DE1499586B2 - Magnetischer Übertrager - Google Patents

Description

Köpfe äußerst kurz sein und die Köpfe zusätzlich in sterne ebenfalls von Bedeutung, da diese einen ununmittelbarem Kontakt mit dem Band stehen, wäh- mittelbaren Einfluß auf die Zuverlässigkeit und die rend das Band und die Köpfe mit hoher Relativge- erzielbare Datenverarbeitungsgeschwindigkeit besitzt, schwindigkeit zueinander transportiert werden. Die Ein mit geringer Geschwindigkeit oder nur schrittmagnetischen Oxydpartikel des Bandes bewirken un- 5 bzw. stufenweise betriebenes Wiedergabesystem für ter diesen Voraussetzungen eine rasche Abnutzung magnetische Aufzeichnungsträger stellt ein vollstänjedes Magnetkopfes, weshalb die Lebensdauer der diges anderes Ausführungsbeispiel dar. Bei Systemen Köpfe durch die Härte des Magnetkopfmaterials und dieser Art wird das Band zur asynchronen Wiederdurch die Tiefe des Aufzeichnungsspaltes begrenzt gäbe aufgezeichneter digitaler Signale in kleinen ist. Metallische magnetische Werkstoffe besitzen eine io Schritten bewegt oder mit sehr geringen Geschwinwesentlich größere Härte und schaffen daher eine digkeiten transportiert. Die schrittweise arbeitenden längere Lebensdauer als Ferrite. Die Lebensdauer neuen Wiedergabesysteme erlauben für die einzelnen der Magnetköpfe ist insbesondere bei Breitbandsy- Schritte keine allzu hohen Geschwindigkeiten, da die Sternen begrenzt, da bei diesen Systemen zur Auf- einzelnen so klein sind, so daß der Wiedergabekopf zeichnung und zur Wiedergabe eine normalerweise 15 ein ausreichend hohes Signal erzeugen oder ein Mageringe Spalttiefe erforderlich ist. Bei größerer Spalt- gnetfluß abhängiger Magnetkopf verwendet werden tiefe wird das Randfeld oder der Anteil des gesamten muß. Gegebenenfalls wird die Wiedergabevorrich-Feldes, der austretend aus den Polspitzen den Auf- tung mit äußerst geringer Geschwindigkeit betrieben, zeichnungsträger durchdringt, zu Lasten des im so daß sich das Band für kompakte Systeme geringer Spaltbereich herrschenden Streuflusses erheblich ver- ao Bandbreite eignet. Diese Vorrichtungen arbeiten im mindert. Mit steigender Spalttiefe muß somit die In- unteren zulässigen Grenzbereich des Signals zu Getensität der Magnetisierungsquelle erhöht werden, räuschverhältnissen, so daß ein weiterer Anstieg des um die gleiche Magnetisierung des Aufzeichnungs- Wiedergabesignals zu einer entsprechenden Verbesträgers zu erzielen. Betrachtet über dem Bereich der serung des Systems führt. Wie an sich bekannt, geeigneten Spalttiefen ist die Höhe des Signales der 25 hängt die Abhängigkeit der Signalamplitude von der Spalttiefe etwa proportional. Da die erforderliche Relativgeschwindigkeit zwischen dem Magnetkopf Leistung mit dem Quadrat der Signalstärke ansteigt, und dem Band von der Tatsache ab, daß die meisten ist für eine gegebene Breitbandaufzeichnung eine er- verwendeten magnetischen Übertrager von der Höhe hebliche Leistung erforderlich. Als Kompromiß des Wechsels des magnetischen Flusses und nicht wählt man zu Lasten der Kopflebensdauer eine ge- 30 von der Größe des Magnetflusses selbst abhängig eignete geringe Spalttiefe. sind. In gleicher Weise sind sämtliche grundsätzliche

Bei der Wiedergabe ist die Amplitude des wieder- Verbesserungen der magnetischen Übertrager auch gegebenen bzw. ausgelesenen Signals von der Spalt- für andere Magnetbandsysteme geeignet, also auch für tiefe abhängig, da der sehr kleine Spalt die Felder die mit oder ohne Kontakt aufzeichnenden Systeme, unmittelbar über der Oberfläche des Aufzeichnungs- 35 die mit Trommeln, Scheiben, magnetischen Folien trägers wirkungsvoller unterbricht. Ein hohes oder beliebigen anderen gebräuchlichen Systemen ar-Wiedergabesignal ist insbesondere dann äußerst vor- beiten.

teilhaft, wenn ein zufriedenstellendes Signal-Rausch- Es sind beispielsweise aus den deutschen Auslegeverhältnis anders nicht erzielbar ist. Ein höherer Pe- Schriften 1 027 423 und 1177 204 Magnetköpfe gel des Wiedergabesignals ist aber auch dann vor- 40 bekanntgeworden, deren Kern sich aus zwei einen teilhaft, wenn das Signal-Rauschverhältnis den For- geschlossenen magnetischen Weg bildenden Kernderungen genügt. Die Induktivität und die Güte der hälften zusammensetzt. An der mit dem magneti-Übertragungsanordnung sind ebenfalls von erhebli- sehen Aufzeichnungsträger in Kontakt tretenden eher Bedeutung, da diese auf die frequenzabhängigen Seite bilden die Kernhälften einen Arbeitsspalt, Mn-Eigenschaften einer Beschränkung einwirken. Einige 45 ter dem sich mindestens eine von den Kernhälften oder alle dieser genannten Faktoren können wesent- umschlossene und zur Aufnahme von Kopfwicklunlich verbessert werden. Für bestimmte Zwecke kön- gen dienende Öffnung befindet,
nen auch weitergehende Änderungen der Systeme, Speziell beim Gegenstand der deutschen Auslege-

wie z. B. erhöhte Bandbreiten oder eine konstante schrift 1177 204 befinden sich auf dem Kern der geAufzeichnung erzielt werden. 50 nannten Art zwei die öffnung durchsetzende Wick-

Andere Magnetbandsysteme weisen ähnliche Pro- lungen, von denen eine vom Arbeitsspalt weiter entbleme auf. Bei digitalen Nachrichten verarbeitenden fernte Wicklung zur Erfassung niederfrequenterer Si-Systemen wünscht man beispielsweise laufend höhere gnalanteile und eine weitere näher am Arbeitsspalt Datenverarbeitungs- bzw. Schaltgeschwindigkeiten. liegende Wicklung zur Erfassung der hochfrequenten Diese Systeme bedienen sich normalerweise der In- 55 Signalanteile dient. Damit wird zwar schon eine Verformationsspeicherung bzw. Aufzeichnung durch besserung der Erfassung der hochfrequenten Signal-Sättigungsmagnetisierung, wobei gedrängte Mehrka- anteile erzielt.

nalübertragereinrichtungen vorgesehen sind, in denen Selbst wenn man jedoch die letztgenannte Wicksieben oder neun dicht benachbart angeordnete Ma- lung auf spitzzulaufenden, den Arbeitsspalt bildengnetköpfe längs einem 1,27 cm breiten bandförmigen 60 den Polstücken der den Kern bildenden Kernhälften Informationsträger vorgesehen sein können und die anordnet, wie dies berm Gegenstand der deutschen Datenübertragung mit einer Geschwindigkeit von Auslegeschrift 1177 204 der Fall ist, so verbleiben in 150 kHz erfolgt. Die unter diesen Voraussetzungen diesem Teil des Kerns immer Bereiche, welche in begegebenenfalls benötigte Leistung ist manchmal so zug auf die Wicklung einen magnetischen Nebenhoch, daß es einer Kühlung bedarf, um ein Erweichen 65 schluß darstellen. Eine vollständige Einkopplung des des Oxydzylinders oder die Entmagnetisierung des beispielsweise bei Wiedergabebetrieb überhaupt zur Bandes durch Wärmeeinwirkung zu unterbinden. Die Verfügung stehenden magnetischen Flusses in die Amplitude des ausgelesenen Signals ist für diese Sy- Wicklung ist daher nicht möglich.

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. Entsprechendes gilt auch für den Gegenstand der seiweise kann die Spalttiefe und damit die Lebensdeutschen Auslegeschrift 1 027 423, bei dem die dauer des Übertragers um einen Faktor 4 oder mehr Kernhälften insgesamt einen Ringkern bilden und die angehoben werden. Diese Vorteile treten auch bei Wicklung in einer ringförmigen Öffnung hinter dem der Wiedergabe auf, bei der im übrigen die Indukti-Arbeitsspalt oder außerhalb des Spaltbereiches sitzt. 5 vität des Magnetkopfes um einen bedeutenden Fak-

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe tor verringert ist. Bei gleicher Induktivität kann da-

zugrunde, einen magnetischen Übertrager der in her eine erheblich größere Windungszahl gewählt

Rede stehenden Art anzugeben, bei dem die Kopp- und das Wiedergabesignal verstärkt werden. Diese

lung zwischen magnetischem Fluß in Spaltbereich beiden Vorteile sind auf die Möglichkeit der Erhö-

und mindestens einer auf dem Kern vorgesehenen io hung der Windungszahlen und der verbesserten

Wicklung so fest ist, daß im wesentlichen keine Kopplung zwischen dem Feld und der Spule zurück-

Streuverluste mehr auftreten. zuführen. Die Induktivität dieses Übertragers kann

Diese Aufgabe wird bei einem magnetischen Über- durch Verwendung eines speziellen Transformators

trager der eingangs genannten Art dadurch gelöst, an ein bereits bekannten System angepaßt werden,

daß der Kern in wenigstens einer seiner sich im ma- 15 wodurch die diesem System eigenen Vorteile ohne ir-

gnetischen Spaltbereich erstreckenden Flächen eine gendwelche Änderungen des Systems und nur durch

Nut aufweist, durch die eine Wicklung geführt ist. Austausch der Übertrager dieses Systems gegen die

Da beim erfindungsgemäßen Übertrager die erfindungsgemäßen beibehalten werden. Andere

Wandlerwicklung direkt im Bereich des nichtmagne- Ausführungsbeispiele für Übertrager nach der Erfin-

tischen Spalts liegt, und zwar dort, wo die größte 20 dung können Abwandlungen bereits bekannter breit-

Konzentration des magnetischen Flusses vorhanden bandiger Übertrager für Hochfrequenzanwendungen

ist, ergeben sich eine Reihe von wesentlichen Vorteilen. und Übertrager für longitudinale Aufzeichnung, z. B.

Weil nämlich in bezug auf einen gegebenen Signal- digitale Aufzeichnung, aufweisen,

pegel — bei Aufzeichnung der Pegel des aufzuzeich- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des

nenden Signals und bei Wiedergabe der Pegel des auf 25 Gegenstandes nach der Erfindung dargestellt. Darin

dem magnetischen Träger vorhandenen Signals — zeigt

der Pegel des durch den Übertrager geführten Signals F i g. 1 einen magnetischen Übertrager in teilweise

im Vergleich zum Bekannten höher liegt, ist für ver- aufgebrochener perspektivischer Darstellung,

gleichbare Tiefen des nichtmagnetischen Spaltes und Fig. 2 eine Seitenansicht des Übertragers nach

vergleichbare Windungszahlen der Wandlerwicklung 30 F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

der Wiedergabesignalpegel zwei- bis viermal und der F i g. 3 eine Vorderansicht des Übertragers nach

Aufzeichnungssignalpegel bis zu viermal größer. F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

Auf Grund des jeweils größeren Signalpegels wird F i g. 4 eine grafische Darstellung der Änderung

auch das Signal-Rauschverhältnis in bezug auf den des magnetischen Widerstandes bei Übertragern nach

Rauschpegel der angeschlossenen elektronischen 35 der Erfindung,

Kreise besser. F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Breitbandauf-

Weiterhin sind wegen des höheren Signalpegels zeichnungs- und Wiedergabesystems, das mit erfin-

größere Bandbreiten beherrschbar. dungsgemäß ausgebildeten Übertragern versehen ist,

Schließlich kann wegen des höheren Signalpegels F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ereine größere Spalttiefe zugelassen werden, wodurch 40 findungsgemäßen Übertragers in perspektivischer die Übertrager-Lebensdauer bis zu viermal größer Darstellung,
gemacht werden kann. F i g. 7 eine Vorderansicht des Übertragers nach

Ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Übertra- F i g. 6,

gers nach der Erfindung, der für ein Video-Bandauf- F i g. 8 eine Seitenansicht des Übertragers nach

zeichnungs- und Wiedergabesystem mit einer zur 45 F i g. 6 und 7,

Bandbewegungsrichtung senkrecht verlaufenden Ab- F i g. 9 einen Mehrkanaldigitalübertrager nach der

tastrichtung dient, weist getrennte Hälften eines, aus Erfindung in teilweise aufgebrochener perspektivi-

dem unter der Handelsbezeichnung Alfesil erhältli- scher Darstellung,

chen Werkstoff gefertigten Übertragers auf, deren an- F i g. 10 einen Schnitt durch den Übertrager nach einandergrenzenden Arme den Aufzeichnungsspalt 50 F i g. 9 in vergrößertem Maßstab,
und die Polspitzenflächen bilden. Die Magnetkopf- Fig. HA und HB in schaubildlicher Darstellung wicklungen umschließen diese Arme in einer im we- den durch Übertrager nach der Erfindung erzielbaren sentlichen zu den Polspitzenflächen parallelen Rieh- verbesserten magnetischen Fluß,
tung. Die Wicklungen befinden sich während des Be- Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen Hochfrequenztriebs des Übertragers in einem bestimmten geringen 55 übertrager 10 nach der Erfindung, der für ein Breit-Abstand von diesen Flächen und den benachbarten bandaufzeichnungs- und Wiedergabesystem der in Aufzeichnungsträger. Der maximale Abstand beträgt F i g. 5 gezeigten Art geeignet ist. Der Übertrager etwa 0,64 mm. Während der Aufzeichnung wird je- nach F i g. 1 bis 3 bietet für zwei Hochfrequenzdoch eine gegebene magnetmotorische Kraft auf zwecke Vorteile. Mit der Bezeichnung »Hochfre-Grund der Spaltanordnung in hohem Grad zu einem 60 quenz« sind die für Breitbandaufzeichnungssysteme im Spaltbereich auftretenden Randfluß umgewandelt. verwendeten Frequenzen zu verstehen. Beispiels-Bei der Widergabe ist auch die Kopplung des Ma- weise kann der Übertrager für ein mit vier Köpfen gnetbandes mit den Wicklungen verbessert. Die bestücktes Fernsehbandaufzeichnungsgerät verwen-Wechselwirkung zwischen dem Erregerstrom der det werden, das vom Querspurtyp ist und Fernsehsi-Wicklungen und dem im Bereich des Aufzeichnungs- 65 gnale von etwa 5 MHz aufzeichnet. Die einwandfreie Spaltes herrschenden Magnetfeld ist um so vieles Aufzeichnung eines derartigen Bereiches erfordert wirksamer, daß eine Verringerung der Aufzeich- eine Bandbreite der Aufzeichnung von etwa 15 MHz. nungsleistung um den Faktor 10 erzielbar ist. Wech- Einige Übertrager nach der Erfindung besitzen eine

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Bandbreite von 30 MHz. Gemäß F i g. 5 tastet eine pegel beiträgt. Nichtsdestoweniger führt jede Verbes-

Ivlagnetkopftrommel 12 ein relativ breites Band 14 serung des Signals zu Geräuschverhältnissen zu einer

mit hoher Geschwindigkeit in einer zur Bandbewe- Vervollständigung des Systems, obgleich sich dieses

gungsrichtung senkrechten Richtung ab. Unter der in Zahlangaben nicht allzu stark bemerkbar macht.
Wirkung eines Bandtransportes 16 wird das Band 14 5 Ein weiteres System, für das sich der in F i g. 1 bis

um die Kopftrommel 12 gewölbt, so daß zwischen 3 gezeigte Übertrager besonders eignet, zählt nach

dem Kopf und Band ein enger Kontakt besteht. In derzeitiger Terminologie zu den extrem breitbandi-

F i g. 5 sind lediglich die wesentlichsten Elemente gen Systemen.

dieses Breitbandtransportes dargestellt, das diese Der Ausdehnung des Systems nach F i g. 5 auf samt den restlichen in der Zeichnung nicht dargestell- io Bandbreiten von 10 MHz oder 20MHz können die ten Elemententeile des weitgehend bekannten Am- Kenndaten der Magnetköpfe als die grundsätzlich pex-Video-Bandfernsehaufzeichnungsgerätes sind. begrenzenden Faktoren entgegenstehen. Diese Band-Die rotierende Kopftrommel 12 enthält vier Magnet- breiten können andererseits durch ein 5-MHz-System köpfe 20 bis 23, die jeweils im Abstand von 90° am dadurch erreicht werden, daß die Relativgeschwin-Trommelumfang angeordnet sind. Diese Trommel 15 digkeit zwischen dem Kopf und dem Band um ein wird durch eine Servoeinrichtung 25 gesteuert, so Vielfaches von 2 oder 4 erhöht wird. Der bei diesen daß der Kopf relativ zum Band mit einer Geschwin- Geschwindigkeiten auftretende Verschleiß und die digkeit von etwa 38 m/sec rotiert und während der Induktivität des Magnetkopfes lassen die Verwen-Aufzeichnung und Wiedergabe geeignete Steuerbrei- dung dieses Systems in diesem Frequenzbereich als ten erhalten werden. Die aufzeichnenden Signale 20 unzweckmäßig erscheinen. Bei steigender Frequenz werden von einer, breitbandige Signale erzeugenden übt die Induktivität des Magnetkopfes eine zuneh-Einrichtung 30 über Aufzeichnungsverstärker 31, mend beschränkende Wirkung auf die Leistung (Wireine Relaisanordnung 34 und Kopplungstransforma- kungsgrad) und auf das ausgelesene Signal aus. Der in toren 35 zu einer Schleifringanordnung 32 und den Fig. 1 bis 3 neu dargestellte Übertrager 10 führt schließlich zu den vier Magnetköpfen 20 bis 23 25 bei einer Reihe von Kenndaten zu den gewünschten gleichzeitig geführt. Gegebenenfalls können an Stelle Verbesserungen, ohne daß dies zu Lasten anderer der Schleifringanordnung 32 Drehtransformatoren Eigenschaften geht. Der Übertrager 10 ist hierbei in verwendet werden. der Stellung gezeigt, in der er mit der rotierenden

Die ausgelesenen Signale werden normalerweise Kopftrommel und dem Magnetband 14 nach F i g. 5

von der Schleifringanordnung 32 über getrennte 30 in Wirkverbinderung steht, wobei lediglich ein Teil

Kopplungstransformatoren 35, die jeweils einem der des Bandes dargestellt ist. Durch dünne Kernhälften

vier Kanäle zugeordnet sind, zur Relaisanordnung 34 40, 41 aus magnetischem Werkstoff ist ein üblicher

geführt, welche die Richtung der Signale festlegt magnetischer Schaltkreis gebildet, dessen einander

(Aufzeichnung oder Auslesen). Von der Relaisanord- gegenüberliegende Kantenflächen vollkommen eben

nung 34 werden diese Signale über Vorverstärker 36 35 ausgeführt und durch ein Plattier-, Beschichtungs-

zu Schaltkreisen 37 geleitet, die synchron mit der oder sonstiges Niederschlagsverfahren mit einem

Kopftrommel 12 betrieben werden. Die Signale wer- dünnen, nichtmagnetischen Abstandshalter versehen

den hierauf über in der Zeichnung nicht dargestellte sind. Zur Aufzeichnung der 5-MHz-Bandbreite eines

Gleichrichter- und Verstärkerelemente der Signaler- Fernsehsignals dient ein nichtmagnetischer Spalt 11

Zeugervorrichtung 30 zugeführt. 40 von etwa 2 Micron. Da die Spaltlänge das Minimum

Obgleich dies eigentlich zur Erläuterung der Erfin- der Wellenlänge bestimmt, die aufgezeichnet und dung nicht erforderlich ist, wird dieses Breitbandauf- wiedergegeben werden kann, muß der Spaltabstand zeichnungs- und Wiedergabesystem in allgemeinster äußerst exakt definiert sein. Die beiden Kernhälften Weise abgehandelt, um die Bedeutung des in den des Übertragers sind aus einem magnetischen Hoch-Fig. 1 bis 3 gezeigten Übertragers 10 für den ein- 45 frequenzwerkstoff, wie z.B. dem unter dem Handelswandfreien Betrieb des Systems herauszustellen. Die namen Alfesil erhältlichen Werkstoff gefertigt, der einander entgegenstehenden Forderungen, wie die im Vergleich zu Ferrit oder anderen magnetischen Spaltbreite, Spalttiefe und die zum hochfrequenten Werkstoffen eine erheblich größere Härte und damit Betrieb erforderlichen Werkstoffarten führen zu erheblich größere Lebensdauer besitzt. Zusammengeeiner relativ raschen Abnutzung der Polspitzenbe- 50 setzt bilden die beiden Hälften 40, 41 eine winzig an-, reiche des Übertragers. Wenn der Spalt abgeschliffen geordnete Öffnung oder Durchbrechung, die zur feist und schließlich keine Tiefe mehr aufweist, wird sten Verbindung der beiden Hälften mit Hartlot geein für die Aufzeichnung und Wiedergabe ungeeigne- füllt ist. Jede der beiden Hälften weist zwei Arme tes Endsignal erhalten. Während der Aufzeichnung auf, die in einer, etwa U-förmigen Gestalt angeordnet wird ein Treibersignal relativ hoher Leistung benö- 55 sind. Die jeweils einen Arme der Hälften 40, 41 stotigt, dessen Information und Steuerung sehr aufwen- ßen mit ihren Stirnkanten aneinander und bilden den dig ist und erheblich zu den Kosten des Systems bei- Vorder- und Rückteil des Übertragers. Die vorderen trägt. Hinzu kommt, daß die Spannung des ausgelese- Armteile bilden die Spaltpole und weisen eng zu den nen Signals normalerweise einer erheblichen Vor- Polflächen benachbarte Innen- und Außennute auf. verstärkung bedarf, obgleich das Signal zum Ge- 60 Die Innennute umschließen eine im Übertrager anräuschverhältnis des Systems grundsätzlich durch geordnete innere Durchbrechung bzw. Öffnung, die die Geräuschcharakteristiken des Bandes festgelegt zum Frontspalt benachbart und mit magnetischem ist. Das Magnetband 14 stellt selbstverständlich kein Material umschlossen ist. Parallel zu den Polflächen vollendetes Aufzeichnungsmedium dar, und besitzt sind Wicklungen 13 angeordnet, die in den Nuten einen, diesem Band eigenen Geräuschfaktor, der 65 der Polarme geführt sind. Dieser Magnetkopf besitzt durch das System nicht eliminierbar ist und zu einem eine Ausdehnung von nur etwa 3 mm. Jede Polfläche erheblichen Anteil, normalerweise zur Hälfte, zu ist etwa 0,5 mm lang, wobei die Spalttiefe etwa zwidem im abgefragten Signal herschenden Geräusch- sehen 0,013 mm bis 0,1 mm (normalerweise etwa

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0,038 mm) schwankt. Beim gezeigten Ausführungs- Treiberschaltung. Zudem benötigt man keine Kühlbeispiel hat die zum nichtmagnetischen Spalt benach- vorrichtung und dergleichen. Folglich kann die barte Durchbrechung einen in diagonaler Richtung Schaltung vereinfacht werden. Der Schreiber kann gemessenen Durchmesser von etwa 0,25 mm. Die durch ein übliches Netzgerät gespeist werden. Hinzu beiden Wicklungen 13 sind in Reihe geschaltet und 5 tritt eine erhebliche Verringerung an Kosten, Gegegensinnig angeordnet, so daß die induzierten Ma- wicht und Platzbedarf, was sich insbesondere bei gnetfelder oder elektrischen Ströme sich während der Verwendung derartiger Geräte in Flugzeugen oder Aufzeichnung und Wiedergabe addieren. Bei ver- als tragbare Geräte vorteilhaft auswirkt,
gleichbarem Signal zu Geräuschverhältnis beträgt die Diese Vorteile werden durch Verwendung von Spalttiefe etwa 0,038 mm gegenüber bekannten Ma- io Übertragern mit ungleichmäßigem magnetischem gnetkräften mit einer Spalttiefe von 0,015 mm. Im Widerstand und durch Wahl einer Ubertrageranord-Bereich der Nuten und Wicklungen befindet sich ein nung geschaffen, die den Streufluß auf im Bereich isolierend und dichtend wirkendes Epoxydharz. Die des maximalen magnetischen Widerstandes angeord-Wicklungen sind durchschnittlich 0,25 mm von dem net, um mit dem Frontspalt eine enge magnetische Aufzeichnungsmedium entfernt, mit dem der Ma- 15 Kopplung und eine minimale Induktivität zu erhalgnetkopf in Berührung steht. Bei der Herstellung die- ten. Gemäß F i g. 4 steigt der magnetische Widerser Anordnung weist der Spalt zunächst eine erheb- stand bei Annäherung an den vorderen bzw. Frontlich größere Tiefe auf, nämlich etwa 0,25 mm, wo- spalt an. Dementsprechend (siehe die den Magnetnach diese entsprechend der jeweiligen Anwendung fluß wiedergebenden Pfeile in F i g. 2) folgt die Flußauf einen geringeren Wert reduziert wird. Beim Ein- 20 verteilung einem geschlossenen Weg, um die zweite bau kann gegebenenfalls der gesamte rückwärtige innere Öffnung des Übertragers.
Übertragerteil in Epoxydharz eingebettet sein. Bei Die Ausnutzung der Änderung des magnetischen einer Anordnung dieser Art dient der rückwärtige Widerstandes des Magnetkopfes weicht erheblich Teil im wesentlichen als Träger für die aktiven Teile von der bekannten Übertragertheorie ab. Beispielsdes Übertragers. Der in F i g. 1 bis 3 gezeigte Über- 25 weise werden in einem Aufsatz »Structure and Pertrager ist an Einfachheit kaum zu überbieten, da nur formance of Magnetic Transducer Heads« (Verfasser zwei magnetische Teile verwendet sind. Nichtsdesto- Otto K ο r η e i), elektrische Äquivalente des magnetiweniger weist diese Anordnung erhebliche Vorteile sehen Schaltkreises für die Aufzeichnung und gegenüber bereits bekannten Magnetköpfen auf, die Wiedergabe beschrieben. Bei diesen Äquivalenten ähnliche Werkstoffe, nur Ferrite oder eine Kombina- 30 sind die magnetischen Widerstände der Kerne von tion dieser beiden Werkstoffe verwenden. Bei der der Streuung der magnetischen Widerstände im Aufzeichnung genügt bereits ein Viertel oder ein Spaltbereich, von den magnetischen Widerständen Fünftel der bisher erforderlichen Spannungen, um des Spaltes selbst, von den durch die Wechselwireine Sättigungsmagnetisierung des Aufzeichnungsme- kung mit dem Aufzeichnungsmedium verursachten diums zu erreichen. Bei gleicher Spalttiefe wird ledig- 35 Widerständen und vom magnetischen Widerstand lieh ein Dreißigstel der bisher benötigten Aufzeich- des Aufzeichnungsmediums selbst abhängig. Zur nungsleistung benötigt. Die Spannung des abgeform- Darstellung dieser Abhängigkeit sind entsprechende ten Signals wird bei gleicher Spalttiefe und gleicher Netzwerke aufgeführt und die gewünschten Bezie-Windungszahl um das Mehrfache erhöht. Die ge- hungen für die Aufzeichnung und Wiedergabe bezeigte Anordnung verwendet zur Erzielung einer er- 40 handelt. Die erfindungsgemäßen Übertrager weichen heblich größeren Lebensdauer des Übertragers we- von diesen Vorstellungen erheblich ab, da der masentlich größere Spalttiefen. Unter diesen Vorausset- gnetische Widerstand des Kernes nicht mehr getrennt zungen und bei Verwendung einer optimalen Win- vom magnetischen Widerstand des Spaltes und der dungszahl für die Wiedergabe ist die Aufzeichnungs- Streuung des magnetischen Widerstandes des Spaltleistung etwa so groß wie bisher, während die Span- 45 bereiches betrachtet werden kann. Tatsache ist, daß nung des ausgelesenen Signals erheblich größer und der enge magnetische Weg um die zweite Öffnung die Lebensdauer des Magnetkopfes etwa um einen nach F i g. 2 ein sehr geringes Volumen aufweist und Faktor 5 erhöht ist. Dieser Übertrager besitzt eine äußerst geringe Verluste besitzt. Hinzu kommt eine gegenüber bereits bekannten Übertragern wesentlich wesentlich höhere Flußdichte, die teilweise auf den verniedrigere Induktivität. Für eine bestimmte Indukti- 50 minderten Streufluß im magnetischen Schaltkreis und vität kann daher eine größere Windungszahl gewählt teilweise auf Permeabilitätsänderungen im Bereich werden, wobei die Windungszahlerhöhung zur Erhö- der Polspitzen zurückzuführen ist, so daß der Uberhung des Wiedergabesignals führt, obgleich die In- trager einen extrem hohen Wirkungsgrad erhält. Der duktivität den Induktivitätswert der bekannten Über- Übertrager nach F i g. 1 bis 3 kann zur Aufzeichnung trager nicht überschreitet. Mit der Erhöhung der 55 und Wiedergabe dienen. Offensichtlich verursacht Windungszahl und der zur Verlängerung der Ma- beim Aufzeichnungsvorgang die vorhandene magnetgnetkopflebensdauer größeren Spalttiefe nähert sich motorische Kraft die Erzeugung eines großen Randdie Aufzeichnungsleistung etwa dem Wert für die flusses. Bei der Wiedergabe bietet sich der durch bisher verwendeten Übertrager. das aufgezeichnete Strahlungsfeld dargestellten Der Übertrager kann auch so ausgebildet sein, daß 60 magnetmotorischen Kraft in Richtung der Polflächen die zulässige Reduzierung der Treiberleistung erzielt ein viel kürzerer Weg des magnetischen Widerstanwird. Zu diesem Zweck wird eine geringere Spalttiefe des an als in Richtung des magnetischen Widerstangewählt. Bei einer Leistungsminderung um einen des des Spaltes oder der Streuung der magnetischen Faktor zwischen 1 und 2 werden Aufzeichnungs- und Widerstände, wodurch hohe Ausgangssignale erzeugt Wiedergabesignale vergleichbaren Pegels erhalten. 65 werden. Während der Aufzeichnung erzeugt daher Eine Treiberleistung von weniger als 1 Watt führt be- eine bestimmte magnetmotorische Kraft im Bereich reits zu Signalen eines geeigneten Pegels. Bei dieser des vorderen bzw. Frontspaltes und im Aufzeich-Leistung verringern sich die Anforderungen an die nungsmedium einen erheblich größeren Magnetfluß.

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Bei der Wiedergabe werden die Wicklungen nahezu durch eine zusätzliche Wicklung 55 erheblich verbesvom gesamten vom Aufzeichnungsmedium austreten- sert, die im Bereich des magnetischen Kreises hohen den Fluß durchdrungen und damit hohe Ströme indu- magnetischen Widerstandes getrennt, jedoch benachziert. Diese Anordnung macht sich die Ungleichmä- bart zum Frontspalt, angeordnet ist und eine niedrige ßigkeit des magnetischen Widerstandes zunutze, wo- 5 Windungszahl aufweist. Die Wicklung 55 ist mit der bei unter Ausschluß bestimmter bisher vorhandener Wicklung 54 gleichsinnig in Reihe geschaltet. Bei Streuflußwege die Wicklungen unmittelbar im Be- einer Wicklung 54 mit einer Windungszahl von 20 reich hohen magnetischen Widerstandes angeordnet kann die Wicklung 55 acht Windungen aufweisen, werden, und gleichzeitig die Spule in bestimmtem Ab- Der Polarm kann wiederum mit inneren und äußeren stand zum Aufzeichnungsmedium gebracht wird, so io Nuten versehen sein, in denen die in Epoxydharz eindaß keine, durch das Streufeld bewirkte Magnetisie- gebettete Wicklung ruht. Die Wicklung 55 besitzt rung des Aufzeichnungsmediums oder keine Magnet- eine äußerst niedrige Induktivität, weshalb die gekopfabnutzung auftritt, die zum Abschleifen der samte Induktivität des Übertragers nur um wenige Wicklungen selbst führt. Die im wesentlichen unmit- Prozent erhöht wird. Die Güte (Q) des Übertragers telbare Kopplung zwischen dem nichtmagnetischen 15 wird nur wenig geändert, so daß dieser Übertrager Spalt und den Wicklungen und der magnetische Weg gegen entsprechende, bereits bekannte Übertrager niedrigen Verlustes sind auf die äußerst geringe In- austauschbar ist. Bei Verwendung der gleichen Spaltduktivität dieses magnetischen Übertragers zurückzu- tiefe wird ein Anstieg der Wiedergabespannung um führen. Dieser Übertrager kann daher bei erheblich 50% und eine Verminderung desAufzeichnungsstrohöheren Frequenz betrieben werden, als die bisher 20 mes um ebenfalls 50 °/o erzielt, so daß die zur Aufbekannten Übertrager dieser Art. Die an sich geringe zeichnung erforderliche Leistung um ein Viertel reInduktivität des Übertragers kann durch Verwen- duziertwird.

dung eines Aufwärtstransformators an bereits be- Für viele Zwecke kann es vorteilhaft sein, durch

kannte Systeme angepaßt werden. Zur Verwendung Erhöhung der Spalttiefe die Magnetkopf lebensdauer

von Aufwärtstransformatoren mit einem Überset- 25 zu verbessern. Diese Vorteile können durch Verwen-

zungsverhältnis von 1:10 für die Anordnung nach dung eines äußerst kurzen magnetischen Flußweges

F i g. 5 eignen sich die erfindungsgemäßen Übertra- erzielt werden, wie dies bereits an Hand der F i g. 1

ger auch für ein übliches Fernsehbandaufzeichnungs- bis 3 erläutert ist.

system mit Schaltkreisen erheblich geringerer Induk- Ein Großteil dieser Vorteile beruht jedoch auf der tivität. 30 Anordnung der zusätzlichen Wicklung zwischen dem Die Übertrager nach der Erfindung weisen somit Spalt und dem restlichen magnetischen Flußweg, erhebliche Vorteile gegenüber den bekannten Über- Durch den im Bereich des Frontspaltes herrschenden tragern dieser Art auf. Beispielsweise erfolgt ein An- hohen magnetischen Widerstand wird nämlich bei stieg der Wiedergabe und Aufzeichnungsspannung einem nur geringfügigen Anstieg der Gesamtinduktisowie eine Erhöhung der Leistung und Magnetkopf- 35 vität die Kopplung zwischen der Wicklung und dem lebensdauer. Wird z. B. zunächst ein Abfallen der Aufzeichnungsmedium wesentlich erhöht, da der Aufzeichnungsspannung gewünscht, der ohne Beein- gleiche Magnetfluß die Wicklung und das Aufzeichflussung der Wiedergabespannung erfolgen soll, dann nungsmedium mit sehr geringer Streuung verbindet, wird die Induktivität des Kopfes durch Verwendung Die F i g. 9 und 10 zeigen ein erfindungsgemäß einer geradeaus reichenden Windungszahl und damit 40 ausgebildetes Hochleistungsmagnetkopfsystem 60 für durch Erzeugung des eben benötigten Wiedergabe- ein digitales magnetisches Bandaufzeichnungs- und signales äußerst nieder gehalten. Dies führt zu einer Wiedergabesystem. Köpfe dieser Art bestehen nor-Verminderung der Aufzeichnungsleistung im Ver- malerweise aus mehreren üblicherweise sieben oder hältnis von 50:1 oder höher. Andererseits kann neun exakt parallel zueinander aufgerichteten sowie durch Erhöhung der Windungszahl die Wiedergabe- 45 in einer Reihe angeordneten Köpfen 10, wobei die spannung um einen Faktor von etwa 5 erhöht werden, Aufzeichnung der Daten mit hoher Schaltgeschwinwodurch sich die Aufzeichnungsspannung im Ver- digkeit (wie z. B. 150 kHz) durch Sättigungsmagnetihältnis von etwa 5:1 vermindern läßt. Das in den sierung erfolgt. Ähnlich geartete Mehrkanalkopfan-F i g. 6 bis 8 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel Ordnungen werden für magnetisierbare Trommeln, nach der Erfindung betrifft eine verbesserte Aus- 50 Scheiben und andere Systeme verwendet, wobei die führung einer von der Anmelderin vorgeschlagenen Aufzeichnung gegebenenfalls kontaktfrei erfolgen Magnetkopfanordnung 50. Zur Schaffung verbesser- kann. Durch das Maß der Flußumkehr und die dichtter Breitbandübertrager wird dabei ein Magnetkern gedrängte Anordnung der Köpfe wird eine hohe Lei-51 aus einem metallischen magnetischen Werkstoff stung benötigt, die wiederum außergewöhnliche für die Polflächen und den vorderen bzw. Frontspalt 55 Kühlmaßnahmen erfordert. Erfindungsgemäß weisen verwendet, wobei zur Bildung eines magnetischen die beiden Hälften 40, 41 jedes Übertragers an den Schlusses niedrigen magnetischen Widerstandes über Innen- und Außenkanten der Polarme angeordnete den rückwärtigen Spaltbereich eine mit dem vorge- Nuten auf, die im Bereich des Frontspaltes zusamnannten Werkstoff verbundene Ferritplatte dient. menstoßen. In einem etwa 0,38 mm von den Polflä-Eine Wicklung 54 umschließt einen Bereich des 60 chen entfernten Bereich sind um diese Arme in Nu-Kerns 51 und der Ferritplatte 52. Diese Anordnung ten lagernde Wicklungen 13 geführt. Hierdurch ist ermöglicht es, die geringe Abnutzbarkeit des metalli- die Wicklung 13 im Bereich des hohen magnetischen sehen Werkstoffes und die hohen magnetischen Widerstandes angeordnet und zum Frontspalt eng Eigenschaften des Ferrits gleichzeitig auszunützen. benachbart. Die enge magnetische Kopplung zwi-Der magnetische Schaltkreis besitzt eine Induktivität 65 sehen der Wicklung und dem Spalt gewährleistet eine und einen Q-Faktor, die den entsprechenden EIe- ausreichende Magnetisierung, obgleich die Magnetmenten des Systems speziell angepaßt sind. Ein kopfleistung erheblich reduziert wurde.
Übertrager dieser Art wird in seiner Wirkungsweise Die Übertrager nach der Erfindung eignen sich

auch in besonderem Maße für digitale Datenaufzeichnungssysteme, die häufig aus Gründen, die nicht auf die Übertrager selbst zurückzuführen sind, getrennte Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtungen verwenden. Durch die wesentlich wirkungsvollere magnetische Kopplung zwischen den Wicklungen und dem Frontspalt kann für die Aufzeichnung eine minimale Windungszahl und für die Wiedergabe eine maximale Windungszahl für die getrennten Köpfe verwendet werden. Zusätzlich kann die Größe dieser Anordnungen verringert werden. Ein Vergleich der Fig. HA und HB zeigt die durch die erfindungsgemäßen Anordnungen erzielbare Verringerung der Streuflußwege gegenüber bekannten Anordnungen. Fig. HA zeigt eine an sich bekannte Übertrageranordnung 62, deren durchbrochener Kern aus zwei zusammengesetzten Teilen besteht, und wobei im Bereich des minimalen magnetischen Widerstandes des rückwärtigen Spaltteiles eine Wicklung 63 angeordnet ist. In der Zeichnung sind die Wege des Streuflusses durch gestrichelte Linien dargestellt, während der Weg des wirksamen Magnetflusses, der die Wicklung 63 mit dem Magnetband 14 koppelt, als ausgezogene Linie angedeutet ist. Bei der Aufzeichnung besitzt die Wicklung 63 maximalen Fluß. Durch den über den rückwärtigen Teil der Wicklung 63, über die Ubertrageröffnung und über den Front

spalt auftretenden magnetischen Streufluß wird dieser Magnetfluß bei Annäherung des Magnetbandes 14 verringert. Bei der Wiedergabe tritt im Bereich des Frontspaltes und der Ubertrageröffnung der wesentliche Streufluß auf, wobei die Wicklung 63 an der Stelle minimalen Flusses vom Band angeordnet ist. Diese Anordnung führt dazu, daß das Band 14 minimalen Fluß von der Wicklung 63 erhält und umgekehrt.

ίο Im Unterschied hierzu ist bei dem in F i g. 11B gezeigten Übertrager nach der Erfindung die Wicklung 13 zum wirksamen Spalt und den Vorderflächen des Übertragers benachbart angeordnet. Hierdurch wird ein erheblicher Anteil des in der Anordnung nach

x5 Fig. HA herrschenden Streuflusses vermieden.

Ihre Anwesenheit bewirkt keine Begrenzung des das Magnetband 14 und die Wicklung 13 miteinander koppelnden Magnetflusses. Bei der Anordnung nach Fig. HB herrscht lediglich im Bereich des Frontspaltes ein Streufluß. Dessen Wirkung kann durch geeignete Wahl der Anordnung herabgesetzt werden. Jeder vom Magnetband 14 ausgehende Magnetfluß, der durch die Übertrageröffnungen tritt, durchdringt die Wicklung 13. Hierdurch wird im Unterschied zu den bisher bekannten Anordnungen dieser Art eine Erhöhung des Wiedergabesignals geschaffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 grenzenden, im übrigen einen geschlossenen magneti- Patentansprüche: sehen Weg bildenden Kern. Die magnetische Aufzeichnung erfaßt bereits zahl-

1. Magnetischer Übertrager mit einem einen reiche Gebiete der Elektrotechnik, wie z.B. der nichtmagnetischen Spalt begrenzenden, im übri- 5 Fernsehtechnik, der datenverarbeitenden Nachrichgen einen geschlossenen magnetischen Weg bil- tentechnik, der Instrumententechnik und der Tondenden Kern, dadurch gekennzeich- technik. Die hierfür verwendeten Aufzeichnungsnet, daß der Kern (40, 41; 51) in wenigstens und Wiedergabesysteme reichen von einfachen, weeiner seiner sich im nichtmagnetischen Spaltbe- nig aufwendigen Einrichtungen bis zu äußerst kornreich erstreckenden Flächen eine Nut aufweist, io plexen Präzisionseinrichtungen, die bei hohen Gedurch die eine Wicklung (13; 55) geführt ist. schwindigkeiten und extrem breiten Frequenzband-

2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch ge- bereichen arbeiten. Die Magnetbandsysteme mit den kennzeichnet, daß der Kern (40, 41; 51) in seiner größten Bandbreiten verwenden derzeit das sogeauf der Seite der Nut liegenden Außenfläche eine nannte »Querspuraufzeichnungsverfahren«, wobei Ausnehmung aufweist, durch die die Wicklung 15 die Übertrager das Band mit hoher Geschwindigkeit (13; 55) geführt ist. in der zur Bandlängsrichtung Senkrechten abtasten.

3. Übertrager nach Anspruch 1 oder 2, da- Obgleich bei diesem Verfahren das Band relativ durch gekennzeichnet, daß die Wicklung (13) langsam transportiert wird, werden die zur Breitparallel zu der den nichtmagnetischen Spalt (11) bandaufzeichnung erforderlichen hohen Geschwinzwischen sich einschließenden Stirnfläche des 20 digkeiten zwischen dem Band und dem Übertrager-Kerns (40, 41) verläuft. kopf erzielt. Für sämtliche Systeme dieser Art ist die

4. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ausbildung der magnetischen Übertrager bzw. Ma-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab- gnetköpfe von grundsätzlicher Bedeutung, wobei je stand der durch die Nut geführten Abschnitte der nach den einzelnen Bedürfnissen speziell angepaßte Wicklung (13) von der den nichtmagnetischen 25 Übertrager dienen. Die Permeabilität und die physi-Spalt (11) zwischen sich einschließenden Stirn- kaiischen Eigenschaften des Materials des Magnetfläche des Kern kleiner als 0,64 mm — Vorzugs- kopfes und die Breite sowie Tiefe des nichtmagnetiweise durchschnittlich etwa 0,25 mm — ist. sehen Spaltes bedürfen der Beachtung. Die Schal-

5. Übertrager nach einem der vorhergehenden tungsparameter, d. h. die Induktivität, die Güte und Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 30 die Windungszahlen der Wicklung müssen so ge-Tiefe des nichtmagnetischen Spalts (11) bis zur wählt bzw. justiert werden, daß für einen besonderen Nut 0,013 mm bis 0,1 mm — vorzugsweise etwa Anwendungsfall optimale Ergebnisse erzielt werden. 0,038 mm — beträgt. Eine extreme Breitbandaufzeichnung erfordert eine

6. Übertrager nach einem der vorhergehenden kleine Spaltlänge und ein Material, das passende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der 35 Hochfrequenzeigenschaften besitzt. Dementspre-Durchmesser der durch die Nut gebildeten Öff- chend sind diese Köpfe aus speziellen metallischen nung in dem nichtmagnetischen Spalt (11) etwa magnetischen Materialien, aus magnetischen halblei-0,25 mm beträgt. tenden Materialien, wie Ferrit, oder aus Materialien

7. Übertrager nach einem der vorhergehenden gefertigt, die sich durch Kombination der beiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 40 erstgenannten Werkstoffe ergeben. Die nötige kleine Weite des nichtmagnetischen Spalts (11) etwa Spaltlänge wird dadurch erhalten, daß der Übertra-2 μΐη beträgt. ger aus zwei Teilen hergestellt und den gegenüberlie-

8. Übertrager nach einem der vorhergehenden genden Oberflächen der beiden Teile eine äußerst geAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ringe Oberflächenrauhigkeit verschafft wird, wonach Kern (40, 41) in seinen beiden den nichtmagneti- 45 diese Flächen in entsprechender Schichtdicke mit gesehen Spalt (11) begrenzenden Flächen je eine eignetem, nichtmagnetischem Material bedeckt und Nut aufweist, durch die je eine Wicklung (13) anschließend die beiden Teile bzw. Hälften zur Bilgeführt ist und daß diese beiden Wicklungen (13) dung eines im wesentlichen geschlossenen magnetigegensinnig gewickelt und in Reihe geschaltet sehen Weges zusammengefaßt werden. Die Polfläsind. 50 chen des Übertragers sind quer oder in Längsrich-

9. Übertrager nach einem der vorhergehenden tung zum magnetischen Aufzeichnungsträger anAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf geordnet. Die Übertragerwicklungen umschließen einer Seite des den geschlossenen magnetischen normalerweise die Seiten der Übertragerhälften oder Weg bildenden Kerns (51) ein vor dem nichtma- den rückwärtigen Teil des Übertragers,
gnetischen Spalt (11) endender Ferritkörper (52) 55 Obgleich der Gegenstand nach der Erfindung für befindet, der einen magnetischen Nebenschluß zu sämtliche magnetische Ubertragerarten verwendbar dem Kern (51) längs des Wegs bildet, und daß ist, eignet er sich insbesondere für die äußerst hochum den Kern (51) und den Ferritkörper (52) eine frequente Aufzeichnung. Die gezeigten Aufzeichzweite Wicklung (54) geführt ist, die mit der nungs-Beispiele sind auf diesen Fall bezogen. Bei durch die Nut im nichtmagnetischen Spalt (11) 60 einem Fernsehaufzeichnungsgerät, dessen Übergeführten Wicklung (55) in Reihe geschaltet ist. tragerkopf das Band z. B. in Richtung quer zur

Bandbewegungsrichtung abtastet, weist die Bandabtasteinrichtung eine rotierende Kopftrommel auf, die

— auf ihrem Umfang normalerweise einen, zwei oder

65 vier Magnetköpfe besitzt, die das Band in einer zur Bandlängsrichtung schrägen oder senkrechten Rich-Die Erfindung betrifft einen magnetischen Über- tung abtasten. Zur Erzielung der notwendigen Fretrager mit einem einen nichtmagnetischen Spalt be- quenzabhängigkeit müssen die Spalte der einzelnen