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Spalt-Löschkopf Die Erfindung bezieht sich auf einen Spalt-Löschkopf
für beliebige Magnetogrammträger mit Lamellenkern, bei dem halbe Lamellen von Spaltmitte
aus in Bandlaufrichtung aufeinandergeschichtet sind, wobei sieh die dem Spalt abgekehrten
Enden der Lamellenhälften an der Kopfrückseite überlappen. Bei Magnetköpfen dieser
Art verläuft der größte Teil des magnetischen Flusses innerhalb des Spalts, und
nur ein geringer Streufluß erstreckt sich nach außen zu dem Magnetogrammträger und
steht zur Aufzeichnung von Magnetogrammen oder zu deren Löschung zur Verfügung,
so daß der Wirkungsgrad derartiger Köpfe verhältnismäßig gering ist.
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Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Magnetköpfen, deren Polschuhe
aus zwei ferromagnetischen dünnen Blechlamellen bestehen, die unter Zwischenlage
einer unmagnetischen Folie in der Stärke des gewünschten Spalts sich mit ihrer größten
Flächenausdehnung gegenüberstehen, wurde vorgeschlagen, daß die Polschuhe zur Vermeidung
eines magnetischen Nebenschlusses an den sich gegenüberliegenden Seiten mindestens
in Nähe des dem Spalt benachbarten Bereichs mit Ausnehmungen versehen sind, die
sich vorzugsweise bis unmittelbar an das den Spalt bildende Ende erstrecken (deutsche
Auslegeschrift 1043 655).
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Ferner ist es bekannt, zur Erzeugung punktförmiger Aufzeichnungen
die freien Enden des Lamellenkerns durch Verringerung der Zahl der Lamellen und
eine konusförmige Einspannung zu verjüngen (schweizerische Patentschrift
330 884).
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Schließlich ist es bekannt ' zur Vermeidung von Doppelmagnetisierungen
im Innern oder an den Flächen der Polstücke diamagnetische Räume, beispielsweise
Löcher oder Schlitze, vorzusehen, die den Kraftflußverlauf derartig beeinflussen,
daß das magnetische Potential an den Außenkanten der Polflächen Null oder annähernd
Null ist, wobei diese Löcher mit diamagnetischem Material,. z. B. Wismut, gefüllt
sein können (deutsche Patentschrift 837 326).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad
von Spalt-Löschköpfen durch eine neuartige Lamellenschichtung zu erhöhen, mit der
ein großer Teil des gesamten magnetischen Flusses nach außen in den Magnetogrammträger
zur Löschung geleitet wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur scharfen Ausprägung des Löschfeldes
an beiden Seiten des Spaltfüllers eine magnetisierbare Lamelle, dann jeweils eine
nicht magnetisierbare Lamelle angeordnet ist, worauf beidseitig eine Reihe magnetisierbarer
Lamellen folgt und die Lamellenenden am Kopfspiegel eine ebene Fläche bilden.
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Vorteilhaft ist der Querschnitt der magnetisierbaren Lamellen für
die beiden Innenpole kleiner als der Querschnitt der magnetisierbaren Lamellen für
die der Außenpole.
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Die magnetisierbaren Lamellen für die Innenpole sind vorzugsweise
aus einem Material hergestellt, das eine niedrigere magnetische Permeabilität aufweist
als das Material der niagnetisierbaren Lamellen für die Außenpole.
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Vorteilhaft ist der magnetische Widerstand auf dem Weg über den Spaltfüller
und die diesem benachbarten Lamellen im Verhältnis zu dem magnetischen Widerstand
auf dem Weg über die magnetisierbaren Lamellen für die Außenpole so gewählt, daß
zumindest drei Achtel des insgesamt erzeugten magnetischen Flusses in den Arbeitsbereich
außerhalb der Pole ausgestrahlt werden.
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Im Bereich der Polflächen können zusätzliche nichtmagnetische Lamellen
zwischen zumindest denjenigen magnetisierbaren Lamellen für die Außenpole vorgesehen
sein, die den magnetisierbaren Lamellen für die Innenpole am nächsten sind.
Durch
die erflndungsgemäße Lamellenschichtung im Aufzeichnungsträgerlauf wird eine scharfe
Bündelung des Löschfeldes bewirkt, und ein bedeutend größerer Teil des magnetischen
Flusses zwischen den Polen wird in den vom Aufzeichnungsträger durchlaufenen Arbeitsbereich
aerichtet. Daher erfordert der erfindungsgemäße Kopf einen bedeutend niedrigeren
Leistungsaufwand, was insbesondere für batteriegetriebene, transistorisierte Geräte
von wesentlicher Bedeutung ist. Infolge des erhöhten Wirkungsgrades des Kopfes ist
es ferner möglich, die Wicklung des Kopfes gleichzeitig als Transformatorwicklung
auszubilden, wodurch die für die Vormagnetisierung und die Löschung vorgesehenen
Oszillatorkreise in ihrem Aufbau bedeutend vereinfacht werden können.
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Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert,
wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
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F i g. 1 stellt den Lamellenkern eines erfindungsgemäßen Spalt-Löschkopfes
dar; F i g. 2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig.
1;
F i g. 3 ist eine Teilansicht eines üblichen Lamellenkerns, der
durch den in F i g. 1 dargestellten Kein ersetzt wird; F i g. 4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Löschkopfes: F i g. 5 ist eine Teilansicht
ähnlich F i g. 3 des Lamellenkerns nach der vorliegenden Erfindung, und F
i g. 6 ist eine graphische Darstellung, die die mit der Erfindung erzielten
Verbesserungen veranschaulicht.
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Der in F i g. 4 dargestellte Spalt-Löschkopf besitzt ein im
wesentlichen kubisches Gehäuse 1, das einen Lamellenkern 2 umgibt, der mit
durchbrochenen Linien in die Figur eingezeichnet ist. Der Lamellenkein 2 ist mit
einer Erregungs- und/oder einer weiteren Wicklung (nicht dargestellt) versehen,
welche mit Anschlüssen 3 verbunden ist. Der Kern ist aus Lamellen gebildet,
die in eine im wesentlichen rechteckige Form gebogen sind und an ihren Enden die
Pole 4 und 5 bilden. Die Polflächen 6 und 7 liegen dicht nebeneinander
in der Mitte einer konvexen Berührungsfläche einer Abschlußplatte 8 aus nichtmaanetischem
Material und schneiden mit dieser bündig ab. An dieser Abschlußplatte kann ein Tonband
vorbeigeführt werden, welches eine Oberflächenschicht aus magnetischem Material
trägt.
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F i g. 3 zeigt Pole 4 und 5 eines Lamellenkerns, welcher
nicht nach der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Bei dieser Konstruktion besteht
in dem schmalen Spaltfüller 9 zwischen den Polen die stärkste Konzentration
des Flusses. Außerhalb der Polflächen 6 und 7 erscheint nur der Streufluß
10,
und nur dieser Streufluß dringt in das die Polflächen berührende Tonband
ein und steht zur Löschung zur Verfügung. Etwas Streufluß ist auch in dem Bereich
11 unterhalb des inneren Endes des Spaltfüllers 9, wo die Lamellen
auseinandergehen, vorhanden.
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Der Wirkungsgrad eines solchen Kopfes könnte erhöht werden, wenn ein
größerer Teil des Flusses in den Bereich 10 gerichtet werden könnte, durch
den das Tonband geführt wird.
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Dies wird mit einem Spalt-Löschkopf nach der Erfindung erreicht, wie
er nun unter Bezugnahme auf die F i g. 1, 2 und 5 beschrieben wird.
Der erfindungsgemäße Kopf besitzt ein Paar Außenpole 12 und 13, das jeweils
aus einer Anzahl von Lamellenhälften 14 aus magnetischem Material besteht, und ein
Paar Innenpole 15 und 16, das je-
weils aus einer einzelnen
Lamellenhälfte 17 zwischen den Außenpolen 12 und 13 besteht. Die Innenpole
15 und 16 sind durch einen Spaltfüller 18 aus nichtmagnetischem
Material voneinander getrennt. Zwischen den Innenpolen 15 und 16 und
den benachbarten Außenpolen 12 oder 13 ist jeweils eine nichtmagnetisierbare
Lamelle 19 angeordnet. Die Außenpole 12 und 13 besitzen die Außenpolflächen
20 und 21 und in ähnlicher Weise die Innenpole 15 und 16
die Innenpolflächen
22 und 23, wobei diese Polflächen alle zueinander koplanar sind.
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An der Kopfrückseite überlappen sich die dem Spalt abgekehrten Enden
der Lamellenhälften 14 und 17, so daß ein Lamellenkern 25 entsteht,
der dem Lamellenkern 2 in F i g. 4 entspricht. Eine Erregungswicklung
27 mit den Anschlüssen 3 ist um alle Lamellen des Kerns herumgelegt,
so daß bei Stromzuführung beide Polpaare 12, 13 und 15, 16
gleichzeitig
erregt werden, wobei jeweils die beiden benachbarten Innen- und Außenpole, nämlich
13, 16
und 12 und 15, dieselbe Polarität haben und ferner die Flußdichte
in dem Spaltfüller 18 zwischen den Innenpolen 15 und 16 größer
ist als die Flußdichte zwischen den Außenpolen 12 und 13. Dies hat zur Folge,
daß der sonst direkt zwischen den beiden Außenpolen 12 und 13 verlaufende
Fluß in den Arbeitsbereich 28 oberhalb der Polflächen gedrückt wird.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Ergebnisse werden an Hand der graphischen
Darstellung in F i g. 7 erläutert. Die obere Kurve 30 zeigt die Löschwirkung
eines üblichen Kopfes nach F i g. 3 in Dezibel (Db) im Verhältnis zur Leistungsaufnahme
in Voltampere.
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Die untere Kurve 29 stellt die mit dem erfindungsgemäßen Kopf
erzielten Ergebnisse dar. Diese Figur zeigt, daß bei einem gegebenen Leistungsaufwand
die mit dem erfindungsgemäßen Kopf erhaltene Löschwirkung beträchtlich besser ist
als die mit dem üblichen Kopf erhaltene Löschwirkung.
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Die folgenden überlegungen führen zu besonders vorteilhaften Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Spalt-Löschkopfes.
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Aus F i g. 5 kann man erkennen, daß es vorteilhaft ist, wenn
der magnetische Widerstand zwischen der Linie B und den Polflächen 20 und 22 größer
ist als der magnetische Widerstand auf dem inneren Polweg von a bis b längs
der Lamelle 17, da sonst jeder Innenpol ein wesentlicher Teil des zugehörigen
Außenpols werden würde. Weiterhin sollte der magnetische Widerstand des Spaltfüllers
18 weder größer noch kleiner sein als der von einer der nicht magnetisierbaren
Lamellen 19. Wenn der Spaltfüller 18 nämlich den höheren magnetischen
Widerstand aufweist, wird er seinen Magnetfluß mit einem Außenpol über die nicht
magnetisierbare Lamelle 19 mit geringerem magnetischem Widerstand zu teilen
suchen. Wenn andererseits der magnetische Widerstand des Spaltfüllers
18 kleiner ist, wird die Gefahr bestehen, daß der Streufluß zwischen den
Innenpolen konzentriert wird, so daß weniger Magnetfluß übrigbleibt, der in andere
Richtungen ausgesendet werden kann. Die wirkungsvollste Anordnung wird somit darin
bestehen, daß Spaltfüller und
nicht magnetisierbare Lamellen verwendet
werden, die die cyleiche Dicke haben.
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Ferner sollte die Weglänge außerhalb der Anordnung zwischen den Außenpolflächen20
und 21 so kurz wie möglich bleiben, um einen Weg mit geringem magnetischem Widerstand
zu haben und somit einen maximalen Fluß zwischen diesen Polflächen zu erzielen.
Wenn man dafür sorgt, daß der Spaltfüller, die magnetisierbaren und nicht magnetisierbaren
Lamellen alle die gleiche Dicke haben und man jeweils das gleiche magnetische Material
für die Herstellung aller Pole verwenden würde, ist das Verhältnis zwischen dem
magnetischen Widerstand auf dem äußeren Weg zwischen den Außenpolen und dem über
den Spaltfüller so, daß ein fünfmal größerer Fluß über den Spaltfüller fließt als
über den äußeren Weg. Es ist jedoch nur notwendig, daß ein etwas größerer Fluß über
die Innenpole zwischen den Außenpolen fließt als zwischen den Außenpolen. Um dies
zu erreichen, kann der magnetische Widerstand zu den Innenpolen durch Verminderung
des Lamellenquerschnitts sowie durch Verwendung eines Materials niedrigerer Permeabilität
erhöht werden. Wenn beispielsweise für die äußeren Lamellen ein Material verwendet
wird, das eine zeh=al größere Permeabilität aufweist als das der inneren Lamellen,
kann erreicht werden, daß ein wenig mehr als die Hälfte des erzeugten Gesamtflusses
über die Innenpolflächen läuft, d. h. daß nahezu die Hälfte des erzeugten
Gesamtflusses in den Arbeitsbereich nach außen gerichtet wird.
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Bei einem typischen Ausführungsbeispiel bestehen Spaltfüller und nicht
magnetisierbare Lamellen aus Aluminiumfolie mit einer Dicke von 0,05 mm.
Die inneren Lamellen bestehen aus einer kornorientierten Eisen-Silicium-Legierung
mit einer Dicke von ebenfalls 0,05 mm. Die Außenpole enthalten jeweils fünf
0,1 mm dicke Mu-Metallamellen. Bei Verwendung einer Erregerspule mit
150 Windungen und 250 Ohm Impedanz bei 50 kHz wurde die durch
die Kurve 29 in F i g. 7 veranschaulichte Entmagnetisierung bei verschiedenen
Leistungen erreicht. Die Dezibelskala Db gibt in negativ ausgedrückten Werten das
Ausmaß der Entmagnetisierung an, die bei den verschiedenen Werten der zugeführten
Leistung, die in Voltampere auf der Skala VA aufgetragen ist, und bei der oben erwähnten
Frequenz erzielt wird.
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Daraus erhellt sich, daß bei einem Löschkopf nach der Erfindung der
Gesamtfluß, der für eine bestimmte Löschleistung erzeugt werden muß, wesentlich
geringer ist als bei einem üblichen Kopf, der nicht mit den Innenpolen versehen
ist.
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Das bedeutet, daß die Flußdichte in dem Lamellenkern des Kopfes verringert
werden kann, und daraus ergeben sich verringerte Verluste durch Wirbelströme und
Hysterese.
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Weiterhin ermöglicht es die Erfindung, ein Metall mit höherer Permeabilität,
als bisher üblich, beispielsweise Mu-Metall, als Material für die äußeren Lamellen
zu verwenden. Dies wiederum verringert einerseits die erforderliche Intensität des
Erregungsstromes und verringert somit auch die Wirbelstrom-und Hystereseverluste.
Ein solches Metall mit hoher Perineabilität war bei Löschköpfen, die nicht nach
der vorliegenden Erfindung ausgeführt sind, nicht genügend wirksam, da es magnetisch
gesättigt wurde, bevor ein vollständiges Löschen erreicht werden konnte. Da die
vorliegende Erfindung den erforderlichen Leistungsaufwand für die Erregerspule bei
einem Löschkopf verringert, ergibt sich eine daraus folgende Verringerung der erforderlichen
Ausgangsleistung des Oszillators für die Hochfrequenzmagnetisierung. Indem zur Erzeugung
der Hochspannung für den Vormagnetisierungsstrom des Aufnahmekopfes auf dem Kern
des Löschkopfes eine Sekundärwicklung 31 vorgesehen wird, ist es möglich,
den Oszillator wesentlich zu vereinfachen. Eine weitere Vereinfachung des Oszillatorkreises
ist dadurch möglich, daß die Erregerwicklung des erfindungsgemäßen Löschkopfes direkt
als Teil des Oszillatorkreises ausgeführt wird.