieces 3 and 4, which form a continuation of the tape guide track of the core halves, are given a very solid and intimate connection with the ferrite core, so that the entire tape guide track is a cohesive; has a hard and wear-resistant friction surface.
This guarantees even and minimal wear and tear together with effective protection of the brittle ferrite material against microscopic crumbling. The connection is all the more intimate since ferrite itself is also a sintered, thus metal-ceramic product. It is fundamentally of no importance whether the sintering process is carried out in one or two operations, because in both cases, apart from the mechanical dimensional tolerances, one can see which tolerances only in the mechanical composition largely determine the quality of the finished product .