DE1774244B2

DE1774244B2 - Magnetic button with C-shaped ferrite core

Info

Publication number: DE1774244B2
Application number: DE19681774244
Authority: DE
Inventors: Herbert Milton Cherry Hill N.J. Schwartz (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1967-05-12
Filing date: 1968-05-10
Publication date: 1974-05-02
Also published as: DE1774244C3; DE1774244A1; GB1195315A

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetkopf mit zwei C-förmigen Kernteüen aus einem Mangan-Zink-Ferrit-Material, die im Bereich ihres mit einer Spalteinlage versehenen Nutzspaltes mit Hilfe eines Glaslotes zusammengfügt sind.The invention relates to a magnetic head with two C-shaped core parts made of a manganese-zinc-ferrite material, those in the area of their useful gap provided with a gap insert with the help of a glass solder are joined together.

In der Technik der Feirit-Magnetköpfe sind seit ^fünf Jahrzehnten starke Bemühungen im Gange, einen Magnetkopf für hohe Frequenzen mit verbesserter Lebensdauer herzustellen. Durch die Aufzeichnung von Fenr;hsendungen und du. ii die Aufzeichnung mit hohen GcschwinJigkeiten überhaupt ist in letzter Zeit das Bedürfnis nach einem Magnetkopf, welcher eine Lebensdauer von mindestens Stunden und darüber hat, eiheblich verstärkt aufgetreten. Grundsätzlich soll ein Magnetkopf die folgenden drei Eigenschaften haben:In the art of Feirit magnetic heads have been ^f-five decades strong efforts underway to manufacture a magnetic head for high frequencies with improved service life. With the recording of television broadcasts and the high-speed recording in general, the need for a magnetic head which has a service life of at least hours and more has arisen considerably recently. Basically, a magnetic head should have the following three properties:

1. Es soll ein hartes Material für die Polspitzen verwendet werden, welches eine Lebensdauer von 1000 Stunden oder mehr hat, während der1. A hard material should be used for the pole tips, which has a lifespan of 1000 hours or more during the

die Abnutzung zwischen nur ^jgg ^und tööö ^mm the wear and tear between only ^ jgg ^and tööö ^mm

beträgt.amounts to.

2. Es muß ein hartes und dauerhaftes Spaltmaterial verwendet werden, welches sich im gleichen Maße oder noch weniger als die Polspitzen abnutzt, damit keine Spalterosion eintritt.2. A hard and permanent gap material must be used, which is in the same Dimensions or even less than the pole tips are worn so that no crack erosion occurs.

3. Das Spaltmaterial und das Polspitzenmaterial müssen fest miteinander verbunden werden, so daß ein einheitlicher Aufbau entsteht, der die gewünschte Lebensdauer und Festigkeit hat.3. The gap material and the pole tip material must be firmly connected to each other, see above that a uniform structure is created that has the desired service life and strength.

Als Oberflächenschutz für den Spalt hat man ein Material endlicher Dicke auf dem Kopf angeordnet, welches jedoch das Band in einen Abstand vom Spalt bringt und so die Wechselwirkung zwischen Band und Magnetkopf verschlechtert.A material of finite thickness was placed on the head to protect the surface of the gap. which, however, brings the tape at a distance from the gap and so the interaction between the tape and magnetic head deteriorated.

Aus den deutschen Ausgeschritten 1 094 995 und 1173 530 ist die Verwendung von Ferriteiakristallen als Kernmaterial für Magnetkcpfe bekannt. Magnetköpfe aus C-förmigen Kernteilen aus Mangan-Zink-Ferrit-Material sind in der USA -Patentschrift 2 933 565 beschrieben, wobei im Nutzspalt eine Spalteinlage aus Molybdän oder Wolfram vorgesehen ist. Auf der der Kernöffnung zugewandten Sehe sind die Kernteile im Spaltbereich mit einem die Spalteinlage in ihrer Lage haltenden Kunstharzkleber mitein-The use of ferritia crystals is from the German examinations 1 094 995 and 1173 530 known as the core material for magnetic heads. Magnetic heads made of C-shaped core parts made of manganese-zinc-ferrite material are described in US Pat. No. 2,933,565, with a gap insert made of molybdenum or tungsten being provided in the useful gap is. On the side facing the core opening, the core parts are in the gap area with a gap insert holding in place synthetic resin adhesive

ander verbunden. Gemäß der USA.-Patentschrift 3 079 470 kann als Verbindungsmaterial für die beiden Kemteile auch ein niedrigschmelzendes Glas verwendet werden, das gleichzeitig den Spalt zwischen den beiden Kernen ausfüllt und als Spalteinlage dient.connected to each other. According to US Pat. No. 3,079,470, a connecting material for the two Core parts also a low-melting glass are used, which at the same time the gap between fills the two cores and serves as a gap insert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines aus C-förmigen Kernteüen zusammengesetzten Magnetkernes, der im Spaltbereich, insbesondere bei Verwendung sehr dünner Spalteinlagen, wieThe object of the invention is to provide a composed of C-shaped core parts Magnetic core, which is in the gap area, especially when using very thin gap inserts, such as

sie für ein gutes Hochfrequenzverhalten erforderlich sind, eine erhöhte Festigkeit besitzt, die zu einer gegenüber den bekannten Magnetköpfen verlängerten Lebensdauer führt.they are required for good high-frequency behavior, has an increased strength, which leads to an opposite the known magnetic heads prolonged service life.

Diese Aufgabe wird bei einem Magnetkopf derThis task is performed in the case of a magnetic head

eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,~daß das Glaslot die freiliegenden seitlichen Enden der Spalteinlage und die seitlichen Fiächenleile der Kernteile im Bereich des Nutzspaltes bedeckt. initially mentioned type solved according to the invention ~ that the glass solder the exposed lateral Ends of the gap insert and the lateral surface parts of the core parts in the area of the useful gap.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bedeckt das Glaslot alle Seiten des Spaltes und der Spalteinlagc. die teilweise in die durch die Ferritkernteile gebildete Öffnung hineinragt und in Form einer dünnen Folie aus Chrom oder einem anderen geeigneten relativ harten Material verwendet wird, mit Ausnahme der das Band berührenden Oberfläche des Magnetkopfes.In a preferred embodiment of the invention, the glass solder covers all sides of the gap and the gap insert c. which partially protrudes into the opening formed by the ferrite core parts and in shape a thin sheet of chrome or other suitable, relatively hard material is used, except for the surface of the magnetic head in contact with the tape.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen eines Ausführunpsbeispieles näher erläutert. Es zeigtFurther refinements of the invention are characterized in the subclaims. The invention is explained in more detail below with reference to the representations of an exemplary embodiment. It shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetkopfes,Fig. 1 shows an embodiment of the magnetic head according to the invention,

Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstelliti.g dei in F i g. 1 dargestellten Magnetkopfes zur Veranschaulichung des Spaltbereiches undFig. 2 is an enlarged partial representation F i g. 1 shown magnetic head to illustrate the gap area and

F i g. 3 den erfindungsgemäßen Magnetkopf in einer Preßlehre zur Veranschaiilichung eines Herstellungsschrittes. F i g. 3 the magnetic head according to the invention in a press gauge to illustrate a manufacturing step.

Gemäß F i g. 1 besteht der Magnetkopf aus zwei C-förmigen Kernteüen 13 und 14 aus einkristallinem Ferritmaterial. Dieses Material muß eine Lebensdauererwartung von mehr als 1000 Betriebsstunden aufweisen, wenn es für einen mit hoher Drehzahl umlaufenden Magnetkopf verwendet wird, der ein Magnetband berührt, welches sich beispielsweise senkrecht zur Kopfrichtung bewegt, wie es bei Geräten zur Videosignalaufzeichnung und -wiedergabe der Fall ist. Als besonders geeignet hat sich Mangan-Zink-Ferrit-Material bewährt, wobei Anteile von 16 °/o Mangan, 52 °/o Eisen und 4 % Zink eine besonders lange Lebensdauer ergeben. Die beiden Kernteile 13 und 14 werden mit Hilfe bekannter optischer Läpp- und Präzisionsschleifverfahren mit ebenen spiegelnden Flächen versehen und so zusammengefügt, daß ein Nutzspalt 17 und ein Rückspalt 16 zwischen ihnen entsteht, wobei eine Öffnung 19 in derAccording to FIG. 1, the magnetic head consists of two C-shaped core parts 13 and 14 made of monocrystalline Ferrite material. This material must have a service life of more than 1000 hours of operation when it is used for a high speed rotating magnetic head having a Touches magnetic tape that moves, for example, perpendicular to the direction of the head, as is the case with devices for video signal recording and playback is the case. Manganese-zinc-ferrite material has proven to be particularly suitable proven, with proportions of 16% manganese, 52% iron and 4% zinc being a special one result in a long service life. The two core parts 13 and 14 are made optical with the aid of known ones Lapping and precision grinding processes provided with flat, reflective surfaces and joined in such a way that that a useful gap 17 and a back gap 16 arises between them, with an opening 19 in the

Mitte gebildet wird, durch welche hindurch die Spule des Magnetkopfes gewickelt wird. Die Öffnung 19 setzt sich in einem Teil des Nutzspaltes 17 und auch des Rückspaltes 16 fort.Center is formed through which the coil of the magnetic head is wound. The opening 19 continues in part of the useful gap 17 and also of the back gap 16.

Innerhalb des Nutzspaltes 17 wird eine Spalteinlage 22 in Form einer dünnen Folie aus einem harten und dauerhaften Material angeordnet, die sich gleich schnell oder langsamer als das Ferritmaterial der Kernteile 13 und 14 abnutzt. Als Material für die Spalteinlage eignet sich Chrom, Molybdän, Wolfram oder Aluminiumoxid. Besonders günstig sind allerdings Chrom oder Chromverbindungen. Die Breite des Nutzspaltes 17 — und damit die Dicke der Spareinlage 22 — kann in der Größenordnung von 1,25 μ liegen. Diese Abmessung bestimmt die obere Frequenzgrenze des Magnetkopfes, welche einer Wellenlänge der doppelten Spaltbreite entspricht. Durch Verringerung der Spaltbreite und/oder Vergrößerung der Bandgeschwindigkeit läßt sich diese Frequenz- |renze erhöhen.Within the useful gap 17 is a gap insert 22 in the form of a thin film made of a hard one and permanent material arranged that moves at the same speed or slower than the ferrite material of the Core parts 13 and 14 wears out. Chromium, molybdenum and tungsten are suitable materials for the gap insert or alumina. However, chromium or chromium compounds are particularly favorable. The width of the useful gap 17 - and thus the thickness of the savings deposit 22 - can be on the order of 1.25μ. This dimension determines the upper frequency limit of the magnetic head, which corresponds to a wavelength twice the gap width. By By reducing the gap width and / or increasing the belt speed, this frequency | increase margin.

Die Spalteinlage 22 wird an den Kernteilen 13 und 14 mit Hilfe eines Glaslotes 18 festgehalten. Die Verbindung der Kernteile 13 und 14 am Rückspalt 16 erfolgt ebenfalls mit Hilfe von Glaslot IS. Bei der Montage des Magnetkopfes wird das Glaslot 18 in den Winkel eingeführt, welches durch die in die Öffnung 19 hineinragende Verlängerung de- Spalteinlage 22 und die Innenwandungen der Kernteile 13 und 14 gebildet wird. Das zerfließende Glaslot breitet sich zu beiden Seiten der Spalteinlage 22 aus und bedeckt auch die seitlichen Flächenteile 13 a und 14 a der beiden Kernteile 13 und 14. Zwischen den in die Spalteinlage 22 angrenzenden Flächenteilen Ϊ3 der Kernteile und der Spalteinlage 22 besteht dagegen keine Glasverbindung, sondern hier erfolgt eine unmittelbare Berührung zwischen den Kernteilen und der Spalteinlage.The gap insert 22 is held on the core parts 13 and 14 with the aid of a solder glass 18. The connection the core parts 13 and 14 at the back gap 16 is also carried out with the aid of glass solder IS. In the When assembling the magnetic head, the glass solder 18 is inserted into the angle, which is inserted through the into the opening 19 protruding extension of the gap insert 22 and the inner walls of the core parts 13 and 14 is formed. The dissolving glass solder spreads on both sides of the gap insert 22 and also covers the side surface parts 13 a and 14 a of the two core parts 13 and 14. Between the In contrast, there is surface parts Ϊ3 of the core parts adjoining the gap insert 22 and the gap insert 22 no glass connection, but here there is direct contact between the core parts and the gap insert.

Die soeben geschilderte Verbindung ist in F i g. 2 jn vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Breite des Nutzspaltes 17 wird durch die Stärke der Spalteinlage 22, die hier in Form einer Chromfolie vorgesehen ist, bestimmt. Sie ragt mit einem Ende in die Öffnung 19 zwischen den Kcrnteilen 13 und 14 hinein. Das in den auf diese Weise gebildeten Winkel eingebrachte Glaslot, welches in diesem Winkelbereich verläuft, fixiert die Spalteinlage an den beiden Kernteiien und verleiht dem Spaltbereich Widerstandsfähigkeit gegen Scherbeanspruchung. Ferner läuft das Glaslot auf die seitlichen Flächenteile 1? α und 14 a der beiden Kernteile, wo es die seitlich an den Kernteilen hervortretenden Kanten der Spalteinlagc 22 abdeckt und für eine zusätzliche Festigkeit der Verbindung im Spaltbercich sorgt. Auf diese Weise ist es möglich, auf eine Flächenverbindung zwischen Spalteinlage 22 und den Polflächen der Kernteile 13 und 14 mit Hilfe eines Bindemittels zu verzichten, wie dies beim Stande der Technik der Fall ist. Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 läuft das Magnetband über die Oberfläche 24 des Magnetkernes.The connection just described is shown in FIG. 2 shown on an enlarged scale. The width of the useful gap 17 is determined by the thickness of the gap insert 22, which is provided here in the form of a chrome foil. One end of it protrudes into the opening 19 between the core parts 13 and 14. The glass solder introduced into the angle formed in this way, which runs in this angle area, fixes the gap insert on the two core parts and gives the gap area resistance to shear stress. Furthermore, the glass solder runs onto the lateral surface parts 1? α and 14 a of the two core parts, where it covers the edges of the gap insert 22 protruding laterally on the core parts and ensures additional strength of the connection in the gap area. In this way it is possible to dispense with a surface connection between the gap insert 22 and the pole faces of the core parts 13 and 14 with the aid of a binding agent, as is the case with the prior art. In the illustration according to FIG. 2, the magnetic tape runs over the surface 24 of the magnetic core.

An Hand von Fig. 3 sei nun ein Montageverfahren für den Magnetkopf beschrieben. Die C-förmigen Kernteile 13 und 14 sind aus einkristallinem, relativ hartem ferromagnetischen Material aus der Klasse der Mangan-Zink-Ferromagnetika ausgeschnitten. Besonders geeignet ist ein Material mit 16¹Vo Mangan-, 52 °/o Eisen- und 4 °/o Zinkanteilen. Die beiden Kernteile 13 und 14 werden dann geläppt, geschliffen oder poliert oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren so bearbeitet, daß sie ebene, spiegelblanke Flächen erhalten. Sodann werden die Kernteile 13 und 14 in eine Preßlehre eingesetzt, die in Fig.3 schematisch mit einem an einer Grundplatte 27 befestigten festen Teil 25 und einem beweglichen Druckteil 26 veranschaulicht ist und zangenartig wirkt. In den auszubildenden Nutzspalt 17 wird die Spalteinlage 22 eingesetzt, die durch eine elektroplattierteAn assembly method for the magnetic head will now be described with reference to FIG. The C-shaped core parts 13 and 14 are cut out of single-crystal, relatively hard ferromagnetic material from the class of the manganese-zinc ferromagnetic materials. Particularly suitable is a material with 16 ¹ Vo manganese, 52 ° / o iron and 4 ° / o zinc proportions. The two core parts 13 and 14 are then lapped, ground or polished or processed by any other suitable method so that they have flat, mirror-like surfaces. The core parts 13 and 14 are then inserted into a press jig, which is illustrated schematically in FIG. 3 with a fixed part 25 attached to a base plate 27 and a movable pressure part 26 and acts like pliers. In the useful gap 17 to be formed, the gap insert 22 is used, which is electroplated by an

ίο Chromfolie von etwa 1,25 μ Dicke und einer Rockwell-Härte von C-65 ist. Der Rockwell-Test zur Bestimmung der Härte ist bekannt und kann in dem Buch »Chambers Technical Dictionary« in der Ausgabe von C. F. Teweney, 1954, auf S. 728 nachgelesen werden. Auf den Spalt 17 wird nun ein Klemmdruck ausgeübt, mit Hilfe dessen die Spalteinlage 22 flach an die Polflächen der Kerateile 13 und 14 angedrückt wird. Die auf dem Druckteil 26 der Preßlehre ausgedrückte Kraft äst gemäß dem in F i g. 3 angegebenen Kraftprofil verteilt. Während die maximale Kraft auf den Bereich des Nutzspaltes 17 einwirkt, nimmt die Kraft in Richtung auf den Rückspalt 16 allmählich ab. Eine Kraft von etwa 1 kp am Nutzspaltbereich hat sich als ausreichend erwiesen.ίο Chrome foil of about 1.25 μ thickness and a Rockwell hardness of C-65 is. The Rockwell test for determining hardness is known and can be used in the Book "Chambers Technical Dictionary" in the 1954 edition of C. F. Teweney, at p. 728 will. A clamping pressure is then exerted on the gap 17, with the aid of which the gap insert 22 pressed flat against the pole faces of the keroid parts 13 and 14 will. The force expressed on the pressure part 26 of the press gauge is measured according to the method shown in FIG. 3 specified force profile distributed. While the maximum force acts on the area of the useful gap 17, the force in the direction of the back gap 16 gradually decreases. A force of about 1 kp am Usable gap area has proven to be sufficient.

Dann wird ein Glaspulver an dem erwähnten Winkelbercich zwischen Spalteinlage 22 und den die Öffnung 19 begrenzenden Innenflächen, dort wo die Spalteinlage in die Öffnung hineinragt, eingegeben. Das Glaspulver kann in einer Suspension in Glyzerin enthalten sein, welches gleichzeitig als Flußmittel wirkt. Dann werden die Kernteile 13 und 14 erhitzt, bis das Glas schmilzt und die Schmelze keine Blasen mehr entwickelt. Die anschließende Abkühlung wird durch die Temperatur der Umgebungsatmosphäre und die thermische Trägheit der Lehrenteile 25 und 26 bestimmt. Das Glaslot fließt über den Winkelbereich und die seitlichen Flächenteile 13 a und 14 a der Kernteile 13 und 14, vorzugsweise jedoch nicht zur Oberfläche 24, über die später das Magnetband läuft. Sollte dorthin doch etwas Glas gelangen, so kann es später durch Läppen wieder entfernt werden.Then a glass powder is applied to the angle area mentioned between the gap insert 22 and the inner surfaces delimiting the opening 19, where the Gap insert protrudes into the opening, entered. The glass powder can be in a suspension in glycerine be included, which also acts as a flux. Then the core parts 13 and 14 are heated, until the glass melts and the melt no longer develops bubbles. The subsequent cooling is by the temperature of the surrounding atmosphere and the thermal inertia of the gauge parts 25 and 26 determined. The glass solder flows over the angle area and the side surface parts 13 a and 14 a of the core parts 13 and 14, but preferably not to the surface 24, over which the magnetic tape will later runs. Should some glass get there, it can be removed again later by lapping.

Die Erwärmung des Magnetkopfes läßt sich mitThe heating of the magnetic head can be with

Hilfe eines Sauerstoff-Acetylen-Brenners bei kleiner Flamme durchführen. Der Schmelzpunkt des Glases lag im beschriebenen Fall unterhalb von 538° C; bei 704° C floß diK Glas leicht in die öffnungen und Ritzen neben dem Nutzspalt 17 und an die Seiten der Kernteile. Bei diesem Verfahren vermeidet man ein Verbiegen der Polspitzen der Kernteile nach oben, unten und den Seiten. Der auf diese Weise hergestellte Magnetkopf hat — entsprechend der Darstellung in den Figurpn — eine Höhe von etwa 1,75 mm, eine Breite von etwa 2,*> mm und ^ine Spalttiefe von der Oberfläche 24 bis zur öffnung 19 von etwa 0,175 mm. Der Rückspalt 16 wurde in gleicher Weise unter Verwendung desselben Glaspulvers und Glaslotes zusammengeschweißt. Das Glaslot 15 floß dabei ebenso über die Seiten der Kernteile 13 und 14 neben dem Rückspalt 16, wie dies in den F i g. 1 und 3 deutlich zu sehen ist. Nach dem Abkühlen des Magnetkopfes kann seine Oberfläche 24, über welche das Magnetband gleitet, bis zur gewünschten Spalttiefe zu einer spiegelglatten Fläche geläppt werden. Prüfungen eines auf diese Weise hergestellten Magnetkopfes haben eine Lebensdauer von mehr als 1000 Stunden ohne nennenswerte Beeinträchtigung seiner Eigenschaften erwiesen.Carry out the help of an oxygen-acetylene burner with a low flame. The melting point of the glass in the case described was below 538 ° C .; At 704 ° C, DIK glass flowed easily into the openings and Scoring next to the useful gap 17 and on the sides of the core parts. With this procedure one avoids a Bending the pole tips of the core parts up, down and the sides. The one made in this way Magnetic head has - as shown in the Figures - a height of about 1.75 mm, a width of about 2, *> mm and a gap depth from the surface 24 to the opening 19 of about 0.175 mm. The back gap 16 was in the same Way welded together using the same glass powder and glass solder. The solder glass 15 flowed also over the sides of the core parts 13 and 14 next to the back gap 16, as shown in FIGS. 1 and 3 can be clearly seen. After the magnetic head has cooled down, its surface 24, over which the magnetic tape slides, can be lapped to a mirror-smooth surface to the desired gap depth. Tests of a magnetic head manufactured in this way have a service life of more than 1000 hours without any significant impairment of its properties.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Magnetic head with two C-shaped core parts made of a manganese-zinc-ferrite material, which are joined together in the area of their useful gap provided with a gap insert with the help of a glass solder, characterized in that the glass solder (18) the exposed lateral ends of the column top layer (22) and the lateral surface parts (13 a, 14 a) of the core parts (13, 14) in the area of the useful gap (17).

2. Magnetic head according to claim 1, characterized in that the lateral surface parts the core parts (13, 14) are covered by glass solder (15) in the region of the gap (16).

3. Magnetic head according to claim 1 or 2, characterized in that the melting point of the solder glass (15,18) is above 538 ° C.

4. Magnetic head according to claim 1, characterized in that the gap insert (22) has a Chrome foil about 1.25µ thick and having a Rockwell hardness of at least C-50.

5. Magnetic head according to claim 1 and 4, characterized in that the manganese-zinc-ferrite material is a ^{monocrystalline material containing at least 16% manganese, 52 0} Zo iron and 4 ⁰ O zinc and that the chrome foil is an electroplated foil of a Rockwell hardness of at least C-65.