DE2032343C3 - Magnetkopf mit quer zur Bandlaufrichtung verschiebbarer Aufzeichnungsstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkopf nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Technik der magnetischen Aufzeichnung ist es mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, die Relativgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers gegen den Magnetkopf höher als die Laufgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers zu machen. Beispielsweise ist es

.15 bekannt, diese Relativgeschwindigkeit zu erhöhen, indem man den Magnetkopf rotieren läßt wie es beispielsweise bei Video-Aufnahme- und Wiedergabegeräte gemacht wird. Der Magnetkopf rotiert hierbei mit hoher Geschwindigkeit in senkrechter oder

4u schräger Richtung zur Laufrichtung des Aufzeichnungsträgers. Wie ohne weiteres einzusehen ist sind mit dieser Technik Probleme hinsichtlich der mechanischen Präzision, der Rotationsregelung und dergleichen verbunden, so daß diese Technik vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen als ungünstig gelten muß.

Des weiteren sind Magnetköpfe, sogenannte scanning heads, bekannt (US-PS 30 84 227 und 3152 225), bei denen die Aufzeschnungsstelle auf elektromagnetischem Wege quer zur Laufrichtung des Aufzeichnungsso trägers verschiebbar ist Der Magnetkopf ist hierbei stationär. Bei diesen Magnetköpfen treten die obengenannten Nachteile nicht auf. Die Erfindung geht nun von derartigen Magnetköpfen aus, insbesondere von einem bekannten Magnetkopf für die Signalaufzeichnung (US-PS 30 84 227), bei dem zwei geschlossene Kopfkreise auf entgegengesetzten Seiten zu einem Kopfspaltteil angeordnet sind.

Im folgenden wird nun anhand der Fig. 1 bis 6 ein bekannter Magnetkopf mit quer zur Bandlaufrichtung

ta verschiebbarer Aufzeichnungsstells und seine physikalischen Grundlagen näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Magnetkopfes (scanning heads),
F i g. 2 einen Schnitt bei H-II von F i g. 1,

r,5 F i g. 3 ein Diagramm der durch den Magnetkopf nach F i g. 1 erzeugten magnetischen Feldverteilung,

Fig.4 die Permeabilitätskennlinie einer im Magnetkopf nach F i g. 1 verwendeten Platte,

Fig.5 die Hystereseschleife des Aufzeichnungsträgers,

F i g. 6A und 6B Diagramme zur Auswirkung des die Aufzeichnungsstelle verschiebenden Magnetfeldes.

Fig. I zeigt einen von mechanisch bewegten Teilen freien Magnetkopf mit zwei magnetflußleitenden Bauteilen 1, Γ, die paralJel zueinander angeordnet und an ihren Enden magnetfluQleitend verbunden sind. Die Bauteile 1, Ϊ bilden so den Kern 2 eines für das Abfragen einer aufgezeichneten Information bestimm- u> ten Magnetkopfes. Der Magnetkopf weist überdies Erregerspulen 3,4 auf, die auf den magnetflußleitenden Bauteilen 1, Γ angeordnet sind. In die Erregerspulen 3,4 wird ein Strom eingespeist, um das Abfragen der Information auf dem Aufzeichnungsträger mit Hilfe des ι s Magnetkopfes zu ermöglichen. Aufgrund des Stromes wird im Kern 2 jeweils ein im gleichen Sinn gerichteter Magnetfluß erzeugt wie das in F i g. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist Auf den Bauteilen 1, 1' ist eine dünne, weichmagnetische Platte 5 so angeordnet, daß sie die beiden Bauteile 1, Γ außer im die Erregerspulen 3, 4 tragenden Endbereich abdeckt. Auf der Platte 5 ist parallel zu den Bauteilen 1, 1' ein Drahtstück 6 angeordnet Der durch das Drahtstück 6 fließende und über elektrische Anschlüsse abgeleitete Strom stellt das beim Abfragen der Information vom Aufzeichnungsträger erzielte Signal dar.

Fig.2 zeigt das gleiche in einer Seiten- und Schnittansicht: Der Aufzeichnungsträger 7, der ein Magnetband sein kann, läuft in Berührung mit dem Drahtstück 6 in einer zur Längsrichtung des Drahtstük kes 6 senkrechten Richtung, wie das in Fig.2 durch einen Pfeil angedeutet ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieses Magnetkopfes beschrieben werden. Die Platte 5 aus weichma- gnetischem Material habe in Längsrichtung des Drahtstücks 6 die Länge 1. Die Richtung wird als x-Achse festgelegt Der Plattenmittelpunkt als Ursprung ^r=O.

Fig.3 zeigt in den geraden Linien HA, HB die Magnetfeldverteilung, wie sie sich aufgrund des von den F.rrgerspulen 3, 4 erzeugten Magnetflusses längs der x-Achse ergibt Da auf die Platte 5 beide Magnetfelder einwirken, ist in ihr ein Summenfeld entsprechend der in Fig.3 strichliert eingezeichneten geraden Linie HT wirksam. Die gerade Linie HT verläuft durch den koordinaten Ursprung. Im Zentrum der Platte 5 befindet sich somit ein Punkt, an dem der Magnetfluß Null ist. Der Punkt an dp m der Magnetfluß Null ist, kann entlang der .»-Achse bewegt werden, indem die Stromstärke des durch die eine Erregerspule 3, 4 fließenden Stromes gegenüber der durch die andere Erregerspule 3,4 verändert wird.

F i g. 4 zeigt da3 infolge der Tatsache, daß die Platte 5 aus weichem magnetischem Material sowohl dünn, als auch von geringer Koerzitivkraft ist, der bei einem Magnetfeld Hdc aufgrund niedrigen Gleichstroms vorliegende, ziemlich hohe Wert μα der spezifischen Permeabilität auf ein?n sehr niedrigen Wert μο reduziert wird, wenn ein Magnetfeld Hdc einwirkt, das f.o auf einen höheren Gleichstrom zurückgeht. Beim Aufbau des Magnetkopfes nach F i g. 1 wird die spezifische Permeabilität der Platte 5 zu μο, wenn das Magnetfeld HT (Fig.3) höher wird als +He oder niedriger als - He. Die Permeabilität der Platte 5 ist nur fts am Mittelteil mit der B^r*ite Wm der Nähe des Punktes HT=O groß. Nur in diesem Teil mit der Breite W wird der in F i g. 2 angedeutete Magnetfluß vom Drahtstück 6 entsprechend dem Signal erzeugt und eine entsprechende Aufzeichnung auf dem vorbeilaufenden Aufzeichnungsträger vorgenommen.

Fig.5 zeigt die typische Magnetkennlinie des Aufzeichnungsträgers 7. Innerhalb des reversiblen Bereichs des Magnetfeldes H zwischen — Hr und + Hr entsteht kein remanenter Magnetismus. Außerhalb dieses reversiblen Bereichs, wo also das Magnetfeld H größer ist als +Hr oder < als — Hr, verbleibt ein remanenter Magnetismus im Aufzeichnungsträger. Außerhalb des maximalen Magnetfeldes, v/o dieses größer oder kleiner als die Koerzitivkraft Hc ist, verbleibt der maximale remanente Magnetismus im Aufzeichnungsträger.

Es ist erforderlich, daß das Magnetfeld durch das Signal im Bereich von Hr bis Hc verändert wird, entsprechend den Änderungen der spezifischen Permeabilität von μβ bis μο der weichmagnetischen Platte 5. Im Betrieb ist das vom Magnetkopf auf den Aufzeichnungsträger 7 einwirkende Magnetfeld an verschiedenen Stellen unterschiedlich.

F i g. 6A zeigt, wie das aus der Hüllkomponente Hr des Signal-Magnetfeldes und des die Aufzeichnungsstelle verschiebenden Magnetfeldes Ht zusammengesetzte Magnetfeld (Hr+ Ht) auf den Aufzeichnungsträger 7 einwirken. Wenn also die Stelle, an der das Magnetfeld Ht zu Null wird, am Punkt *= 1/2 oder x= -1/2 liegt, ist der maximale Wert des Signal-Magnetfeldes am Ort x— —112 bzw. x= 1/2 vorhanden (Fig.6B). Das maximale, in diesem Fall auf den Aufzeichnungsträger 7 einwirkende Magnetfeld ist \Hb+2 Hs\, wobei Hb das Signal-Magnetfeld an der gesättigten Stelle der weichmagnetischen Platte 5 und Ws das die jeweilige Aufzeichnungsstelle verschiebende Magnetfeld an der Stelle x= 112 im Fall ist, daß dieses Magnetfeld an der Stelle x=Q zu Null wird. Aufgrund dieser Tatsache wird beim Magnetkopf nach Fig. 1 auch das zusammengesetzte Magnetfeld (Hr+Ht) am Aufzeichnungsträger aufgezeichnet, sofern es nicht kleiner ist als das reversible Magnetfeld Hr gemäß Fig.5. Hierdurch können sich Störaufzeichnungen oder Löschungen ergeben.

Das reversible Magnetfeld Hr der üblichen Aufzeichnungsträger liegt zwischen 100 und 150 Oersted. Es werden deshalb Magnetfelder von 450 bis 1000 Oersted benötigt, um eine ausreichende Aufzeichnung zu erhalten. Stellt man nun den Einfluß des Magnetfeldes nach F i g. 6 in Rechnung, so wird ein Unterscheidungsgrad von mindestens 3 erforderlich. Ist die spezifische Permeabilität der Platte 5 auf μb erniedrigt, wenn das Magnetfeld He ist, so ist das maximale Magnetfeld Hs zum Verschieben der Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabestelie gegeben durch Hs=He ■ UW. Dieser Wert von Hs ist so hoch, daß es schwierig ist, den Finfluß des die Aufzeichnungsstelle verschiebenden Magnetfeldes während des Aufnahmevorgangs abzuwenden.

Ist der Magnetkopf so aufgebaut daß beide magnetflußleitenr'en Bauteile, die die Magnetpole darstellen, für die Sättigung der Platte 5 in der Nähe des Aufzeichnungsträgers 7 angeordnet sind, so ist es nicht nur schwierig, den Einfluß des die Au!z':ichnungsstellc verschiebenden Magnetfeldes auf den Aufzeichnungsträger auszuschalten, sondern auch sowohl einen ausreichenden Un.irscheidungsgrad, als auch ausreichende Sättigung der Platte 5 zu erzielen.

Ein Magnetkopf eines Viereck-Kerns 2 mit einer leicht sättigbaren Platte 5, die über die freie Fläche des Kerns gelegt ist, arbeitet also wie folgt: der Kern wird

an zwei gegenüberliegenden Schenkeln in entgegengesetztem Sinn magnetisch erregt. Die entgegengesetzten Magnetflüsse schließen sich über die Platte und sättigen sie über weile Bereiche. Lediglich in einem schmalen Streifen, in dem sich die entgegengesetzten Magnetflüsse aufheben, entfaltet die Platte ihre magnetischen Eigenschaften. Ein entlang der Platte liegender, mit Signalstrom gespeister Leiter (Drahtstück 6) erzeugt an dieser ungesättigten Stelle ein kräftiges Magnetfeld, das örtlich durch Ändern der Erregerströme in den beiden Erregerspulen 3, 4 des Kerns verschoben werden kann. Bei geeigneter Steuerung dieser Ströme läuft die Stelle der magnetischen Aktivität am stromführenden Leiter entlang quer über die Platte, und kann an die Stelle eines mechanisch bewegten Magnetkopfes treten.

Das könnte grundsätzlich ein Vorteil sein, da mechanisch bewegte Magnetköpfe, wie sie zur Erhöhung der Reiativgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers gegenüber dem Magnetkopf Verwendung finden (beispielsweise bei Video-Aufnahme- und Wiedergabegeräten) kompliziert im Aufbau und störanfällig sind. Da bei der oben erläuterten Magnetkopfanordnung die Erhöhung der Relativgeschwindigkeit bzw. das Führen des Magnetfeldes über den Aufzeichnungsträger 7 zusätzlich zu seiner Relativbewegung zum Magnetkopf auf völlig unmechanische Weise erfolgt, treten hier solche Schwierigkeiten nicht ein. Bei der beschriebenen Anordnung tritt jedoch nach dem Gesagten die andere Schwierigkeit auf, daß die Platte 5 nur schwer so dimensioniert werden kann, daß der sie sättigende Magnetfluß nicht aus dem Blech austritt und die austretenden Magnetflüsse keine schädlichen Einflüsse auf den Aufzeichnungsträger haben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen stationären Magnetkopf mit quer zur Bandlaufrichtung verschiebbarer Aufnahme- oder Wiedergabestelle so weit zu entwickeln, daß die für diese Verschiebung verwendeten Magnetfelder keinen spürbaren Einfluß auf das Aufzeichnungsmedium nehmen. Die Lösung dieser Aufgabe ist dem Anspruch 1 zu entnehmen. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Man erkennt, daß hier durch die Aufspaltung des weiteren Kopfkreises für die Verschiebung der Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabe-Stelle in zwei geschlossene Kernkreise eine technisch leicht herstellbare Anordnung entsteht, bei der störende Streuflüsse beim Überstreichen des Aufzeichnungsträgers durch die aktive Kopfstelle ausgeschaltet sind. Durch günstige Dimensionierungen kann ein optimales Verhältnis des Nutzflusses zum störenden Streufluß erzielt werden. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Ausführung des Magnetkopfes nach der Erfindung,

F i g. 8 einen Schnitt bei VIH-VIII von F i g. 7,

Fig.9 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt durch den Magnetkopf nach F i g. 7,

F i g. 10 eine Darstellung der elektrischen Verbindungen zum Erregen der dünnen magnetischen Platten im Teil nach F i g. 9,

F i g. 11 eine Ersatzschaltung der Anordnung nach Fig. 10,

Fig. 12A und 12B Ersatzschaltungen eines Teiles des Magnetkopfes nach F i g. 7,

Fig. 13 die Arbeitskennlinie des Magnetkopfes nach Fig.7,

Fig. KA einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Magnetkopfes nach der Erfindung,

Fig. HB eine Ersatzschaltung des Magnetkopfes nach Fig. 14A,

^ Fig. 15 ein Diagramm der Arbeitskennlinie des Magnetkopfes nach F i g. HA,

Fig. 16A bis I6C Schnittansichten zur Erläuterung des Aufbaus eines für den Magnetkopf bestimmten Kopfteils,

i" Fig. 17A und 17B Querschnitte durch andere Ausführungsformen des Kopftcils für den Magnetkopf nach der Erfindung,

Fig. 18 ein Diagramm der Arbeitskennlinie des aus den Kopfteilen nach Fig. 17A und 17B zusammenge- > setzten Magnetkopfes,

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Magnetkopfes nach der Erfindung,

Fig. 2OA einen Querschnitt durch den Magnetkopf J" nach Fig. 19,

Fig. 2OB einen Querschnitt durch einen Teil des Magnetkopfes gemäß F i g. 20A,

F i g. 20C einen Querschnitt durch einen anderen Teil des Magnetkopfes nach F i g. 20A,

" F i g. 21A eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Magnetkopfes nach der Erfindung,

F ig. 21B einen Schnitt bei XXIB-XXIB von Fig. 21A,

.if F i g. 22A eine perspektivische Ansieht einer weiterer Ausführungsform des Magnetkopfes nach der Erfindung,

Fig.22B einen Schnitt bei XXIIB-XXIIB vor Fig. 22Aund

Fig. 23 bis 25 Querschnitte durch weitere Ausführungsformen von Magnetköpfen nach der Erfindung.

Die F i g. 7 und 8 zeigen einen erfindungsgemäßen Magnetkopf aus zwei Kopfteilen 10, 10' aus nichtmagnetischem Material, die auf die in der Figur gezeigter Weise mit etwa U-förmigen Rinnen 11, 1Γ verseher sind. Die Kopfteile 10, 10' sind mit ihren die Rinnen 11 11' aufweisenden Stirnseiten aneinandergelegl und ar ihren oberen und seitlichen Rächen mit dünner magnetflußleitenden Bauteilen 12, 12' belegt. D^:e magnetflußleitenden Bauteile 12, iT erstrecken sie*· über die Rinnen 11,11' hinaus nach oben und stehen hiei über die Kopfteile 10,10' vor.

Zwischen den einander gegenüberliegenden Flächer der Kopfteile 10, 10' ist oben eine Kopfspalteinlage 13 angeordnet. Weiter sind die Verlängerungen 14,14' dei magnetflußleitenden Bauteile 12, 12" nach unten vor zwei Kernplatten 15, 15' eingeschlossen, deren Länge größer ist als die Länge /(Fig. 7) der Kopf teile 10 unc 10' in Richtung senkrecht zu deren U-förmigen-Querschnitt und die unterhalb der Kopfteile 10 und 10 angeordnet sind. Die beiden Kernplatten 15,15' Steher also seitwärts aus den Kopfteilen 10, 10* vor. Die se entstehenden Vorspränge 16, 16' der Kernplatten 15 15' sind mit Erregerspulen 17,17' bewickelt, mit derer Hilfe ein Paar Magnetflüsse in definierter Richtung erzeugt werden kann. Die Vorsprünge 16, 16' sine außerdem auf die in der F i g. 7 klar erkennbare Weise mit Hilfe von Kernen 18,18' magnetisch verbunden. Die magnetflußleitenden Bauteile 12,12* auf den Kopfteiler f>5 10, 10' sind weiter mit den Kernen 18, W über zwe weitere Kerne 19, 19' magnetisch verbanden, die siel· entlang der gesamten Länge der Kopfteile 10, 10 zwischen diesen und den Kernen 18,18' erstrecken.

Fig.9 zeigt vergrößert eine Einzelheit in einem zur Längsrichtung des Magnetkopfes nach F i g. 7 rechtwinkligen Schnitt. Man erkennt die Kopfteile 10,10' mit den magnetflußleitenden Bauteilen 12, 12', die als Beschichtungen entsprechenden Materials auf die Kopfteile aufgebracht sind. Die magnetflußleitenden Bauteile 12, 12' sind in ihrem über den Rinnen U, 11' liegenden Abschnitten mit Signal-Erregerspulen 20, 20' bewickelt, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Außerdem sind für die Montage des Magnetkopfes zwei ι ο nichtmagnetische Bauteile 21, 21' vorgesehen. Die Signal-Erregerspulen 20,20' sind derart um die Bauteile 12, 12' herumgewickelt, daß der von den Erregerspulen erzeugte magnetische Fluß an der Kopfspalteinlage 13 verdoppelt wird. Die Quelle 22 der magnetomotori- is sehen Kraft U zum Verschieben des nicht gesättigten Bereiches längs der Kopfspalteinlage, gebildet durch die Erregerspulen 17, 17' ist im Magnetkopf symmetrisch hinsichtlich der Kopfspalteinlage angeordnet.

Fig. 10 läßt noch besser die Art und Weise erkennen, mit deren Hilfe die magnetflußleitenden Bauteile 12,12' erregt werden. F i g. 11 ist eine Ersatzschaltung hierzu. In den Fig. 10 und 11 ist der magnetische Widerstand der Bauteile 12,12' durch das Zeichen rangegeben. Der Magnetfluß in den Bauteilen 12, 12' zum Verschieben des nicht gesättigten Bereichs ist mit Φ bezeichnet. Da die magnetflußleitenden Bauteile 12,12' hinsichtlich der Kopfspalteinlage 13 symmetrisch angeordnet sind, ergibt sich für jedes der Bauteile ein Magnetfluß Φ/2. Bei einer derartigen Konstruktion des Magnetkopfes wirkt auf den Aufzeichnungsträger 23 ein Verschiebe-Magnetfeld HsB= ra&l2. Der Einfluß dieses Magnetfeldes auf den Aufzeichnungsträger ist somit erheblich vermindert.

Fig. 12A und 12B zeigen die Ersatzschaltbilder für das Signal-Magnetfeld dann, wenn die spezifische Permeabilität der Bauteile 12,12' μ a bzw. μο ist. Auf den Aufzeichnungsträger 23 wird ein Signal einer magnetomotorischen Kraft NI der Erregerspulen 20, 20' aufgezeichnet.

Die Magnetfelder Hga und Hgb im Kopfspalt gemäß Fig. 12A bzw. 12B sind durch die folgenden Gleichungen darstellbar:

υ NI

Hga =

1 +

Λ ία Rga

Hgb =

NI

1 +

Rtb Rgb

Hga Hgb

Hga Hgb

1 +

Rtb ~Rgb~

1 +

1 +

Rta Rga

Rgb Rtb

Mb Rgb μα Rtb

Rgb Rtb

au

worin d die Tiefe des Kopfspaltes, t die Stärke der magnetflußleitenden Bauteile und / die Länge des Kopfspaltes (F i g. 7, F i g. 10). Ist also der Wert (μο/μβ) des verwendeten Materials bekannt, so kann der Bereich, in dem das Verhältnis des magnetischen Widerstands Rgb am Kopfspalt zum magnetischen Widerstand Rtb der magnetfluDleitenden Bauteile gewählt werden muß, so bestimmt werden, daß der geforderte Unterscheidungsgrad (Hga/Hgb)>3 erhalten wird.

Da das Verhältnis μ&/μ\ο der größten spezifischen Permeabilität μα zur spezifischen Permeabilität nach der Sättigung μb der magnetflußleitenden Bauteile größer als 10 wird, ergibt sich aus dem die Beziehung des Wertes Hga/Hgb zum Wert Rgb/Rtb zeigenden Diagramm nach Fig. 13, daß ein Unterscheidungsgrad von Hga/Hgb> 3 nicht zu erhalten ist, sofern nicht

Rgb/Rtb < 0,3.

Da der Unterschied des Aufzeichnungs-Magnetfeldes durch die Sättigung und NichtSättigung der magnetflußleitenden Bauteile im Magnetkopf bestimmt wird, ist es erforderlich, daß die entsprechenden Schichten nicht durch das Signal-Magnetfeld Hga gesättigt werden. Die magnetische Flußdichte Ba in den Schichten, wenn das Signal-Magnetfeld Hga daran anliegt, ist durch die Formel gegeben:

Ba

= /I₀ Hga ■ l·—J .

Diese magnetische Flußdichte Ba sollte nicht höher sein als die Sättigungs-Flußdichte Bs der magnetflußleitenden Bauteile in Form dünner Platten oder Schichten. Das Verhältnis der Tiefe (/des Kopfspaltes zur Dicke t der dünnen Platte oder -schicht sollte deshalb durch die Formel gegeben sein:

d_

Bs

Hga '

45

worin g die Breite des Kopfspaltes in Laufrichtung des Aufzeichnungsträgers ist und Rga, Rgb, Rta, Rtb die jeweiligen magnetischen Widerstände (Fig. 12A und F i g. 12B). Entsprechend kann der Unterscheidungsgrad (Hga/Hgb)'m folgender Weise dargestellt werden:

Aus den Formeln (1), (2) und (4) ergibt sich für das Verhältnis der Kopfspaltbreite g zur Länge IT der dünnen magnetischen Platte oder Schicht, die für die Aufzeichnung wirksam ist, die folgende einzuhaltende Beziehung:

3Hb * ^d

It

d_

Is

Mo Hga '

F i g. 14A zeigt eine andere Ausführungsform, die zur Verkleinerung des Einflusses des Magnetfeldes zur Verschiebung des nicht gesättigten Bereiches empfehlenswert ist Eine nichtmagnetische Kopfspalteinlage 31 ist zwischen zwei magnetflußleitende Bauteile 32 in Form dünner Platten eingelegt, deren oberer Teil an zwei Flachen 36 mit zwei Kernen 33 magnetisch verbunden ist, deren Form in Fig. 14A erkennbar ist Der untere Teil der Bauteile 32, die die Kopfspalteinlage 31 zwischen sich einschließen, ist an seinen beiden Seitenflächen 37 mit einem ringförmigen Magnetkern

34 aus magnetischem Material wie Permalloy, Ferrit und dergleichen magnetisch verbunden. Der Magnetkern 34 ist an den beiden Seiten seiner Ausnehmung 38 mit einer Signal-Erregerspule 35 versehen, so daß an seinem Spalt ein magnetischer Fluß erzeugt wird. Eine Quelle 39 magnetomotorischer Kraft U zum Verschieben des nichtgesättigte'. Bereiches ist hinsichtlich seines Spaltes symmetrisch am Magnetkern 34 vorgesehen. Bei der beschriebenen Ausführungsform des Magnetkopfes für die Aufzeichnung läuft der Aufzeichnungsträger 30 in Berührung mit dem oberen Teil des Kopfspaltes in durch einen Pfeil angedeuteter Richtung(Fig. 14A).

Fig. 14B zeigt das Ersatzschaltbild des Signal-Magnetfeldes der Ausführungsform nach F i g. 14A.

Die Übertragungskonstanten ya und yb sind unter der Festlegung, daß die spezifische Permeabilität der magnetflußleitenden Bauteile 32/ia bzw. μό ist, durch die folgenden CJIeirhiinffen bestimmt;

Die magnetomotorischen Kräfte Ura und Urb im Teil im Bereich der oberen Flächen 36 der Bauteile 32 sind ebenfalls unter der Festlegung, daß die spezifische Permeabilität der dünnen Platten μα und μό ist, durch die folgenden Gleichungen bestimmt, wobei die vom Signalstrom auf den Magnetkern 34 aufgeprägte magnetomotorische Kraft /V/ist,

Lira = Nl/cosh yad Urh = Nl/coshybd.

Der Unterscheidungsgrad (Ura/Urb) ist gegeben durch

\Jra_ Uib

cosh ybd
cosh yad

F i g. 15 zeigt, daß, wenn der Wert yat/nicht kleiner als 3 wird, die magnetomotorische Kraft Ura an der Spitze der dünnen Platten unterhalb von einem Zehntel von NI liegt Der zulässige Bereich für die Werte von yad wird deshalb dargestellt durch

μα gt

yad < 3 .

1/2

d < 3.

(10) (H)

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung eine Ausführungsform des Magnetkopfes mit Einrichtung zur Verschiebung des nicht gesättigten Bereiches beschrieben worden ist, bei dem die dünnen Platten als Magnetpfad Verwendung finden, kann an deren Stelle auch ein nichtmagnetischer Bauteil verwendet werden, der mit einem magnetflußleitenden Material wie Permalloy beschichtet ist

Fig. 16A, 16B und 16C zeigen einen derartigen Magnetkopf. Ein nichtmagnetischer Körper 51 ,mit einer senkrecht zur Zeichenebene (F i g. 16A) verlaufenden Längsausdehnung ist mit einer Rinne 52 versehen. Die Räche E-E'einschließlich der Rinne 52 des nichtmagnetischen Körperi 51 ist geglättet, so daß sie zu einer perfekten Ebene geschliffen werden kann. Der nichtmagnetische Körper 51 ist zur Bildung des magnetflußleitenden Bauteils 53 mit einer Schicht Magnetwerkstoff wie Permalloy dutch einen Elektroplattiervorgang beschichtet. Hierbei schichtet sich der magnetische Werkstoff mehr an den Ecken des Körpers 51 an. Da eine solche Ungleichmäßigkeit der Schicht auf dem Körper zur Bildung eines wirksamen Kopfspaltes

ίο ausgeschaltet werden muß, wird der beschichtete Körper 51 so nachgeschliffen, daß er eine perfekte Ebene F-F' darbietet (Fig. 16B). Die Schicht aus Magnetwerkstoff an der Bodenfläche des Körpers 51, die beim Verfahrensschritt gemäß Fig. I6B noch

is vorhanden ist, wird entlang einer Ebene G-G'entfern¹ Zwei mit magnetischem Werkstoff beschichtete nichtmagnetische Körper 51 werden unter Zwischenlage einer nichtma"n?t>schpn Konfspaltpjnlage ^fi an ihrem oberen Teil und eines magnetischen Abstandsstücks 57

in an ihrem unteren Teil miteinander verbunden. Ein Teil des magnetischen Abstandsstücks 57 steht aus dem unteren Teil 55 der verbundenen nichtmagnetischen Körper 51 vor (Fig. 16C). Dieser vorstehende Teil des Abstandsstücks 57 dient zur Einleitung des Magnetfel-

2s des zum Verschieben des nichtgesättigten Bereiches.

Sodann wird die obere Fläche der verbundenen Kopfteile zu einer glatten Fläche entlang den Ebenen H-H'und /-/'geschliffen (F i g. 16C).

Fig. 17A zeigt ein Kopfteil mit an der Oberfläche

ίο eines nichtmagnetischen Körpers 63 vorgesehenen magnetflußleitendem Bauteil 64 in Form einer dünnen magnetischen Schicht. An deren unteren Enden 58 und 59 wird eine magnetomotorische Kraft U von einer MMK-Quelle eines magnetischen Flusses Φ angelegt.

.is Am oberen Teil 61 des insgesamt halbmagnetischen Körpers 63 tritt ein Leckfluß auf.

Fig. 18 zeigt diesen Leckfluß des Magnetflusses in grafischer Darstellung. Der Magnetfluß ist am oberen Teil 61 des Magnetkopfes und insbesondere auch im Bereich des Kopfspaltes 62 vermindert, wobei die jr-Achse entlang der Außenfläche des Kopfteils gemäß Fig. 17A angenommen wird, beginnend bei χ = 0 am linken unteren Ende 58 und reichend bis χ = a am rechten unteren Ende 59 über den Oberteil χ = ah. Auf der Ordinate des Koordinatensystems nach Fig. 18 ist das Verhältnis des magnetischen Flusses Φ an der durch den Wert χ repräsentierten Stelle, also entsprechend dem Abstand vom linken unteren Ende 58 des Bauteils 64, zum angelegten Magnetfluß Φ aufgetragen. Dieser Leckfluß des magnetischen Flusses führt dazu, daß im oberen Teil des Kopfteils noch keine Sättigung eingetreten ist, wenn der untere Teil schon gesättigt ist Um diese Unsättigung im oberen Teil des Kopfteils zu vermeiden, werden die Dicken t' und t" der dünnen Magnetschicht an seinem oberen Teil geringer ausgeführt, als die Dicke t der Schicht an seinem unteren Teil (F i g. 17BX indem die Flächen K-K''und L-L'geschliffen werden (F i g. 17A). Der linke untere Endabschnitt 65 der Schicht wird deshalb stärker als ihr rechter unterer Endabschnitt 66 gehalten, das mit dem Abstandsstück 57 in Berührung steht, wenn es in eine Magnetkopfkonstruktion gemäß Fig. 16C eingebaut wird. Indem der Magnetkopf in der beschriebenen Weise konstruiert wird, wird es möglich, den oberen Teil des Kopfteils ausreichend in einem Maß zu sättigen, das erforderlich ist, um das Aufzeichnungs-Magnetfeld herauszuheben!

Im Fall, daß der Hauptteil des Magnetkopfs zum Verschieben des nichtgesättigten Bereichs mit einer

magnetischen dünnen Platte hergestellt wird, stellt es eine der hauptsächlichsten praktischen Probleme bei der Herstellung des Magnetkopfes dar, wie der Kopfaufbau einer Wärmebehandlung zu unterwerfen ist.

F i g. 2OA zeigt eine Ausführungsform, die so gestaltet ist, daß die Wärmebehandlung nach dem Zusammenbau leicht durchgeführt werden kann. Um einen nichtmagnetischen Körper 71 ist als magnetflußleitendes Bauteil 72 eine von zwei magnetischen dünnen Platten herumgelegt. Zwischen den beiden nichtmagnetischen Körpern 71 sind eine nichtmagnetische Kopfspalteinlage 73 und ein Bauteil 74 eingefügt, der Raum für Signal-Erregerspulen schafft. Vom unteren Teil der Körper 71 erstreckt sich eine magnetische Platte 75 nach unten, die zwischen zwei Polstücke 76 eingeschlossen ist, die als die mittleren Magnetpole zum kopfes symmetrisch vorgesehen, so daß der Einfluß dieser Magnetfelder auf den Aufzeichnungsträger vermindert ist.

F i g. 22A und 22B zeigen eine weitere Ausführungs-

form. Der Hauptteil 100 des Magnetkopfs zum Verschieben des nichtgesättigten Bereiches liegt zwischen zwei als Polstücke dienenden Kernen 105,105, die unabhängig an den gegenüberliegenden Seiten des Kopfspalts liegen. Die Kerne 105, 105 sind mit

ίο Erregerspulen 109, 109 für das Verschiebe-Magnetfeld versehen, die auf U-förmige vorstehende Teile 108,108 der Polstücke gewickelt sind, so daß ein Magnetfluß segebener Richtung entsteht. Ein magnetflußleitendes 3auteil 102 in Form einer dünnen Platte wird mit dem Verschiebe-Magnetfeld durch vier Erreger-Spulen versorgt, die an deren entgegengesetzten Seiten angeordnet sind. Die Außenenden 103, 103 und der innere

chieben des nicht^ssatti^ts!» Bereiches diener! Di ,„\i„:i i/u A~-

beiden Polstüoke 76, 76 liegen ihrerseits zwischen zwei nichtmagnetiichen Körpern 77 aus hitzebeständigem Material, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Ein Ende des magnetflußleitenden Bauteils 72 in Form einer dünnen Platte und die unteren Teile der Körper 77 werden von zwei Kernen 78 eingefaßt, die als Gegenpol für die Verschiebung des nichtgesättigten Bereiches dienen. Der so aufgebaute Magnetkopf ist durch einen Bolzen 79 mit Mutter fest zu einer Einheit fixiert. Nun wird der Bauteil 74 zum Vorsehen eines Raums für Signal-Erregerspulen vom Magnetkopf 70 entfernt, die sodann einer Wärmebehandlung unterworfen wird. Diese Wärmebehandlung ist also nach dem Zusammenbau leicht durchzuführen. Der Bauteil 74 kann auch vom Magnetkopf entfernt werden, nachdem diese wärmebehandelt worden ist.

Fig.20B und 2OC zeigen Oberflächen M-M' der nichtmagnetischen Körper 71 und Oberflächen N-N' der Kerne 78, die in einer Ebene liegend hergestellt werden, so daß die Flächen leicht geschliffen werden können.

Fig. 19 und 2OA dienen nun der Erläuterung der Maßnahmen, durch die ein Magnetfeld zum Verschieben des ungesättigten Bereiches am Magnetkopf wirksam wird. Die Endflächen des Magnetkopfes 70, die parallel zur Zeichenebene von F i g. 2OA liegen, werden zu einer genauen Ebene 80 geschliffen, so daß Kerne 81, 81 für das Verschiebe-Magnetfeld in magnetischen Kontakt mit diesen Ebenen gebracht werden können. Auf diese Kerne 81, 81 sind Eregerspulen 82, 82 gewickelt, so daß ein Magnetfeld gegebener Richtung erzeugt werden kann und am Kopfspalt ein Paar symmetrischer Magnetfelder auftritt Bei der Konstruktion gemäß Fig. 19 kann der Schleifvorgang leicht durchgerührt werden und der magnetische Kontakt zwischen den Bauteilen ist leicht erzielbar, da die in Kontakt miteinander stehenden Flächen beiderseits eben sind.

Fig.21A und 21B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Magnetkopfs. Der wichtigste magnetische Kopfteil 90 ist zwischei. zwei als Polstücke dienenden Kernen 95, 95 angeordnet Zwei Erregerspulen 99, 99 sind um zwei L-förmige verlängerte Kerne 98, 98 des Kopfteils 90 gewickelt, so daß im Kopf ein Magnetfluß erzeugt wird Nichtmagnetische Körper 91 sind mit magnetflußleitenden Bauteilen 92 versehen, deren Außenenden 93, 93 und deren innere Mittelteile 94 zwischen den Enden 96 der Kerne 95 bzw. zwischen mittleren Polstücken 97 liegen (F i g. 21b). Die Verschiebe-Magnetfelder sind also am Kopfspalt des Magnet nichtmagnetischen Körpern 101, 101 angeordnet ist, liegen zwischen den oberen Enden 106, 106 der Kerne 105, 105 bzw. zwischen mittleren Polstücken 107, 107 (F i g. 22B). Es wird also ein Paar von Verschiebe-Mi>-gnetfeldern am Kopfspalt des Magnetkopfes erzeugt, das hinsichtlich dieses Spaltes symmetrisch verläuft, so

is daß der Einfluß des Magnetfelds auf den Aufzeichnungsträger vermindert ist.

F i g. 23 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der magnetische äquivalente Kreis zum Verschieben des nichtgesättigten Bereichs als verteilungs-konstanter Kreis verwendet wird. Eine nichtmagnetische Kopfspalteinlage 111 ist zwischen zwei als magnetflußleitende Bauteile 112 dienende weich-magnetische dünne Platten eingelegt, die so geformt sind, daß unter der Kopfspalteinlage 111 eine Ausnehmung 114 entsteht.

Die unteren Teile 118 der weichmagnetischen dünnen Platten liegen zwischen zwei zentralen Polstücken 113, 113, die als Polschuhe für das magnetische Verschieben des Aufzeichnungsbereiches dienen. Der Teil der weichmagnetischen dünnen Platten, der unmittelbar über der Ausnehmung 114 liegt, und die zentralen Polstücke 113, die die Platten unmittelbar unterhalb dieser Ausnehmung 114 umschließen, liegen zwischen zwei nichtmagnetischen Körpern 115, 115 aus hitzefestem Material, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Der obere Teil 116 der weichmagnetischen dünnen Platten und der wärmebeständige nichtmagnetische Körper 115 werden eng von zwei Kernen 117,117 eingefaßt die als äußere Polstücke zum Verschieben des Aufzeichnungsbereiches dienen. Im Bereich der Ausnehmung 114 ist eine Erregerspule 119 angeordnet, so daß im Kopfspalt ein magnetischer Fluß erzeugt wird. Das Verschiebe-Magnetfeld liegt zwischen den zentralen Polstücken 113 und den als äußere Polstücke dienenden Kernen 117. Bei dieser Konstruktion kann die weichmagnetische dünne

Platte nach der Verarbeitung wärmebehandelt werden. Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das Signal-Magnetfeld durch Erregerspulen erzeugt Es ist

jedoch auch möglich, diese Spulen, beispielsweise die

Erregerspulen 20 und 20' gemäß Fig.9 und 10 durch

f>o einen nichtmagnetischen Leiter 29 zu ersetzen, der zwischen zwei Kopfteilen 10', 10' angeordnet ist, die mit magnetflußleitenden Bauteilen 12', 12' beschichtet sind, wie in F i g. 24 dargestellt ist

Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 25 darge-

ftj stellt Zwei nichtmagnetische Körper 41, 41 mit einem Querschnitt in der Form eines umgekehrten L, die mit magnetflußleitenden Bauteilen 43 in Form dünner Schichten bedeckt sind, sind symmetrische hinsichtlich

einer nichtmagnetischen Kopfspalteinlage 44 und eines magnetischen Körpers 45 angeordnet, der zwischen ihnen liegt Die nichtmagnetischen Körper 41, 41 sind mit Nuten 42, 42 versehen, in deren Bereich auf die Körper Erregerspuleii 46, 46 zur Erzeugung eines magnetischen Flusses im Kopfspalt gewickelt sind.

Eine MMK-Quelle 48 zur Erzeugung einer magnetomotorischen Kraft U ist mit dem Kopf so verbunden, daß der Kopfspalt symmetrisch mit magnetomotorischer Kraft versorgt wird. Ein in Richtung des Pfeils in der Figur vorbeilaufender Aufzeichnungsträger 40 wird also magnetisiert

Bei dieser Ausführungsform besteht der Vorteil, daß der Leckfluß des Signal-Magnetfelds am Kopfteil durch das Vorsehen der Nut 42 vermindert werden kann. Außerdem karai bei dieser Ausführungsform das Magnetfeld zum Verschieben des nichtgesättigten Bereichs bzw. der Aufzeichnungsstelle leicht erzeugt werden, da der breite zwischenliegende magnetische Körper 45 aus den nichünsgnetischen Körpern 41, 41 vorsteht Schließlich bietet diese Ausführungsform den Vorteil, daß die dünne magnetische Schicht oder Platte, die als magnetflußleitender Bauteil 43 dient, nicht zu einer komplizierten Form gebogen werden muß, was zu einer Vereinfachung der Herstellung des Magnetkopfs führt

Bei dem Magnetkopf gemäß der Erfindung sind zwe nichtmagnetische Körper an einer Seite mit Ausneh mungen und oben sowie seitlich mit magnetflußleiten den Bauteilen in Form einer magnetischen dünner Schicht versehen. Sie werden mit gegeneinandei gerichteten Stirnflächen derart angeordnet, daß sie eine nichtmagnetische Kopfspalteinlage zwischen sich einschließen, wobei die Ausnehmungen r.ach inner gerichtet sind. Die anderen Teile der magnetischer dünnen Schichten auf den nichtmagnetischen Körperr sind magnetisch miteinander verbunden. Die magnetischen dünnen Schichten werden überdies im Bereich dei Ausnehmungen der nichtmagnetischen Körper, auf die sie aufgebracht sind, mit einem Signal-Magnetfelc beaufschlagt, so daß das Signal-Magnetfeld am Kopf spalt wirksam wird. Zusätzlich werden aber der magnetischen dünnen Schichten an den entgegenge setzten Seiten des Kopfspalts zwei symmetrische Magnetfelder zum Verschieben der Aufzeichnungsstellc senkrecht zur Bewegungrichtung des Aufzeichnungsträgers zugeführt, wobei der Einfluß dieses Magnetfelde· auf den Aufzeichnungsträger klein ist und dei Unterscheidungsgrad zwischen dem Aufznahmebereicr und dem nichtaufnehmenden Bereich des Magnetfelde! groß ist

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Magnetkopf mit einem für die magnetische Signalübertragung auf einen Aufzeichnungsträger bestimmten ersten geschlossenen Kopfkreis aus einer unmagnetischen Kopfspalteinlage und magnetflußleitenden Bauteilen aus sättigbarem magnetischem Material, und mit einem für das Anlegen eines weiteren Magnetfeldes zum Verschieben der Aufzeichnungsstelle des Signalmagnetfeldes an die magnetflußleitenden Bauteile bestimmten weiteren geschlossenen Kopfkreis, der beidseitig am ersten geschlossenen Kopfkreis angeordnet ist und zwei Erregerspulen aufweist, wobei die von den Erregerspulen erzeugten, bezüglich ihrer Intensität mit der Zeit veränderlichen Magnetfelder in diesen Bauteilen zueinander entgegengesetzte Richtung aufweisen, und bezüglich ihrer Intensität von deren einer zu deren anderer Seite allmählich abnehmen, wodurch die magnetflußleitenden Bauteile bis auf einen nichtgesättigten Bereich gesättigt sind, der längs der Kopfspalteinlage und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kopfkreis aus zwei Kernkreisen besteht, von denen jeder eines der magnetflußleitenden Bauteile (12, 12'; 32; 43; S3; 64; 72; 92; 102; 112) enthält und auf entgegengesetzten Seiten symmetrisch zur Kopfspalteinlage (13; 31; 44: 56; 73; IU) angeordnet ist, daß jede der zwei Erregerspulen (17,17', 35,99,109, 46) den zwei Kernkreifen zug/ jrdnet ist, daß die von jeder der zwei Erregerrpulen in die magnetflußleitenden Bauteile induzierten Magnetfelder (Φ/2) zueinander bezüglich der Kopfspalteinlage (13; 31; 44; 56; 73; 111) symmetrisch sind, und daß das durch die eine der beiden Erregerspulen induzierte Magnetfeld die entgegengesetzte Richtung zu dem durch die andere Erregerspule induzierten Magnetfeld hat

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetflußleitenden Bauteile (12, 12'; 32; 43; 53; 64; 72; 92; 102; 112) der Kopfkreise zwei symmetrisch des Kopfspalts liegende dünne Magnetschichten sind, die beidseits in magnetischem Kontakt mit Kernen (18,18'; 19, \9; 33; 78; 81; 95; 98; 105) stehen, die beidseits stirnseitig über den Längsbereich des Kopfspaltes vorstehen, dort jeweils die Erregerspulen (17, 17') tragen und sich unter seitlichem Schluß an den Längsseiten des Kopfspalts entl&ng den dünnen Magnetschichten erstrecken.

3. Magnetkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Magnetschichten Oberflächenbeschichtungen von nichtmagnetischen Körpern (41,51,71,101)sind.

4. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Magnetschichten in einem Abstand vom Kopfspalt entgegengesetzt gerichtete, im Querschnitt U-förmige Rinnen bilden.

5. Magnetkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der U-förmigen Rinne Signal-Erregerspulen (20, 20') gewickelt sind, die gegebenenfalls um den jeweiligen nichtmagnetischen Körper (10,10', 51) herum verlaufen.

6. Magnetkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Öffnungsseiten aneinanderliegenden U-förmigen Rinnen zusammen von einem den Signalstrom führenden geraden elektrischen Leiter (29) durchsetzt sind.

7. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (t") der magnetischen Schichten an dem Teil, der in Berührung mit dem Aufzeichnungsträger kommt, geringer ist als die Dicke (t) an den übrigen Teilen (Fig. 17B).

8. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Tiefe (d) des Kopfspaltes zur Dicke (t) der magnetischen Schicht kleiner ist als das Verhältnis der gesättigten Msgnetflußdichte in der magnetischen Schicht zur Magnetflußdichte im Kopfspalt.

9. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dreifache Produkt des Verhältnisses der Breite (g)des Kopfspaltes zur Länge (It) des ersten Magnetkreises, die für den magnetischen Signalfluß wirksam ist, und der relativen Permeabilität der magnetischen Schicht bei Sättigung kleiner ist als das Verhältnis der Tiefe (d) des Kopfspaltes zur Dicke (t) der magnetischen Schicht