DE1524841C3 - Video-Magnetkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Video-Magnetkopf zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben eines Fernsehsignals oder eines ähnlichen breitbandigen Signals hoher Grenzfrequenz auf bzw. von einem Magnetband.

Da die unmittelbare magnetische Speicherung eines Fernsehsignals mit einem Frequenzumfang von z. B. 50 Hz bis 5 MHz Schwierigkeiten bereitet, wird das Fernsehsignal durch ein Modulationsverfahren in eine etwas höhere Frequenzlage umgesetzt und dadurch das Verhältnis der tiefsten zur höchsten Frequenz von etwa 1:100 000 auf ein wesentlich kleineres Frequenzverhältnis von z. B. 1:30 gebracht, das von einem Magnetspeicher noch verarbeitet werden kann. Die niedrigste aufzuzeichnende Frequenz erhöht sich durch den Modulationsvorgang z. B. auf etwa 0,5 MHz.

Durch die im Hinblick auf eine brauchbare magnetische Speicherung der tiefsten Frequenzen erforderliche Umsetzung des Fernsehsignals erhöht sich auch die obere Grenzfrequenz des aufzuzeichnenden bzw. wiederzugebenden Signals; sie liegt in der Größenordnung von 10 MHz. Für die Wiedergabe so hoher Frequenzen ist selbst bei dem kleinstmöglichen Luftspalt des Video-Magnetkopfes in der Größenordnung von 1 μ eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Magnetkopf und Magnetband bis zu 40 m/sec erforderlich. Die am Magnetband schleifende Fläche des Video-Magnetkopfes, der sogenannte Kopfspiegel, soll daher aus einem besonders verschleißfesten Material bestehen; für diesen Zweck ist z. B. eine Legierung aus Eisen, Aluminium und Silicium geeignet, die unter dem Handelsnamen »Duraperm« bekannt ist. Mit diesem Material werden Lauflängen von 30 000 bis 70 000 km erreicht, was Betriebszeiten von 200 bis 500 Stunden bei einer Relativgeschwindigkeit von 40 m/sec zwischen Magnetkopf und Magnetband entspricht. Dem steht der Nachteil gegenüber, daß bei den in Frage kommenden hohen Frequenzen in diesem Material erhebliche Verluste durch Wirbelströme entstehen, welche den Wirkungsgrad des Video-Magnetkopfes, insbesondere bei hohen Frequenzen, erheblich verschlechtern.

Ein weiterer Grund für eine ungenügende Widergabe der höchsten Frequenzen des aufgezeichneten Frequenzspektrums ist die Induktivität der Kopfwicklung; diese bildet mit ihrer Eigenkapazität und den parallelliegenden Leitungs- und Schaltungskapazitäten einen Parallelschwingkreis. Oberhalb dessen Resonanzfrequenz fällt die Ausgangsspannung des Video-Magnetkopfes rasch bis auf unbrauchbar kleine Werte ab. Es ist daher erwünscht, die Induktivität der Kopfwicklung so klein wie möglich zu wählen. Dem steht entgegen, daß zum Erhalt einer ausreichenden Ausgangsspannung die Windungszahl der Kopfwicklung nicht zu klein werden darf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines Video-Magnetkopfes, insbesondere im Bereich hoher Frequenzen, zu verbessern, ohne dadurch andere Eigenschaften des Magnetkopfes, insbesondere seine Widerstandsfähigkeit.gegen Abnützung, ungünstig zu beeinflussen.

Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Video-Magnetkopf dadurch erreicht, daß die Abmessung der magnetisch wirksamen Polstücke des aus homogenem magnetischem Werkstoff hoher Verschleißfestigkeit bestehenden Magnetkerns mit dem das Magnetband berührenden, durch den Arbeitsspalt unterbrochenen Kopfspiegel sowie den von den Wicklungen des Magnetkopfes umschlungenen Teilen in Richtung der Relativbewegung zwischen Magnetkopf und Magnetband mindestens das Dreifache der der niedrigsten Frequenz des Signals entsprechenden Wellenlänge auf dem Magnetband beträgt und daß der Kopfspiegel durch Teile aus verschleißfestem unmagnetischem Werkstoff in der obengenannten Richtung verlängert ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Abmessung des Kopfspiegels in Richtung der Relativbewegung zwischen Magnetkopf und Magnetband wesentlich kleiner als bisher üblich sein kann, ohne die Wirkung des Magnetkopfes, insbesondere bei den tiefsten Frequenzen des aufgezeichneten Frequenzbandes, zu beeinträchtigen.. Hierzu muß lediglich die Bedingung erfüllt sein, daß die Abmessung des Kopfspiegels in Richtung der Relativbewegung zwischen Magnetkopf und Magnetband groß gegenüber der der niedrigsten aufzuzeichnenden Frequenz entsprechenden Wellenlänge auf dem Magnetband ist. Diese Wellenlänge beträgt bei der niedrigsten aufzuzeichnenden Frequenz von z. B. 500 kHz und einer Relativgeschwindigkeit zwischen Magnetkopf und Magnetband von z. B. 40 m/sec 80 μ. Bereits bei dreifacher Länge des Kopfspiegels dieser Grenzwellenlänge sind keine störenden Einflüsse durch Interferenzen oder Signalabfall mehr zu erwarten. Theoretisch könnte also die Kopfspiegellänge bis auf 240 μ (0,24 mm) verkleinert werden, ohne die Wirksamkeit des Magnetkopfes für die tiefsten Frequenzen des aufgezeichneten Frequenzspektrums nachteilig zu beeinflussen.

Auf Grund dieser Erkenntnis kann die Abmessung des Kopfspiegels und der anschließenden von den Wicklungen umschlungenen Teile der Polstücke des

Magnetkerns wesentlich kleiner ausgeführt werden, als man dieses bisher für möglich gehalten hat. Der obengenannte theoretische Grenzwert für die kleinste Kopfspiegellänge ist in der Regel weit kleiner als die aus Gründen der mechanischen Festigkeit herstellbare Länge des Kopfspiegels und der anschließenden, von den Wicklungen umschlungenen Teilen der Polstücke.

Der gemäß der Erfindung ausgeführte Video-Magnetkopf weist gegenüber den bisher bekannten Ausführungen den Vorteil eines wesentlich kleineren Volumens der magnetisch wirksamen Teile des Magnetkerns bzw. der Polstücke auf, was sich in einer entsprechenden Verringerung der Wirbelstromverluste auswirkt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die kleineren Abmessungen der Polstücke die Wicklungen des Magnetkopfes mit kleinerer Windungslänge ausgeführt werden können. Die dadurch erreichte Konzentration des Spulenfeldes mit einem geringeren Streukraftfluß ergibt eine kleinere Selbstinduktion der Wicklungen des Magnetkopfes. Die beiden genannten Vorteile wirken gemeinsam im Sinne einer Verbesserung des Wirkungsgrades bei hohen Frequenzen bzw. in einer Erweiterung des ausnutzbaren Frequenzbereiches nach höheren Frequenzen.

Bei einem Video-Magnetkopf mit einem in Bandlaufrichtung gesehen extrem kurzen Kopfspiegel tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß die spezifische Flächenbelastung beim Andruck auf das Magnetband sehr hoch wird. Dies würde ohne besondere Maßnahmen zu einer schnellen..Abnutzung der Magnetköpfe führen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher der extrem kurze magnetisch wirksame Kopfspiegel durch Teile aus unmagnetischem, verschleißfestem Werkstoff in Richtung der Relativbewegung zwischen Magnetkopf und Magnetband verlängert, so daß die gesamte Kopfspiegellänge, die sich aus dem Magnetwerkstoff und dem unmagnetischen Werkstoff zusammensetzt, ausreichend groß ist, um die Abnutzung auf das zulässige Maß zu bringen.

Die Erfindung soll nunmehr am Beispiel eines Video-Magnetkopfes für eine Video-Magnetbandmaschine näher erläutert werden, bei der die Aufzeichnung bzw. Abnahme des Signals durch mehrere, in der Regel vier Magnetköpfe, erfolgt, die am Umfang eines rotierenden Kopfrades in gleichen Winkelabständen angeordnet sind und das Magnetband in Querspuren bestreichen. Der Kern des Video-Magnetkopfes besteht aus zwei spiegelsymmetrisch aneinandergesetzten Teilen gleicher Form und Größe 1, aus einem verschleißfesten magnetischen Werkstoff, z. B. einer Legierung aus Eisen, Aluminium und Silicium, die unter dem Namen Duraperm im Handel ist. Dem Vorteil der besonders hohen Verschleißfestigkeit dieses Werkstoffes steht der Nachteil gegenüber, daß die Wirbelstromverluste erheblich sind. Zur Herabsetzung dieser Verluste sind die beiden Hälften des Magnetkerns 1 auf den dem Magnetband zugewendeten und vom Arbeitsspalt 2 abgewendeten Seiten so weit abgesetzt, wie es aus mechanischen Gründen zulässig ist.

Bei einem praktischen ausgeführten Video-Magnetkopf gemäß der Erfindung beträgt die Abmessung A der nicht abgesetzten Teile der Kernhälften 1 aus Duraperm mit 0,27 mm Dicke 2 mm. Auf der dem Magnetband zugewendeten Seite sind die Kernteile bis auf eine Abmessung von 0,7 mm abgesetzt, so daß sich eine gesamte magnetisch wirksame Kopfspiegellänge B von 1,4 mm ergibt. Die abgenommenen Teile der Kernhälften 1 sind durch Teile 3 aus unmagnetischem Werkstoff hoher Verschleißfestigkeit, z. B. aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung, ausgefüllt. Durch diese Füllstücke wird der Kopfspiegel auf eine Länge C vergrößert, welche ausreicht, die spezifische Flächenbelastung zwischen Magnetkopf und Magnetband so weit zu verringern, daß die Abnutzung des Kopfspiegels in den zulässigen Grenzen bleibt und der Video-Magnetkopf eine ausreichende Betriebsdauer von z. B. einigen hundert Stunden erreicht

Um auch die Kraftlinienlänge in den magnetisch wirksamen Polstücken des Video-Magnetkopfes mögliehst klein zu halten, sind in an sich bekannter Weise die Wicklungen des Magnetkopfes 4 in möglichster Nähe des Kopfspiegels angeordnet. Das Wickelfenster 5 ist nur so groß, wie es zum Durchtritt der Wicklungen erforderlich ist

Zur Herstellung des beschriebenen Video-Magnetkopfes werden die Polstücke 1 zunächst einzeln abgesetzt und die Füllstücke mit einem hochschmelzenden Hartlot eingelötet Nach der Fertigbearbeitung erfolgt die Zusammenfügung der beiden Hälften des Magnetkerns durch einen zweiten Hartlötvorgang mit einem niedrig schmelzenden Lot. Zum Schluß werden die Wicklungen 5 in das Wickelfenster und in Aussparungen 6 der Füllstücke 3 eingefädelt Der fertige Video-Magnetkopf wird schließlich auf einem Träger 7 befestigt. Die Träger mit den daran befestigten Video-Magnetköpfen werden am Kopfrad montiert und mittels einer zylindrischen Führungsfläche 8, die sich an einem konzentrisch zur Drehachse des Kopfrades angeordneten Führungsring anlegen, auf dem Kopf rad in der vorgeschriebenen Lage gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Video-Magnetkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung der magnetisch wirksamen Polstücke des aus homogenem magnetischem Werkstoff hoher Verschleißfestigkeit bestehenden Magnetkerns mit dem das Magnetband berührenden, durch den Arbeitsspalt unterbrochenen Kopfspiegel sowie den von den Wicklungen des Magnetkopfes umschlungenen Teilen (4) in Richtung der Relativbewegung zwischen Magnetkopf und Magnetband mindestens das Dreifache der der niedrigsten Frequenz des aufgezeichneten Signals entsprechenden Wellenlänge auf dem Magnetband beträgt und daß der Kopfspiegel durch Teile aus verschleißfestem unmagnetischem Werkstoff in der obengenannten Richtung verlängert ist.

2. Video-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenüber dem Arbeitsspalt spiegelsymmetrischen Teile des Magnetkerns (1) im Bereich der Polstücke (4) auf den vom Spalt angewendeten Seiten abgesetzt und durch Füllstücke (3) aus unmagnetischem Werkstoff etwa auf die Abmessung der nicht abgesetzten Teile des Magnetkerns (1) ergänzt sind.

3. Video-Magnetkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstücke (3) mit Ausnehmungen (6) zum Durchtritt der Wicklungen (4) versehen sind.

4. Video-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als unmagnetischer Werkstoff eine Kupfer-Beryllium-Legierung verwendet wird.