DE2350593A1

DE2350593A1 - Magnetkopf mit regelbarer laenge des aufzeichnungsspaltes

Info

Publication number: DE2350593A1
Application number: DE19732350593
Authority: DE
Inventors: Jacob Koorneef; Jan Antoon Ludolf Potgiesser; Anthonie Walraven
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1973-10-09
Publication date: 1974-05-09
Also published as: JPS5325647B2; GB1443807A; US3855618A; JPS4977617A; NL7214548A; FR2204843B1; FR2204843A1

Description

PHN. 6600 Kopp/Va/WEc

A»Bi:eMer: N. V. Philips' GloeüampenfabrlekeD
Ak»e No. PHU- 6600

Aameldung voat 8i 03fc"t. 1973

Magnetkopf mit regelbarer Länge des AufZeichnungsspaltes

Die Erfindung bezieht sich.auf einen Magnetkopf, der einen mit mindestens einer elektrischen Wicklung versehenen Kern aus magnetisierbarem Material enthält, der auf der für die Zusammenarbeit mit einem magnetisierbaren Aufzeichnungsmedium bestimmten Seite mitzwei einander gegenüber liegenden Spaltbegrenzungsflächen versehen ist, die einen Aufzeichnungsspalt mit veränderlicher nützlicher Spaltlänge einschliessen,

Magnetkopfe zur Aufzeichnung und Wiedergabe magnetischer Aufzeichnungen sind bekannt·, Je nach dem Zwack, für den sie angewandt werden müssen, weisen sie eine verschiedene Bauart auf. So hat ein Aufnahmekopf in bezug auf einen Wiedergabekopf im allgemeinen eine grossere Spaltlänge· Unter "Spaltlänge" ist hier der Abstand zwischen den Spaltbegrenzungeflachen zu verstehen» Die Länge des Spaltes eines Aufnahmekopfes wird durch das angewandte Wellenlängenintervall, di· Koerzitivkraft und die Dicke des Aufzeichnungsmediums sowie durch da©

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Sattigungsverhalten des Kernmaterials bestimmt. Die Spaltlänge eines Wiedergabekopfes soll dagegen derart gering gewählt werden, dass auch die höchsten Frequenzen wiedergegeben werden. Für Geräte, bei denen zur Senkung des Selbstkostenpreises oder aus systembedingten Gründen kombinierte Aufnahme-i/iedergabeköpfe verwendet werden, führt diese „viassnahme zu einem Kompromiss hinsichtlich der vorzusehenden Länge des gemeinsamen Aufzeichnungs- und Wiedergabespaltes. So wird in digitalen Scheibenspeichern die Spaltlänge durch die Forderung bestimmt, dass die bereits in die magnetische Schicht des Aufzeichnungsmediums eingeschriebenen Daten sich von dem in einem bestimmten kleinen Abstand schwebenden Kopf überschreiben lassen, was eine verhältnismässig grosse und für das Auslesen ungünstige Spaltlänge voraussetzt. Aus der USA Patentschrift 3·48Ο·93.5 ist nun ein Magnetkopf

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mit einem Spalt mit veränderlicher Spaltlänge bekannt, wobei sich in dem Aufzeichnungsspalt zwei Schichten befinden, von denen die erste aus einem weichmagnetischen Material mit einer niedrigeren Sättigung als das Kernmaterial und die zweite aus einem nichtmagnetischen Material besteht. Bei einem Schreibvorgang wird das zuerst genannte Material von dem verwendeten hohen Vormagnetisierungsstrom in den Sättigungszustand gebracht, wobei die Permeabilität annähernd gleich der von Luft ist. Die erste Schicht ist dann magnetisch unwirksam und für den Schreibvorgang steht ein nichtmagnetischer Aufzeichnungsspalt zur Verfugung, der eine nützliche Länge aufweist, die gleich der Gesamtdicke der beiden Schichte! ist. Bei einem Auslesevorgang wird, wenn kein Vormagnetisationsstront verwendet wird, die Schicht aus dem zuerst genannten Material nicht in den Sättigungzustand gebracht und weist dann noch eine hohe relative Permeabilität auf. Dies hat zur Folge, dass beim Auslesen die nützliche Länge des Aufzeichnungsspaltes lediglich durch die Sicke der zweiten nichtmagnetischen Schicht bestimmt wirde

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il, dass der Sp;

Dieser· bekannte Kopf hat den Nachteil, dass der Spalt als Funktion des Vormagnetisierungsstroms "atmet", so dass für das Ein schreiben' nicht ein Spalt mit einer genau definierten Spaltlänge verfügbar ist. Ein weiterer Nachteil is.t der, , dass es nicht möglich ist, die nützliche Länge des Aufzeichnungsspaltes kontinuierlich zu ändern, was für bestimmte Zweck,"wie das Anpassen der Spaltlänge ah die Frequenz eines einzuschreibenden Signals, an ■ die Bandgeschwindigkeit oder an die Qual,-tat _:des zu beschreiben-, den Bandes, wünschenswert sein kann.

Ausserdem gibt es Anwendungen, bei denen ein langer ■ Schreibspalt und ein kurzer Lesespalt besonders wünschenswert sind, aber.bei denen kein Vormagnetisierungsstrom angewandt wird (wie in Scheibenspeichern). Es ist dann überhaupt nicht möglich, das obenbeschriebehe bekannte Verfahren zur Aenderung der Spaltlänge zu verwenden. _f ■ " .

Die Erfindung bezweckt, eine Bauart eines Magnetkopfes zu schaffen, der die vorerwähnten Nachteile nicht anhaften.

Der Magnetkopf nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektromechanischerγ vorzugsweise elektro-striktiver, Wandler am Kern befestigt ist, welcher Wandler mit zwei Elektroden versehen ist, denen eine Regelspannung zuführbar ist, damit durch Längenänderung des Wandlers der Abstand" zwischen den Spaltbegrenzungsflächen beinflusst wird.·

Bei dem Kopf nach der Erfindung ist die nützliche Spaltlänge, die in diesem Falle direkt durch den Abstand zwischen den Spaltbegrenzungsflächen bestimmt wird, elektrisch, unabhängig von dem Vormagnetisierungsstrom einstellbar. .Dies bedeutet, dass die Einstellung der Spaltlänge in diskreten Schritten erfolgen kann, während innerhalb eines bestimmten Gebietes jede gewünschte Spaltlänge einstellbar ist.

Eine erste Ausführungsform des Magnetkopfes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Elektroden eines Wandlers zuzuführende Regelspannung von einem Schreib- bzw. Lesesignal gesteuert wird. Diese Kopplung zwischen dem Schreib- bzw* Lesesignal und dem Regelsignal für die Spalteinstellung ergibt den Vorteil, dass der Kopf ohne weitere Eingriffe von aussen her betrieben werden kann.

Obwohl grundsätzlich jeder elektromechaniseher Wandler verwendet werden kann, um die Spaltläng-e elektrisch einstellbar zu

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machen, ist die Anwendung elektrostriktiver Wandler durch die geringe Gefahr vor Uebersprechen zu bevorzugen (derartige Wandler führen wenig oder gar keinen Strom), während die mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Ausdehnungskoeffizient, gut an die von Ferrit, ein für Magnetkopfe allgemein verwendetes Material, angepasst sind.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen

Magnetkopfes ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Spaltbegrenzungsflächen durch die Anwendung mindestens eines elektrostriktiven Wandlers beeinflusst werden kann. Ein derartiger Wandler kann als aktives Biegeelement dazu verwendet werden, die den imfZeichnungsspalt einschliessenden Teile des Kopfes voneinander ab oder aufeinander zu zu biegen. Obgleich auf diese Weise sehr einfache Bauarten erzielbar sind, besteht ein Nachteil darin, dass das Material des Kernes beim Biegen einer mechanischen Spannung unterworfen wird.

Daher ist die Anwendung eines elektrostriktiven Wandlers als lineares Verschiebungselement zu bevorzugen. Dabei sind Bauarten erzielbar, bei denen die Spaltbegrenzungsflächen bei Aenderung der Spaltlänge parallel bleiben, so dass das Material des Kernes nicht einer Spannung unterworfen wird.

Dadurch, dass die auf einem Kern angeordneten elektrischen Wicklungen im allgemeinen viel Baum beanspruchen, wird in gewissen Fallen kaum noch Platz zu finden sein, um auch noch einen oder mehrere Wandler am Kern zu befestigen.

Eine weitere Ausfühiungsform des Magnetkopfes gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kern zwei einander gegenüber angeordnete Teile enthält, die mit Spaltbegrenzungsflächen versehen sind, die einen Aufzeichnungsspalt einschliessen; dass an den Flächen dieser Teile, die au den Spaltbegrenzungsflächen parallel sind, Platten aus nichtmagnetisierbarem Material angebracht sind, die aus den Teilen

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hervorragen, und dass diese Platten durch zwei elektrostriktiv^ Wandler, miteinander verbunden sind* Bei dieser Bauart sind die beiden Wandler nicht unmittelbar auf dem Kern angebracht und kann der zwischen dem Kern und den Wandlern gebildete Raum ausgenutzt werden.

Einige Aüsführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen! ,

Fig. 1 den Kern eines Magnetkopfes mit einer Anzahl nach einem ersten Verfahren befestigter Biegeelemente im Längsschnitt,

B¹Xg* 2 den Kern eines Magnetkopfes mit einer Anzahl nach einem zweiten Verfahren befestigter Biegeelemente im Längsschnitt,·

Fig* 3 den Kern eines Magnetkopfes mit einer Anzahl nach einem ersten Verfahren befestigter linearer. Verschiebungseleciente im Längsschnitt,

. Fig* 4 deⁿ Kern eines Magnetkopfes mit einer Anzahl nach einem zweiten Verfahren befestigter linearer Verschiebungselemente im Längsschnitt, . .

Fig. 5 eine isometrische Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform eines elektrostriktiven Verschiebungselements,

Fig* 6 eine isometrische Seitenansicht eines Teiles eines Magnetkopfes, und

Fig. 7 ein Anschlusschäitbild für einen Magnetkopf nach der Erfindung» ■ ■

In den Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Der in Fig. 1 gezeigte Kern 1 eines Magnetkopfes ist aus

zwei C-fÖrmigeh Kernhälften 2 und 3 aufgebaut, die die Wicklungsöffnung einschliessen» Die Kernhälften 2 und 3 sind aus gesintertem, oxydischem, ferromagnetischem Material (Ferrit) hergestellt und mit StossflEchen versehen, die am Punkt 5 fest miteinander verbunden sind und am Punkt

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den Aufzeichnungsspalt einschliessen* Mit 7 und 8 sind zwei elektrostriktive Wandler bezeichnet, die über ihre ganze Lange an dem Kern befestigt sind»

Bekanntlich können elektrostriktive Materialien unter

der Einwirkung eines elektrischen Feldes ihre Form ändern. So wird eine flache Platte aus einem elektrostriktiven Material mit einer zu der Hauptfläche der Platte senkrechten Polarisationsrichtung-, wenn Elektroden auf der Ober- und der Unterseite mit einer Spannungsquelle verbunden sind, je nach der Grosse und der Polarität der angelegten Spannung» eine gewisse Ausdehnung oder Schrumpfung aufweisen. V/enn eine Platte der obenbeschriebenen Art, die z«B. aus einem unter der Bezeichnung "Piezoxyd 5" käuflich erhältlichen modifizierten Blei-Zirkonat-Titanat hergestellt ist, auf einem passiv verformbaren Träger, wie einem Kernteil aus Ferrit, angebracht wird, kann ein Biegeelement mit elektrisch veränderbarem Zrümmungsradius gebildet werden. Obgleich die Anwendung einer einzigen Platte aus elektrostriktivem Material genügend ist, wird vorzugsweise zu beiden Seiten des Kernteiles eine Platte aus vorpolarisiertem elektrostriktivem Material 7>8 befestigt, wobei die Polarisationsrichtung dieser beiden Platten und die elektrische"Verbindung zwischen ihren Elektroden derartig sind, dass beim Anschluss an eine Spannungsquelle sich die elektrischen Feldstärken in den Platten gegensinnig ändern· TJm einen grösseren Abstand zwischen den Kernhälften 2 und 3 am Punkt 6, d*h, eine Yergrösserung der Spaltlänge, zu erzielen, soll der Wandler 8 derart erregt werden, dass eine Verlängerung auftritt, während der Vf'andler derart erregt werden soll, dass eine Verkürzung auftritt. Mit einer Regelspannung von 100 V lassen sich z.B. Milderungen in der Spaltlänge bis zu 10 /um erreichen»

Als direkte Anwendung kann an den digitalen 'Scheibenspeicher gedacht werden, von dem die grosse Anzahl Köpfe und/oder das Selektionsproblem die Anwendung gesonderter Schreib- und Leseköpfe zu kostspielig

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macht.

Δη dem in Fig. 2 dargestellten Magnetkopfkern 1 sind die elektrostriktiven Wandler 10, 11, 12 und 13 "befestigt. Zur Vergrösserung der Spaltlänge sollen die Wandler 10 und 13 derart erregt werden, dass eine Verkürzung auftritt, während die Wandler 11 und 12 derart erregt werden sollen, dass eine Verlängerung auftritt. Auch in diesem Falle ist eine geringere Anzahl von Wandlern genügend und können z.B. nur die Wandler IO und 11 angebracht werden". Der Vorteil der in dieser Figur gezeigten Befestigung der Wandler an den langen Schenkeln der Kernhälften im Vergleich zu der Befestigung nach Fig. 1 ist der, dass ein grösserer Effekt erhalten wird.

Fig. 3 zeigt einen Magnetkern 1, an dem zwei Wandler 14 und 15 über einen Teil ihrer Lange befestigt sind. Der Kern besteht aus zwei C-förmigen Hälften 2 und 3» 4ie mit Stossflachen versehen sind, die sich sowohl am Punkt 5 als auch am Punkt 6 in bezug aufeinander bewegen können. Zur Vergrösserung der Spaltlänge sollen die Wandler "derart erregt, werden, dass eine Verlängerung auftritt·

Fig. 4 zeigt einen Magnetkern 16 mit einer etwas abweichenden Bauart. Die Kernhälften 17 und 18 weisen hier einen verlängerten Schenkel 19 bzw. 20 auf. äwei Wandler 21 und 22 sind über einen Teil ihrer Länge an dem Kern befestigt. Zur Vergrösserung der Spaltlänge soll der Wandler 21 derart erregt werden, dass eine Verlängerung auftritt, während der Wandler 22 derart erregt werden soll, dass eine Verkürzung, auftritt. Dabei können die Kernhälften 17 und 18 um den Punkt 23 schwenken. Mit dieser Bauart lässt sich eine grössere Spaltlängenänderung als mit der Bauart nach Fig. 3 erzielen.

Eine besondere Ausführungsform eines elektrostriktiven Verschiebungselements, mit dem in einem kleinen Gebiet dennoch eine grössere Verschiebung erzielt werden kann, ist in Fig. 5 dargestellt. Dieses Element besteht aus einer Anzahl ineinander passender Rohre 40» 41»i

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42, 45 ^aus elektrostriktivem Material, die gleichzeitig erregt werden können. Ein derartiges Verschiebungselement kann vorteilhaft bei Magnetkopfbauarten nach der Erfindung Anwendung finden.

Fig. 6 zeigt zwei Kernhälften 24 und 25 eines Magnetkopfes, die einen Aufzeichnungsspalt 26 einschliessen. An den kurzen Seiten der Teile 24 und 25 sind Platten aus keramischem Material 27 und 28 befestigt. Diese Platten sind beidseitig des Kopfes durch die Wandler 29 und J>0 miteinander verbunden. Zur Vergrösserung der Spaltlänge sollen die Wandler 29 und 30 derart erregt werden, dass eine Verlängerung auftritt. Die den Aufzeichnungsspalt 26 einschliessenden Teile 24 und 25 werden dann auseinander gezogen.

Der elektrische Anschluss eines Magnetkopfes nach der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Der Kopf besitzt vier Anschlussdrähte, die über die Anschlussklemmen 31, 32, 33 und 34 mit Lese/ Schreibverstärkern verbunden werden können. Zum Auswählen eines bestimmten Kopfes wird die Klemme an die Minusspannung angelegt, wodurch der betreffende Kopf mit dem Verstärker über die Selektionsdioden D. und D_? verbunden wird. Wenn die Klemme 32 an Erde liegt, fliesst der während des Schreibvorgangs benötigte Loschstrom durch die Löschwicklung W. Im Lesezustand wird für alle Köpfe die Klemme 32 gleichfalls an die Minusspannung angelegt, so dass dann kein Strom durch die Loschwicklung W fliesst. Ein kompatibeler Anschluss für einen Kopf mit einem elektrostriktiven Wandler wird dadurch erhalten, dass der mit zwei Elektroden versehene elektrostriktive Wandler 35 über eine zusätzliche Diode D. zwischen den Klemmen 31 und 32 angeschlossen wird. Nun ist es möglich, im Lesezustand die Länge des Aufzeichnungsspaltes mit einer negativen Spannung einzustellen, wodurch die Klemme 32 in bezug auf die Klemme 31 negativ wird, ohne dass ein zusätzlicher Anschluss benötigt wird.

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Claims

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Pat ent ansprüche;

'Magnetkopf» der einen mit mindestens einer elektrischen Wicklung versehenen Kern aus magnetisierbareia Materaal enthält^ der auf der StXt- die Zusammenarbeit mit einem magnetisierbaren Aufzeichnungsniedium bestimmten Seite mit zwei einander gegenüber liegenden Spaltbegrenzsungs« fläo,he,n versehen ist, die einen Aufzeichnungsspalt mit veränderlicher nützlicher Spaltlänge einschliessen, dadurch gekennsseiohaet, dass mindesteas ein elektromechanischer, vorzugsweise elektrostriktiv er Wandler an dem Kern befestigt ist, welober landler mit zwei iaektraden versehen ist* denen eine Regelspann\ing zuftihrbar ist, damit duroh IiSngenänderung des Wandlere der Abstand zwischen den Spaltbegrenzwngafläclien beeinflusst wird 2« MagnetkQpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die de.n Elektroden zuzuführenden Regel spannung ve*» eineim Schreib« bzw» J.es.esignal gesteuert wild,

5» liagnetkppf. nach Anspruch 1 oder 2, dadwrcj* gekennzeichnet, der Abstand zwischen den Spaltbegyenzungstläefeei* durch Anwendung

eines el.^ktr^straktiven Wandlers als aktives Biegeelement beeinflusst werden kann« .

4« MägnetkQpf nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, dass 4er Kern aus gwei einander gegenüber angeordnetea Kernhälften besteht, die. eine licklungsaffnung einschliessen u»d die an. einem ersten funkt fest miteinander verbunden sind und an einem zweitea Punkt den Auf«

einschliessenj und dass an mindestens einer Fläche des ein elektraatriktiver Wandler über seine gansse Länge befestigt ist. 5« . Magnetkopf nach Anspruch 4, dadurch gekemiaeichnet, dass an awei einander g€sgenüber liegenden Flachen des Kernes zwei elektrostriktiv© Wandler über ihre ganze Lange befestigt sind., wobei der zwischen de« genannten Flächen liegende Seil des Kernes; den passiven !Peil eines elektrastriktiven, Biegeelements bildet, und dass die den Wandlern zuzuführenden Regels^annungen entgegengesetsite Vorzeichen

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aufweisen,

6, Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Spaltbegrenzungsflächen durch Anwendung mindestens eines elektrostriktiven Wandlers als lineares Verschiebungselement beeinflusst werden kann.

7· Magnetkopf nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus zwei mit zwei Stossflächen einander gegenüber angeordneten Kernhäli'ten besteht, die eine Wicklungsoffnung einsohliessen, welche Hälften vollständig aufeinander au oder voneinander ab bewegt werden kennen, und dass mindestens ein elektrostriktiver Wandler über einen Teil seiner Länge an einer Kernhälite und über einen anderen Teil seiner Länge an der anderen Kernhälfte befestigt ist.

Q, Magnetkopf nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass

an mindestens einer sich senkrecht zu den Stossflächen erstreckenden Seite des luagnetkopfes zwei elektrostriktive v/andler zwischen den Stossflächen befestigt sind, und dass die den Wandlern zuzuführenden Kegelspannungen, das gleiche Vorzeichen aufweisen« 9· Magnetkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet» dass an mindestens einer sich senkrecht au den Stossfläehen erstreckenden Seite des Magnetkapfes zwei elektret st riktive Wandler ζλ* beiden Seiten, der von dem Aufzeichnungsmedium abgekehrten Stossflächen befestigt sind» und dass die den Wandlern zuzuführenden Regel spannungen entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.

10. Magnetkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern zwei einander gegenüber angeordnete ieale enthält, die mit Spaltbegrenzungsflachen versehen sind, die einen Aufzeiehnungsspalt einschliesseni dass an den Flächen dieser Teile, die zu den Sp&Ifbegrenzungsflächen parallel sind, Platten aus nichtmagnetisierbarem Material angebracht sind, die aus den Teilen hervorragen, und dass dies© Platten durch zwei elektrostriktive Wandler miteinander verbunden sind«

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