DE2605666A1

DE2605666A1 - Vormagnetisierungseinrichtung

Info

Publication number: DE2605666A1
Application number: DE19762605666
Authority: DE
Inventors: Ling George Chow
Original assignee: Honeywell Information Systems Italia SpA
Current assignee: Bull HN Information Systems Italia SpA
Priority date: 1975-02-18
Filing date: 1976-02-13
Publication date: 1976-08-26
Also published as: CA1063724A; FR2301905B1; JPS51108538A; FR2301905A1; GB1535270A; US4068219A

Description

5302490 Ge 12. Februar 1976

HONEYWELL INFORMATION SYSTEMS INC.

200 Smith Street Waltham, Mass., USA

Vormagnetisierungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vormagnetisierungseinrichtung mit im Abstand angeordneten Platten zwischen denen sich das Vormagnetisierungsfeld für ein zwischen den Platten befindliches Substrat erstreckt und mit einer Treiberspulenanordnung für auf dem Substrat befindliche magnetische Domänen.

Magnetische Domänen sind sehr kleine zylindrische Bereiche, die in dünnen Schichten magnetischer Materialien erzeugt und aufrechterhalten werden können. Diese zylindrischen Bereiche, welche in Bezug auf das restliche Dünnschichtmaterial in der entgegengesetzten Richtung magnetisiert sind, können, wenn sie einem rotierenden magnetischen Feld ausgesetzt werden, entlang von PermalLoyspuren auf dem Dünnschichtfilm bewegt werden. Spuranord-

nung/*zur Ausführung von Verschiebefunktionen und logischen Operationen sind im Stand der Technik bestens bekannt.

Die magnetischen Domänen werden durch ein Vormagnetisierungsfeld aufrechterhalten, wobei das Vormagnetisierungsfeld durch eine Einrichtung erzeugt wird, welche normalerweise zwei Permanentmagnete aufweist, die durch zwei magnetisch leitfähige Platten

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zur Verteilung des Magnetfeldes überbrückt werden. Die magnetisch leitfähigen Platten erstrecken sich zueinander parallel und bilden die obere und untere Begrenzung einer Einrichtung, welche Substrate aufweist, auf denen Schichten mit magnetischen Domänen gebildet sind. Diese Substrate sind durch eine Treiberspulenanordnung umgeben, welche ein Paar senkrecht zueinander ausgerichteter Spulen umfaßt, die durch Wechselströme hoher Frequenz gespeist werden, um ein rotierendes magnetisches Feld zu erzeugen. Durch dieses Feld werden die magnetischen Domäen zu einer Verschiebung entlang der Permalloy spuren auf der Schichtoberfläche veranlaßt.

Das rotierende magnetische Feld induziert Wirbelströme in den Platten ober- und unterhalb der Treiberspulenanordnung. Die Wirbelströme vergrößern den effektiven Widerstand der Treiberspulen, wodurch die erforderliche Leistung zur Aufrechterhaltung eines geeigneten Magnetfeldes vergrößert wird. Außerdem verursachen die LeistungsVerluste Probleme hinsichtlich der Wärmeabführung.

Die Leistungsverluste und die Wärmeabführung wurden bei früheren magnetischen Domänenspeicheranordnungen nicht als kritisch betrachtet, da diese Einrichtung kleinere Spulenanordnungen benutzen, die mit niedrigeren Frequenzen betrieben werden. Diese kleineren,mit niedrigeren Frequenzen betriebenen Spulenanordnungen führten nicht zur Induktion von Wirbelströmen mit unzulässig hohem Pegel. Die magnetischen Domähenspeichereinrichtungen wurden jedoch im Laufe der Zeit hinsichtlich ihres Umfanges vergrößert, um auf diese Weise die Speicherkapazität zu erhöhen. Gleichzeitig wurden die Frequenzen der für die Speisung der Treiberspulen herangezogenen Wechselströme vergrößert, um die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und somit die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Auf diese Weise ergaben sich immer größeren Wirbelstrom- und Hystereseverluste, die ihrerseits zu ernsten Leistungsverlusten und Wärmeabführungsproblemen führten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vormagnetisierungseinrichtung für magnetische Domänenspeichereinrichtungen

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zu schaffen, bei der auch beivergrößerter Speicherkapazität und bei erhöhter Daten-Fortpflanzungsgeschwindigkeit die Leistungsverluste und die Wärmeentwicklung in tragbaren Grenzen gehalten wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines mangetischen Domänenspeichers mit einer verbesserten Vormagnetisierungseinrichtung;

Figur 2 ein Diagramm des effektiven Widerstandes der Treiber-

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feldspule bei verschiedenen Betriebsfrequenzen/für eine ungeschützte Vormagnetisierungseinrichtung als auch für eine Vormagnetisierungseinricht gemäß der Erfindung; Figur 3 eine Teilansicht eines alternativen Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Figur 4 eine Darstellung der Magnetfelder an verschiedenen Stellen des Vormagnetisierungsfeldes für zwei verschiedene Ausfuhrungsformen und

Figur 5 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Figur 1 weist eine magnetische Domänenspeichereinrichtung 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Treiberspulen- bzw. Substratanordnung 12 auf, bestehend aus einem Paar senkrecht zueinander ausgerichteter Treiberspulen 14 und 16. Die Treiberspulen 14 und 16 schließen ein oder mehrere keramische Substrate ein, von denen jedes Substrat eine Anzahl von Plättchen mit magnetischen Domänen aufweist. Die magnetischen Schaltkreise auf diesen Plättchen sind über eine Anzahl elek-■trischer Leitungen an elektronische Eingangs- und Ausgangsschaltkreise angeschlossen, die jedoch nicht dargestellt sind. Im Stand der Technik sind verschiedene Arten von Treiberspulenbzw. Substratanordnungen bekannt. Die vorliegende Erfindung

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findet in gleicher Weise eine vorteilhafte Anwendung bei all diesen bekannten Anordnungen. Da die Einzelheiten der Treiberspulenbzw. Substratanordnungen für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung sind, wird auf diese Details nicht eingegangen.

Die Treiberspulen- bzw. Substratanordnung 12 wird von einer Vormagnetisierungseinrichtung 18 umgeben, welche in einer bevorzugten Ausfuhrungsform eine erste Magneteinrichtung 20 oberhalb der Spulenanordnung 12 und eine zweite Magneteinrichtung 22 unterhalb der Spulenanordnung 12 aufweist. Die erste Magneteinrichtung 20 umfaßt eine permanentmagnetisch^ Platte 24, die an ihren gegenüberliegenden Hauptflächen unterschiedlich polarisiert ist. Die Verteilung der magnetischen Feldstärke des Magneten 24 erstreckt sich normalerweise gleichförmig über die gesamte Länge und Breite der Hauptoberfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Gleichförmigkeit und HomogerLtät des magnetischen Feldes durch eine Platte 25 verbessert, die aus einem hochpermeablen Material, wie beispielsweise Permalloy besteht', und Teil äer Magneteinrichtung 20 bildet. Die Platte 25 weist vorzugsweise die gleiche Länge und Breite wie der plattenförmige Magnet 24 auf und ist lediglich dünner als dieser. Beispielsweise weist der plattenförmige Magnet 24 eine Breite von 8,9 cm, eine Länge von 15,2 cm und eine Dicke von 0,635 cm auf. Die Platte 25 weist die gleiche Breite und Länge auf, ist jedoch nur 0,152 cm dick. Eine Schutzplatte 26 der gleichen Länge und Breite wie der Magnet 24 und die Platte 25 grenzt an die Platte 25 an. Die Schutzplatte 26 besteht aus einem Material mit elektrisch hohem Widerstand, wie beispielsweise Ferrit.

Die zweite Magneteinrichtung 22 umfaßt in gleicher Weise einen plattenförmigen Permanentmagneten 28 und eine Platte 29 mit hoher Permeabilität, die von der Treiberspulen/Substratanordnung 12 durch eine Schutzplatte 30 getrennt ist, die aus dem gleichen Material vie die Schutzplatte 26 besteht.

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Die erste Magneteinrichtung 20 und die zweite Magneteinrichtung 22 sind räumlich getrennt und parallel zueinander angeordnet, wobei sie durch zylindrische Distanzhülsen 32, welche mit den Magneteinrichtungen durch konventionelle Befestigungsmittel, wie beispielsweise Bolzen, die durch Löcher 34 in den vier Ecken hindurchgreifen, auf Abstand gehalten sind.

Die Schutzplatten 26 und 30 dienen der Reduzierung der Hystereseverluste und der Größe der Wirbelströme, die bei einer Erregung der Treiberspulen 14 und 16 erzeugt werden. Als Ergebnis ergibt sich, ein niedrigerer wirksamer Treiberspulenwiderstand hinsichtlich der speisenden Wechselströme und als Folge hiervon ein reduzierter Leistungsverlust und eine geringere Anforderung an die Wärmeableitung.

Die Schutzplatten 26 und 30 sind von bedeutendem Einfluß auf den effektiven Widerstand der Treiberspulen, insbesondere bei höheren Frequenzen hinsichtlich der die Treiberspulen speisenden Wechselströme. Diese Verhältnisse ergeben sich aus Figur 2, in welcher eine steil ansteigende Kurve 36 den effektiven Widerstand der magnetischen Domänenspeichereinrichtung bei fehlenden Schutzplatten und bei Betriebsfrequenzen im Bereich zwischen 10 kHz und 5 kHz darstellt. Eine zweite langsam ansteigende Kurve 38 veranschaulicht den effektiven Widerstand der Treiberspulen bei Betriebsfrequenzen zwischen 10 kHz und500 kHz für den Fall, daß die Vormagnetisierungseinrichtung die Schutzplatten gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Bei niedrigeren Betriebsfrequenzen ist der effektive Widerstand für die geschützte als auch für die ungeschützte Einrichtung etwa der gleiche. Wenn die Betriebsfrequenz jedoch ansteigt, werden die Unterschiede hinsichtlicht der effektiven Widerstände größer, wobei für 500 kHz der effektive Widerstand der ungeschützten Treiberspulenanordnung ungeführ sechsmal so groß wie der effektive Widerstand der Treiberspulenanordnung in einer Vormagnetisierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

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Während das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung einen plattenförmigen Magneten, eine Platte mit hoher Permeabilität und eine Schutzplatte mit hohem elektrischen Widerstand in einer Sandwichbauweise aufweist, ist bei einer in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Platte mit hoher Permeabilität weggelassen. Diese alternative Ausführungsform umfaßt erste und zweite plattenförmige Permanentmagnete 40 und 42 der gleichen Art wie die Magnete 24 und 26. Die Plattenmagnete 40 und 42 sind gegenüber einer Treiberspulen/Substratanordnung (nicht dargestellt) durch Platten 44 und 48 mit hohem elektrischen Widerstand isoliert, wobei diese Platten 44 und 48 die gleiche Länge und Breite wie die Plattenmagneten aufweisen.

Labormessungen haben ergeben, daß das durch die alternative Ausführung gemäß Figur 3 erzeugte Vormagnetisierungsfeld etwas ungleichförmiger als das Vormagnetisierungsfeld der zuerst beschriebenen Ausführungsform ist.

Der sich durch das Weglassen der Platten hoher Permeabilität ergebende Effekt ist in Figur 4 dargestellt.Die gerade Linie 68 stellt das magnetische Feld innerhalb einer Vormagnetisierungseinrichtung mit Schutzplatten gemäß Figur 1 dar, wobei die Messung an verschiedenen Punkten, beginnend mit 0,25 cm Abstand von der linken Ecke (LE) und aufhörend im Abstand von 0,25 cm von der rechten Ecke (RE)₁ vorgenommen wurde. Die nahezu parabolische Kurve 70 representiert die magnetische FeIdverteilung in der Vormagnetisierungseinrichtung gemäß Figur 3, d.h. einer Einrichtung, bei der die Schutzplatten fehlen. Die gestreckte vertikale Skala des Diagrammes übertreibt die Änderung hinsichtlich der Feldverteilung. Beim"Ablesen der Ordinatenwerte ergibt sich, daß die Feldstärke über den Bereich der Messung bis zu einem Maximum von 2% variiert. Für einige Anwendungsfälle können die niedrigeren Kosten der Ausführung gemäß Figur 3 der gleichförmigeren Feldverteilung bei einer Einrichtung gemäß Figur 1 vorgezogen werden.

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Beide Vormagnetisierungseinrichtungen gemäß den Figuren 1 und 3 erzeugen gleichförmigere Felder als dies bei der in großem Umfang benutzten Watson-Vormagnetisierungsanordnung, die notwendigerweise hochpermeable Platten benutzt, der Fall ist. Die Kurve 72 in Figur 4 stellt die Magnetfeldverteilung in einer typischen Watson-Vormagnetisierungsanordnung dar.

Während die vorliegende Erfindung bisher im Zusammenhang mit einer Vormagnetisierungseinrichtung, bestehend aus parallelen Magnetplatten beschrieben wurde, kann die Erfindung ebenfalls benutzt werden, um Leistungsverluste in der Watson-Vormagnetisierungsanordnung zu reduzieren. In einer Watson-Vormagnetisierungsanordnung gemäß Figur 5 bildet ein Paar von Stabmagneten 52 und 54 die gegenüberliegenden Seiten eines Quaderkörpers 56, der eine nicht dargestellte Treiberspulen/Substratanordnung einschließt. Die oberen Kanten der Stabmagnete 52 und 54 weisen eine erste Magnetpolarität und die unteren Kanten eine zweite magnetische Polarität auf. Die oberen Kanten sind als magnetische Nordpole und die unteren Kanten als magnetische Südpole bezeichnet, wobei jedoch diese Bezeichnung ebenso umgekehrt erfolgen könnte. Rechteckförmige Platten 58 und 60 sind auf die Stabmagnete 52 und 54 gelegt und bestehen aus einem hochpermeablen Material, wie beispielsweise Permalloy, so daß sich zwischen diesen Platten eine annähernd gleichmäßige Feldverteilung ergibt. Die Anordnung gemäß Figur 5, wie sie bis hierhin beschrieben wurde, gehört zum Stand der Technik;

Um von der vorliegenden Erfindung in einer solchen Anordnung Gebrauch zu machen, werden Schutzplatten 62 und 64 mit elektrisch hohem Widerstand auf den Innenflächen der hochpermeablen Platten 58 und 60 angeordnet.

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Claims

Patentansprüche

V\J Vormagnetisierungseinrichtung mit im Abstand angeordneten Platten, zwischen denen sich das Vormagnetisierungsfeld für ein zwischen den Platten befindliches Substrat erstreckt, und mit einer Treibers.pulenanordnung für auf dem Substrat befindliche magnetische Domänen, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Platten (24,28,«58,60) auf der der Treiberspulenanordnung (12) zugewandten Seite jeweils eine Platte (26,3O;62,64) mit elektrisch hohem Widerstand angeordnet ist.
2. Vormagnetisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24,28) als Permanentmagnete ausgebildet sind, die über Abstandsstützen

(32) auf Distanz gehalten sind.
3. Vormagnetisierungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Platten (24,28) aus permanentmagnetischem Material und den Platten (26,30) mit hohem elektrischen Widerstand magnetisch hochpermeable Platten (25,29) angeordnet sind.
4. Vormagnetisierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24,25,26; 28,29 ,30) aus permanentmagnetischem, hochpermeablen und elektrisch schlecht leitendem Material gleiche Abmessungen in der Grundfläche aufweisen und übereinander geschichtet sind.

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5. Vormagnetisierungseinrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch zwei seitlich nebeneinander und parallel angeordnete Stabmagnete (52,54), die durch zwei das Magnetfeld zwischen sich einschließende hochpermeable Platten (58,60) überbrückt sind.
6. Vormagnetisierungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite der hochpermeablen Platten (58,60) Platten (62,64) mit hohem elektrischen Widerstand anliegen.
7. Vormagnetisierungseinrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (26,3O;62,64) mit hohem elektrischen Widerstand aus Ferrit bestehen.
8. Vormagnetisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hochpermeablen Platten (25,29;58,6O) aus Permalloy bestehen.

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