DE1094477B

DE1094477B - Ringfoermiger Kopf fuer ein Magnettongeraet

Info

Publication number: DE1094477B
Application number: DEN12801A
Authority: DE
Inventors: Jules Bos; Simon Duinker
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-10-04
Filing date: 1956-10-01
Publication date: 1960-12-08
Also published as: CH342762A; GB796306A; NL112258C; GB1016937A; US3452430A; IT559740A; BE647690A; BE551460A; NL292510A; FR1171294A; DE1193548B; CA668787A; NL98664C

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen Kopf für ein Magnettongerät zum Aufzeichnen oder Wiedergeben magnetischer Aufzeichnungen mit wenigstens zwei Kernteilen aus gesintertem oxydischem ferromagnetischem Material, zwischen denen ein Nutzspalt vorgesehen ist, der mit Glas ausgefüllt ist, das als unmagnetisches Material zum Schutz für den Nutzspalt und zugleich zur mechanischen Verbindung der beiden Kreisteile dient.

Unter einem ringförmigen Kopf für ein Magnettongerät ist in diesem Zusammenhang ein Kopf für ein Magnettongerät zu verstehen, dessen Kern derart gestaltet ist, daß er im fertigen Zustand einen mittleren Raum umschließt, in dem wenigstens eine Spule angeordnet sein kann.

Im allgemeinen besteht das unmagnetische Material, mit dem der Nutzspalt ·—· d. h. der Spalt, an dem der Träger der magnetischen Aufzeichnungen vorbeigeführt wird — ausgefüllt ist, aus einer folienartigen Distanzplatte aus einem unmagnetischen Metall, beispielsweise Beryllium-Kupfer, deren Stärke der gewünschten Spaltbreite entspricht. Bei dem heutigen Stand der Technik auf dem Gebiet der magnetischen Aufzeichnungen werden an die Spaltbreite verhältnismäßig hohe Anforderungen gestellt, und die Nachteile, mit denen die Verwendung solcher Distanzfolien bei der Herstellung verbunden ist, machen sich immer mehr bemerkbar. Abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Herstellung, sind solche Platten mit einer Stärke von wenigen Mikron infolge ihrer Abmessungen sehr verletzlich, und außerdem spielen etwaige Grate an einer Platte eine verhältnismäßig wichtige Rolle beim Erzielen eines guten Anschlusses an die Kreisteile.

Um diese Nachteile zu verringern, ist bereits vorgeschlagen worden, als unmagnetisches Material Kunststoffe anzuwenden, die in flüssigem Zustand angebracht und dann gehärtet werden und zugleich die beiden Kreisteile mechanisch miteinander verbinden. Beispiele solcher Materialien sind Äthoxylinharz und Polyesterharz.

Dadurch, daß das Material in flüssigem Zustand angebracht wird, hat es Gelegenheit, den Raum zwischen den den Nutzspalt begrenzenden Flächen auszufüllen, so daß sich selbsttätig ein guter Anschluß ergibt. Außerdem sind nach dem Erhärten des Materials die beiden Kreisteile bereits in gewissem Maße aneinander befestigt, wobei jedoch für die endgültige Fixierung weitere Mittel verwendet werden müssen, beispielsweise Druckteller oder von der Seite andrückende Federn.

Die Verwendung dieser Kunststoffe bringt jedoch verschiedene Nachteile mit sich. Die Verwendung weiterer Mittel zur endgültigen Fixierung ist bereits erwähnt worden. Auch stellt es sich heraus, daß diese Ringförmiger Kopf für ein Magnettongerät

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 4. Oktober 1955

Simon Duinker und Jules Bos,

Eindhoven (Niederlande),
sind, als Erfinder genannt worden

Kunststoffe infolge ihrer geringen Wärmebeständigkeit im Betrieb, wobei unter der Einwirkung der Reibung zwischen dem Träger der magnetischen Aufzeichnungen und dem Magnetkopf eine verhältnismäßig erhebliche Wärmeentwicklung auftritt, verhältnismäßig rasch weggeschliffen werden, wodurch die Ränder des Spaltes der schützenden Einwirkung des unmagnetischen Materials im Spalt beraubt werden.

Die ungeschützten Ränder weisen infolge der abnutzenden Wirkung des Trägers der magnetischen Aufzeichnungen Abbröckelungen auf. Weiterhin ist die Erzielung kleiner Spaltbreiten (von der Größenordnung weniger Mikron) sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, und auch die Einstellung der gewünschten Stärke ist nicht einfach.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es bekannt, als unmagnetisches Material Glas anzuwenden. Ein Teil der erwähnten Nachteile, nämlich die, welche sich auf die Erzielung kleiner Spaltbreiten und auf die Einstellung der erwünschten Stärke beziehen, werden auf diese Weise tatsächlich behoben, aber es stellt sich heraus, daß das Abbröckeln der Ränder bei dem vorgeschlagenen Magnetkopf nicht beseitigt ist.

Gemäß der Erfindung wird auch dieser letzte Nachteil dadurch behoben, daß als unmagnetisches Material ein Glas Anwendung findet, dessen Ausdehnungskoeffizient für die Betriebstemperatur des Magnetkopfes möglichst genau gleich dem entsprechenden

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Ausdehnungskoeffizienten des ferromagnetischen Materials ist, aus dem die erwähnten Kernteile des Magnetkopfes bestehen, d. h. sich von diesem um nicht mehr als 5% unterscheidet.

Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, daß auch dann, wenn im fertigen Produkt zwischen den ferromagnetischen Kernteilen des Magnetkopfes und dem Glas eine gute Haftung besteht, wofür ein Unterschied zwischen den Ausdehnungskoeffizienten von etwa 3O°/o zulässig ist, die Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten Spannungen in das Glas einführen, durch die die Ränder des Nutzspaltes unter der Einwirkung der mechanischen Kräfte, die der Träger der magnetischen Aufzeichnungen im Betrieb ausübt, abzubröckeln anfangen. Im übrigen stellt es sich heraus, daß diese Spannungen bereits beim Polieren der Abtastfläche des Magnetkopfes bei der Herstellung Schwierigkeiten herbeiführen; genau eben polierte Abtastflächen in der Nähe des Luftspaltes sind praktisch unerzielbar.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen von Magnettonköpfen gemäß der Erfindung. Gemäß der Erfindung wird zwischen den polierten Spaltflächen eine Glasfolie angebracht, deren Ausdehnungskoeffizient bei der Betriebstemperatur möglichst genau gleich demjenigen des ferromagnetischen Materials und dessen Stärke um wenige Prozent größer als die endgültig gewünschte Spaltbreite ist, wonach das Ganze bis zum Erweichen des Glases erhitzt und dann bei dieser Temperatur unter einem solchen Druck zusammengepreßt wird, daß nach dem Erhärten des Glases die richtige Spaltbreite erzielt ist.

Es leuchtet ein, daß die Größe des Drucks und die Zeit der Einwirkung von den Eigenschaften des ver- \vendeten Glases, von dem Durchmesser des Magnetkerns an der Stelle des Nutzspaltes und auch von der Temperatur, bei der der Druck ausgeübt wird, abhängig sind.

Es stellt sich heraus, daß bei der Verwendung gesinterten oxydischen ferromagnetischen Materials für die Kernteile des Magnettonkopfes die so erzielte Glashaftung eine Festigkeit aufweist, die von der gleichen Größenordnung wie diejenige der Kernteile selbst ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen ringförmigen Kopf für ein Magnettongerät gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 ist eine Kurve zur Erläuterung der Erfindung.

In Fig. 1 sind zwei identische Kernteile 1 und 2 zusammen mit einem Schließjoch 3 zu einem ringförmigen Kopf eines Magnettongerätes zusammengesetzt. Der zwischen den Kernteilen 1 und 2 gebildete Luftspalt 4, an dem der Träger der magnetischen Aufzeichnungen 5 vorbeigeführt wird, ist mit einem unmagnetischen Material 6 ausgefüllt, im vorliegenden Falle mit Glas, dessen Ausdehnungskoeffizient bei der vorstehend erwähnten Temperatur nahezu gleich demjenigen des Materials ist, aus dem die Kernteile 1, 2 und 3 bestehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem Joch 3 die Spule 7 vorgesehen. Ferner ist das aus Glas bestehende unmagnetische Material nicht auf den Luftspalt 4 beschränkt, sondern es füllt außerdem einen Teil des mittleren Raumes, der von den Kernteilen 1, 2 und 3 umschlossen wird. Eine solche zusätzliche Glasmenge ergibt für den Kern in der Nähe des Luftspaltes 4 eine zusätzliche Verstärkung, während sie es auch ermöglicht, die Höhe des Luftspaltes, die in der Figur mit 8 bezeichnet ist, durch Abschleifen auf einen erwünschten sehr geringen Wert herabzusetzen, ohne daß die Gefahr besteht, den Kern in der Nähe des Luftspaltes zu sehr zu schwächen.

Diese zusätzliche Glasmenge kann auf einfache Weise dadurch angebracht werden, daß vor der Erhitzung ein Stäbchen aus Glas von der gleichen Art, wie es als unmagnetisches Material Verwendung

ίο findet, auf der Innenseite des ferromagnetischen Kreises parallel zu und nahe bei dem Luftspalt angeordnet wird. Dies ist in Fig. 1 durch einen gestrichelten Kreis schematisch angegeben. Während der Erhitzung kommt das Glas zum Fließen und bildet eine Schicht, wie sie in Fig. 1 angegeben ist.

Ein Beispiel einer geeigneten Kombination ist:

Oxydisches ferromagnetisches Material
_ao Zusammensetzung:

Mn O 24,1 Molprozent

Zn O 23,4 Molprozent

FeO 2,3 Molprozent

Fe₂ O₃ 48,8 Molprozent

^a5 Si O₂ 1,3 Molprozent

Ausdehnungskoeffizient .... 9,3 -ΙΟ"⁶

zwischen O und 40° C.

Glas
Zusammensetzung:

Si O₂ 56,2 Gewichtsprozent

Na₂O 7,6 Gewichtsprozent

K₂ O 4,5 Gewichtsprozent

PbO 30,0 Gewichtsprozent

Al₂O₃ 1,2 Gewichtsprozent

Sb₂ O₃ 0,3 Gewichtsprozent

Mn O 0,25 Gewichtsprozent

Ausdehnungskoeffizient .... 9,2 · 10~⁶

zwischen O und 40° C. 40

Als weiteres Beispiel sei erwähnt:

Oxydisches ferromagnetisches Material
Zusammensetzung:

Ni O 17,5 Molprozent

⁴S ZnO 33,2 Molprozent

Fe₂O₃ 49,0 Molprozent

Si O₂ 0,3 Molprozent

Ausdehnungskoeffizient .... 7,1 · 10~⁶

zwischen 0 und 40° C. 50

Glas
Zusammensetzung:

Si O₂ 72,5 Gewichtsprozent

Na₂ O 11,5 Gewichtsprozent

CaO 10,0 Gewichtsprozent

MgO 3,3 Gewichtsprozent

Al₂ O₃ 2,5 Gewichtsprozent

K₂ O 0,2 Gewichtsprozent

Ausdehnungskoeffizient .... 7,3 · 10 ~^e
zwischen 0 und 40° C.

Versuche haben bestätigt, daß, sofern die Bedingung hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten erfüllt ist, jede andere Kombination eines oxydischen ferromagnetischen Materials und eines Glases (beispielsweise Kalkglas, Bleiglas, Barytglas; letzteres enthält zwischen 10 und 30 Gewichtsprozent BaO) zu günstigen Ergebnissen führt. Es wird hier noch darauf hingewiesen, daß »Glas« im weitesten Sinne des Wortes zu verstehen ist. So sind auch Zusammensetzungen,

die häufig als Emaille oder Glasur bezeichnet werden, für das angestrebte Ziel brauchbar. Als Beispiel sei eine Emaille folgender Zusammensetzung erwähnt:

Pb O 80 Gewichtsprozent

B₂ O₃ 16 Gewichtsprozent

Zn O 4 Gewichtsprozent

Ausdehnungskoeffizient .... 10,5 · 10 ~⁶

zwischen 0 und 40° C.

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Ein Emaille dieser Zusammensetzung läßt sich vorteilhaft mit einem oxydischen ferromagnetischen Material kombinieren, das beispielsweise die folgende Zusammensetzung aufweist:

MnO 30 Molprozent

Zn O 18 Molprozent

Fe₂ O₃ 52 Molprozent

Ausdehnungskoeffizient 10,0· 10-⁶

zwischen 0 und 40° C,

20

oder die Zusammensetzung:

Mn O 37 Molprozent

ZnO 10 Molprozent

Fe₂ O₃ 53 Molprozent

Ausdehnungskoeffizient .... 10,2 · 10-^{6 a5}

zwischen 0 und 40° C.

Wenn jedoch das oxydische ferromagnetische Material des zweiten Beispiels, dessen Ausdehnungskoeffizient gleich 7,1 ·10"⁶ ist, mit dem Glas des ersten Beispiels, dessen Ausdehnungskoeffizient gleich 9,2-10-e ist, kombiniert wird, so stellt sich heraus, daß trotz der Tatsache, daß eine sehr kräftige Haftung zwischen dem Glas und den Kreisteilen erzielt wird, die Bearbeitung der Abtastfläche sehr große Schwierigkeiten bereitet, und auch, daß der Kopf nach einem Betrieb von wenigen Stunden eine stark beschädigte und für weiteren Betrieb völlig unbrauchbare Abtastfläche aufweist.

Das gleiche gilt in noch höherem Maße für die Kombination des oxydischen ferromagnetischen Materials des ersten Beispiels und des Glases gemäß dem zweiten Beispiel.

Es stellt sich heraus, daß die Bearbeitung des Magnettonkopfes, d. h. das Polieren der Abtastflächen, erheblich erleichtert wird und auch, daß die Widerstandsfähigkeit der Ränder des Nutzspaltes gegen die mechanischen Kräfte, die im Betrieb von dem Träger der magnetischen Aufzeichnungen ausgeübt werden, verbessert wird, wenn die beiden Ausdehnungskoeffizienten nicht nur bei der Temperatur, bei der der Magnetkopf betrieben wird, sondern auch in dem ganzen Temperaturbereich einander möglichst gleich sind, der zwischen der Betriebstemperatur und der Temperatur liegt, bei der das verwendete Glas zu erweichen anfängt.

Wenn die Ausdehnungskoeffizienten bei der Betriebstemperatur des Magnettonkopfes einander gleich sind (mit einer Toleranz von 5%), sind die im Glas auftretenden Spannungen bereits gering; wenn die Ausdehnungskoeffizienten in dem gesamten vorstehend erwähnten Temperaturintervall gleich sind (mit einer Toleranz von 10%, außer bei der Temperatur, bei der der Magnetkopf verwendet wird), so stellt sich heraus, daß diese Spannungen nahezu völlig beseitigt sind.

Fig. 2 erläutert ein Beispiel einer geeigneten Kombination von Materialien, bei der die Ausdehnungskoeffizienten in dem erwähnten Temperaturintervall gut im Einklang miteinander sind.

In dieser Figur ist als Funktion von der Temperatur t in °.C der (lineare) Ausdehnungskoeffizient λ eines gesinterten oxydischen ferromagnetischen Materials der folgenden Zusammensetzung aufgetragen (siehe das vorstehende zweite Beispiel):

Ni O 17,5 Molprozent

Zn O 33,2 Molprozent

Fe₂ O₃ 49,0 Molprozent

Si O₂ 0,3 Molprozent

Die die erwähnte Beziehung darstellende Kurve ist in der Figur mit α bezeichnet.

In dieser Figur ist gleichfalls als Funktion der Temperatur der Ausdehnungskoeffizient eines Kalkglases der folgenden Zusammensetzung aufgetragen (siehe wiederum das vorstehend beschriebene zweite Beispiel):

Si O₂ 72,5 Gewichtsprozent

Na₂O 11,5 Gewichtsprozent

CaO 10,0 Gewichtsprozent

MgO 3,3 Gewichtsprozent

Al₂ O₃ 2,5 Gewichtsprozent

K₂ O 0,2 Gewichtsprozent

Die diese Beziehung darstellende Kurve ist in der Figur mit b bezeichnet. Die Temperatur, bei der das Glas weich zu werden beginnt, ist mit t_v bezeichnet. Aus der Figur ist ersichtlich, daß in dem Temperaturbereich, der zwischen der Verwendungstemperatur des Magnetkopfes (Zimmertemperatur) und der Erweichungstemperatur des Glases (t_v) liegt, die beiden Ausdehnungskoeffizienten sehr gut übereinstimmen.

Claims

Patentansprüche:

1. Ringförmiger Kopf für ein Magnettongerät zum Aufzeichnen oder Wiedergeben magnetischer Aufzeichnungen mit mindestens zwei Kernteilen aus gesintertem oxydischem ferromagnetischem Material, zwischen denen sich ein Nutzspalt befindet, der mit Glas ausgefüllt ist, das als unmagnetisches Material zum Schutz des Nutzspaltes und zugleich zur mechanischen Verbindung der beiden Kreiskernteile miteinander dient, dadurch gekennzeichnet, daß als unmagnetisches Material ein Glas Anwendung findet, dessen Ausdehnungskoeffizient für die Betriebstemperatur des Kopfes möglichst gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des ferromagnetischen Materials ist, aus dem die erwähnten Kernteile des Kopfes bestehen, d. h. sich um nicht mehr als 5 °/o von ihm unterscheidet.

2. Ringförmiger Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als unmagnetisches Material ein Glas Anwendung findet, dessen Ausdehnungskoeffizient in dem ganzen Temperaturbereich zwischen der Betriebstemperatur des Kopfes und der Erweichungstemperatur des Glases möglichst gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des ferromagnetischen Materials ist, aus dem die erwähnten Kernteile des Kopfes bestehen, d. h. sich um nicht mehr als 10⁰/o von ihm unterscheidet.

3. Ringförmiger Kopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas zugleich wenigstens teilweise den von den beiden ferromagnetischen Kernteilen umschlossenen Raum ausfüllt.

4. Verfahren zum Zusammensetzen von Köpfen für Magnettongeräte, wobei zwischen den polierten Spaltoberflächen eine Glasfolie nach Anspruch 1

oder 2 angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ganze bis zur Erweichung des Glases, dessen Stärke um wenige Prozent größer als die endgültig gewünschte Spaltbreite ist, erhitzt und dann bei dieser Temperatur unter einem solchen Druck zusammengepreßt wird, daß nach dem Erhärten des Glases die richtige Spaltbreite erzielt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erhitzung auf der Innenseite

des ferromagnetischen Kreises parallel zu und nahe bei dem Nutzspalt ein Stäbchen aus einem Glas von der gleichen Art wie das als unmagnetisches Material verwendete Glas angeordnet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 711945;
Zeitschrift Tele-Tech and Electronic-Industries, August-Heft 1955, S. 173 (Aufsatz von
ίο W. R. Chynoweth).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen