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Ringförmiger Magnetkopf und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung
betrifft einen ringförmigen Magnetkopf zum Aufzeichnen, Wiedergeben oder Löschen
magnetischer Aufzeichnungen, der aus wenigstens zwei Kernteilen aus gesintertem
oxydischem Ferromagnetmaterial besteht, zwischen denen sich ein Nutzspalt befindet;
der letztere ist mit einem nichtmagnetischen Material ausgefüllt, welches zum Schutz
des Nutzspaltes und auch zum mechanischen Verbinden der beiden Kernteile dient.
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Unter einem ringförmigen Magnetkopf muß in diesem Zusammenhang ein
Magnetkopf verstanden werden, dessen Kernteile nach dem Zusammenbau einen Raum umschließen,
in dem sich wenigstens eine Spule befinden kann.
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Im allgemeinen besteht das nichtmagnetische Material, mit dem der
Nutzspalt, an dem der Träger der magnetischen Aufzeichnungen entlanggeführt wird,
ausgefüllt ist, aus einer folienartigen Distanzplatte aus einem nichtmagnetischen
Metall, z. B. Beryllium-Kupfer, deren Stärke der gewünschten Spaltlänge entspricht.
Beim heutigen Stand der Technik auf dem Gebiet der magnetischen Aufzeichnungen sind
diese Anforderungen verhältnismäßig hoch, und die bei der Herstellung mit der Verwendung
solcher Distanzfolien verbundenen Nachteile machen sich immer stärker bemerkbar.
So sind solche Bleche mit einer Stärke von wenigen Mikron niemals völlig eben, und
außerdem ist ein Grat an den Blechkanten verhältnismäßig hinderlich beim Erzielen
eines guten Anschlusses der Kernteile und beim Einstellen der Spaltlänge. Zum Verbinden
der Kernteile muß dabei von Gießharz oder mechanischen Mitteln, wie Druckkörpern
oder seitlich andrückenden Federn, Gebrauch gemacht werden.
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Um diese Nachteile wenigstens zum Teil zu beheben, ist es bereits
bekannt, als nichtmagnetisches Material Kunststoffe zu verwenden. Als Beispiele
solcher Kunststoffe können »Äthoxylinharz« und »Polyesterharz« genannt werden. Tatsächlich
wird mit diesen Kunststoffen ein guter Anschluß erzielt. Es ergibt sich aber, daß
trotz des Heftvermögens dieser Kunststoffe die Verwendung von Druckkörpern oder
seitlich andrückenden Federn nicht umgangen werden kann. Außerdem ergibt sich, daß
diese Kunststoffe wegen ihrer geringen Beständigkeit gegen Temperaturerhöhungen
im Betrieb des Kopfes, wobei durch die Reibung zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsträger
und dem Magnetkopf eine verhältnismäßig große Wärmeentwicklung auftritt, ziemlich
schnell weggeschliffen werden, so daß die Spaltränder nicht mehr durch den nichtmagnetischen
Werkstoff geschützt werden. Es ergibt sich, daß die ungeschützten Ränder infolge
der Scheuerwirkung des Trägers ausbröckeln. Auch das Erzielen kleiner Spaltlängen
(von der Größenordnung von wenigen Mikron) ist sehr schwer und das genaue Einstellen
dieser Längen nicht einfach.
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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen,
als nichtmagnetisches Material und gleichzeitig als Verbindungsmittel Glas zu verwenden.
Es wird vorzugsweise Glas verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient für den ganzen
zwischen der Betriebstemperatur des Magnetkopfes und der Erweichungstemperatur des
Glases liegenden Temperaturbereich möglichst gleich dem entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten
des gesinterten oxydischen Ferromagnetmaterials ist, aus dem die erwähnten Kernteile
des Magnetkopfes bestehen.
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Eine solche Glasheftung weist eine Festigkeit auf, die etwa gleich
der der Kernteile ist. Das Erzielen kleiner Spaltlängen und das Einstellen dieser
Länge bietet ebenfalls keine Schwierigkeiten. Durch die obenerwähnte richtige Wahl
der Ausdehnungskoeffizienten ist auch das Ausbröckeln der Spaltränder unter dem
Einfluß der Bewegung des Trägers längs des Spaltes vermieden.
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Die Verwendung von Glasfolien bei der Massenherstellung solcher Magnetköpfe
hat aber folgende
Nachteile. Es ist schwer, eine größere Anzahl
solcher Folien in regelmäßigen flachen Stücken der gewünschten Größe zu erzielen,
und die Folien werden bei einer Stärke von wenigen Mikron infolge ihrer Abmessungen
leicht beschädigt.
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Die Erfindung behebt bei einem Magnetkopf der beschriebenen Art erfindungsgemäß
diesen Nachteil dadurch, daß als nichtmagnetsierbares, die Kernteile unmittelbar
verbindendes Material ein Hartlot verwendet ist.
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Der -Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Verbindung der
gesinterten oxydischen ferromagnetischen Kernteile mittels Lot praktisch die gleiche
Festigkeit aufweist wie die mittels Glas. Die Lötverbindung entspricht zwar nur
weniger strengen Anforderungen hinsichtlich der Abriebfestigkeit, aber für in Massen
hergestellte Erzeugnisse können die mit der Verwendung von Lot verbundenen Vorteile
diesen Nachteil aufwiegen.
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Diese Vorteile sind: Aus Lot können durch Walzen und Schneiden in
einfacher Weise Folien der gewünschten Stärke und Größe geformt werden; die so erzielten
Folien sind leicht zu handhaben; das während des Heftvorganges geschmolzene Lot
braucht wegen der niedrigen Viskosität nur verhältnismäßig-kurz gepreßt zu werden,
so daß die Möglichkeit von schrägen Spalten geringer ist als bei der Verwendung
von Glas; Lot fließt in geschmolzenem Zustand besser als Glas, so daß etwaige Mikro-Risse
und Poren in den spaltbildenden Oberflächen der Kernteile besser ausgefüllt werden;
Lot hat im allgemeinen eine Schmelztemperatur, die niedriger ist als die Erweichungstemperatur
, von Glas, so daß Erhitzungszeiten und Kühlzelten bei der Verwendung von Lot kürzer
sind als bei der Verwendung von Glas.
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Außerdem bietet nichtmagnetisches metallisches Material den an sich
bekannten Vorteil, daß bei , hohen Frequenzen das Magnetfeld infolge der Hautwirkung
aus dem Kopf herausgetrieben wird, und den weiteren Vorteil, daß die durch die Reibung
zwischen dem Träger und dem Kopf erzeugte Wärme verhältnismäßig leicht abgeleitet
werden kann.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung
von Magnetköpfen nach der Erfindung. Dieses Verfahren weist das Kennzeichen auf,
daß zwischen den genau bearbeiteten, z. B. polierten Spaltflächen der Kernteile
eine Lotfolie angebracht wird, worauf das Ganze auf eine Temperatur erhitzt wird,
bei der das Lot schmilzt, und dann mit einem solchen Druck zusammengepreßt wird,
daß nach dem Erstarren des Lots die richtige Spaltbreite erreicht ist.
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Es ist einleuchtend, daß die Größe der Kraft und die Wirkungsdauer
von den Eigenschaften des verwendeten Lots, von der Oberfläche des Nutzspaltes und
auch von der Temperatur und der Atmosphäre, bei der die Kraft ausgeübt wird, abhängig
sind.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungsbeispiele
von Magnetköpfen nach der Erfindung dargestellt sind.
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Fig. 1 zeigt Kernteile 1 und 2, welche aus gesintertem Ferromagnefmaterial
bestehen. Jeder Kernteil ist mit zwei genau bearbeiteten Oberflächen 3, 5 bzw. 4,
6 versehen. Der von den Oberflächen 3 und 4 gebildete Luftspalt 7,"-gri dem der
magnetische Aufzeichnungsträger entlanggeführt wird, ist mit einem aus Lot bestehenden
nichtmagnetischen Material 8 ausgefüllt.
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Wählt man die Berührungsfläche der Oberflächen 5 und 6 vorzugsweise
groß gegenüber der Berührungsfläche der Oberflächen 3 und 4, so ist der magnetische
Widerstand des Spaltes zwischen den Oberflächen 5 und 6 klein gegenüber dem magnetischen
Widerstand des Spaltes zwischen den Oberflächen 3 und 4. Die Verbindung zwischen
den Oberflächen 5 und 6 kann auf beliebige Weise erzielt werden. Hierfür kann z.
B: gleichfalls eine Heftung mit Hilfe von Lot angewendet werden. Bei der Herstellung
eines solchen Kopfes wird dann zwischen den Oberflächen 3 und 4 eine Lotfolie und
in der Aussparung 17 der Oberfläche 6 ein Lotstäbehen angebracht, und das Ganze
wird auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Lot schmilzt. Anschließend werden
die Kernteile mit dem dazwischen befindlichen Lot in geschmolzenem Zustand mit einem
solchen Druck aufeinandergepreßt, daß der Spalt zwischen den Oberflächen 3 und 4
die gewünschte Länge hat. Nach Abkühlung des Ganzen wird durch genaue Bearbeitung,
z. B. durch Polieren, die Führungsfläche an der Oberseite des Kopfes hergestellt.
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Beim hier gegebenen Beispiel ist auf dem Kernteil 2 die Spule 9 angebracht.
Ferner ist in diesem Beispiel das aus Lot bestehende nichtmagnetische Material nicht
auf den Luftspalt 7 beschränkt, sondem füllt auch einen Teil des von den Kernteilen
1 und 2 gebildeten Fensters aus. Eine solche zusätzliche Lotmenge verstärkt den
Kern in der Umgebung des Luftspaltes, so daß die Möglichkeit besteht, die Höhe des
Luftspaltes durch Abschleifen auf einen gewünschten, sehr kleinen Wert zu bringen,
ohne daß die Gefahr besteht, daß die Widerstandsfähigkeit des Kernes in der Umgebung
des Luftspaltes wesentlich geringer wird.
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Die zusätzliche Lotmenge kann in einfacher Weise z. B. dadurch angebracht
werden, daß vor der Erhitzung auch ein Lotstäbchen an der Innenseite des Ferromagnetkreises
parallel zu und nahe dem Nutzspalt angebracht wird. Während der Erhitzung fließt
das Lot in den Spalt hinein, wie in der Figur bei 10 angegeben.
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Als Beispiele von Lötmaterialien, mit denen günstige Ergebnisse erzielt
sind, werden genannt: ein Lot mit der Zusammensetzung 5 % Cu 0, 95 % A92 0; ein
Lot mit der Zusammensetzung 72 % Ag, 28 % Cu; ein Lot mit der Zusammensetzung 50%
Ag, 15,5'% Cu, 16,5% Zn, 18% Cd; ein Lot mit der Zusammensetzung 80% Au, 20% Cu
und ein Lot mit der Zusammensetzung 78,1/o Ag, 2211o In.
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Die beste Haftung wird mit den Legierungen Ag-In und Au-Cu und mit
der eutektischen Legierung Ag-Cu erzielt.
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Weiterhin ergibt sich, daß es für das Haften im allgemeinen günstig
ist, wenn die Temperatur, bei der der zusammenpressende Druck ausgeübt wird, nicht
zuviel, z. B. nicht mehr als 50° C, oberhalb des Schmelzpunktes der betreffenden
Legierung liegt;
hierdurch werden unerwünschte Reaktionen des Lots
mit dem Ferromagnetmaterial und insbesondere mit dem darin enthaltenen Sauerstoff
auf ein Mindestmaß beschränkt.
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Fig. 2 zeigt ein zweites Beispiel eines Magnetkopfes nach der Erfindung.
Die Kernteile 11 und 12, zwischen denen sich der Nutzspalt 13 befindet, der mit
Lot 14 ausgefüllt ist, welches als nichtmagnetisches Material zum Schutz des Nutzspaltes
und gleichzeitig zum mechanischen Verbinden der beiden Kernteile dient, bilden hier
nur die Polschuhe des Kopfes. Der Kopf wird durch das Schließjoch 15 vervollständigt,
auf dem die Spule 16 angebracht ist. Die Polschuhe können mit dem Schließjoch 15
z. B. durch Kleben oder durch mechanische Mittel, wie z. B. einen Klemmbügel, verbunden
werden. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß die zuvor genannten mechanischen
Mittel, welche als nachteilig bezeichnet wurden, zum Verbinden der Teile dienten,
zwischen denen sich der Nutzspalt befindet. Es ist einleuchtend, daß dieser Nachteil
nicht für die soeben genannten mechanischen Mittel gilt, welche nur zum Verbinden
der Polschuhe mit dem Schließjoch dienen. Die zuletzt genannte Verbindung ist naturgemäß
weniger kritisch als die Verbindung der Teile, zwischen denen sich der Nutzspalt
befindet.