DE2605666A1 - Vormagnetisierungseinrichtung - Google Patents
VormagnetisierungseinrichtungInfo
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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-
sowQhl
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 (8)
- PatentansprücheV\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.609835/0754
- 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.60983B/0754
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