DE2904068A1

DE2904068A1 - Vorrichtung zur einstellung des magnetfeldes fuer vorzugsweise magnetische blasenspeicher

Info

Publication number: DE2904068A1
Application number: DE19792904068
Authority: DE
Inventors: Magid Yousri Dyman; John Cray Unger
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1979-02-03
Publication date: 1979-08-30
Also published as: BR7901140A; GB2015258B; IT1193175B; JPS599110B2; IN150744B; US4153948A; GB2015258A; JPS54115030A; FR2418524B1; FR2418524A1; NL7901557A; DE2904068C2; IT7920095A0

Description

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Beschreibung

Die Erfindung beschäftigt sich mit Einrichtungen, die mit magnetischen Blasen arbeiten und zwar insbesondere mit einer Vorrichtung, die das Einstellen des äußeren Magnetfeldes für diese Einrichtungen erlaubt.

Magnetische Blasen insbesondere für Speicherelemente sind an sich bekannt, beispielsweise aus den Physikalischen Blättern, 1978, 34__r Nr.10, Seite 487. Diese Einrichtungen enthalten üblicherweise dünne Schichten eines magnetischen Werkstoffes, in welchem kleine zylindrische Bereiche erzeugt und aufrecht erhalten werden können. Die Bereichs-Wanderung findet längs Permalloy-Streifen statt, die auf der Oberfläche der Schicht niedergelegt sind.

Eine magnetische Blasen-Einrichtung erfordert ein permanentes Magnetisierungsfeld, das sich senkrecht zur Oberfläche der dünnen Schicht erstreckt, um die zylindrische Gestalt der Bereiche aufrechtzuerhalten. Das Magnetisierungsfeld muß gleichförmig innerhalb eines recht schmalen Bereichs von etwa + 1 Oersted bleiben, und zwar insbesondere dann, wenn eine Anzahl von magnetischen Blasenchips auf einem einzigen Träger befestigt werden soll, was eine häufig auftretende Forderung ist. Im allgemeinen laufen die Bereiche in der dünnen Schicht längs Permalloy-Streifen durch ein Drehfeld, das von einer die Substrate umgebenden Spulenanordnung erzeugt wird. Die Spulenanordnung sitzt'ihrerseits innerhalb einer Vorrichtung für das permanente Magnetisierungsfeld.

Vorrichtungen zur Erzeugung von Magnetisierungsfeldern sind vermutlich an sich bekannt. Gemäß einem frühen Vorschlag sollten zwei Platten aus magnetisch hartem Material (von

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niedriger Permeabilität wie etwa Barium Ferrit) benutzt werden, zwischen die die magnetische Blaseneinrichtung untergebracht werden sollte. Jedoch hat sich sehr bald gezeigt, daß dieser Vorschlag mit zahlreichen wesentlichen Nachteilen verknüpft war, deren hauptsächlichster darin bestand, daß das zwischen den beiden Platten erzeugte Magnetfeld nicht sehr gleichförmig ist, weil der Luftspalt längs der Plattenkante eine Störung des Magnetfeldes durch den Kanteneffekt bewirkte, so daß die magnetischen Feldlinien in der Nähe der Kanten der magnetischen Platten nicht mehr gleichförmig dicht verliefen. Wegen des Fehlens benachbarter magnetischer Dipole jenseits der Kanten eines magnetischen Material biegen sich die magnetischen Feldlinien jenseits der Kanten des magnetischen Materials leicht nach außen. Dies bewirkt, daß die Feldlinienzahl pro Flächeneinheit (der magnetische Fluß) in der Nähe der Kanten etwas niedriger ist. Folglich ist das Magnetfeld zwischen zwei magnetischen Platten leicht inhomogen in der Nähe des Luftspaltes zwischen den Kanten der Platten.

Man hat festgestellt, daß eine Vorrichtung, die einen "Watson"-Magneten zur Erzeugung des Magnetisierungsfeldes benutzt, eine wesentlich bessere Gleichförmigkeit des Feldes über eine größere Fläche als die vorstehend erläuterte Vorrichtung ergibt. Bei der Watson-Konfiguration werden zwei magnetisch harte Startmagnete zwischen zwei magnetisch weiche, hoch permeable Platten (wie etwa weicher Ferrit oder Permalloy) eingebracht, um ein gleichförmiges Magnetfeld zwischen den Platten zu erzeucfen. Zu Einzelheiten einer derartigen Struktur wird auf den IBM Technical Report TR 22.1633, vom 8. Mai 1973, Seiten 1-12 Bezug genommen. Eine Abwandlung dieser Technik ist im IBM Technical Disclosure Bulletin, Volume 16, Nr. 7, vom Dezember 1973,auf den Seiten 2129-30 beschrieben, wo eine Anzahl zylindrischer Anpaßkörper anstelle von Stabmagneten zur Erzeugung des erforderlichen

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Magnetisierungsfeldes mit ausgezeichneter Homogenität verwendet wird. Da bei diesen Einrichtungen die magnetisch harten Stabmagnete oder Anpassungskörper mit den magnetischen weichen Platten, in der Nähe ihrer Kanten in Kontakt stehen, wird ein zusammenhängender ununterbrochener Pfad für das Magnetfeld zwischen den beiden Platten in der Nähe ihrer Kante geschaffen. Als Folge ergibt sich, daß die Kanteneinflüsse reduziert und die Gleichförmigkeit des Feldes über einen größeren Teil der Platten verbessert ist.

Üblicherweise wird die Vorrichtung zunächst zusammengebaut und dann auf den erforderlichen Wert mittels einer Magnetisierungsvorrichtung aufmagnetisiert. Es wird eine Folge von zwei entgegengesetzt gerichteten äußeren Magnetfeldern zur Einstellung einer festen Magnetisierungsstruktur verwendet, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 931 beschrieben ist. Da jedoch das Magnetisierungsfeld gelegentlich von Packung zu Packung geringfügig variiert, muß ein Verfahren zur mechanischen Feinabstimmung des Feldes gegeben sein.

Verschiedene Abstimmungsschemata für die Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetisierungsfeldes sind vorgeschlagen worden, beispielsweise in der US-Patentschrift 3 927 397. Dort wird ein Paar aufeinander zuweisender magnetisch permeabler Platten, von denen jede ein Laminat aus einer ferromagnetischen Seheibe enthält, mittels vier nicht-magnetischer Gewindebolzen einstellbar auf Abstand gehalten. Die nicht-magnetischen Bolzen sind mittels eines an einem Ende jedes Bolzens vorgesehenen geschlitzten Kopfes einstellbar. Eine magnetische Blaseneinrichtung wird zwischen die parallelen Platten eingebracht. Diese Struktur ist jedoch insofern nachteilig, als ein Paar speziell laminierter Plattenstrukturen verwendet werden muß, und Kanteneffekte ein nicht-homogenes Magnetfeld in der Nähe der äußeren Kanten der Vorrichtung erzeugen, da der

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Luftspalt zwischen den beiden aufeinander zuweisenden Platten noch immer vorhanden ist.

Eine weitere einstellbare Magnetisierungsvorrichtung ist in der US-Patentschrift 3 711 841 beschrieben. Ein paar paralleler aufeinander zuweisender Platten von hoher magnetischer Permeabilität werden durch ein paar Startmagneten in der üblichen Watson-Magneteinrichtung auf Abstand gehalten. Eine magnetische Blaseneinrichtung wird in das Volumen eingebracht, das durch die beiden Platten und die beiden Stabmagnete definiert ist. Der Abstand zwischen den Platten und damit die Stärke des Magnetfeldes ist mittels vier nicht-magnetischer Gewindebolzen einstellbar. Diese Struktur reduziert die Kanteneffekte dadurch etwas, daß ein zusammenhängender Weg für das Magnetfeld durch die Platten und die kontaktierenden Stabmagnete geschaffen wird. Jedoch besitzt diese Struktur zwei wesentliche Nachteile: Zunächst erfordert diese Struktur ein Paar relativ harter Stabmagnete (mit niedriger Permeabilität), um den Rückweg des Magnetfeldes in der Nähe der Kanten zu schaffen; und zum anderen kann das Einstellen des Luftspaltes mittels der nicht-magnetischen Bolzen dazu führen, daß ein Teil einer der magnetischen Platten sich von einem Teil eines Stabmagneten weghebt und dadurch eine Störung des magnetischen Flusses erzeugt. Dadurch wird eine ungleichförmige Feldverteilung in der Nähe des Luftspaltes erzeugt, was das Betriebsverhalten der magnetischen Blaseneinrichtung nachteilig beeinträchtigt .

Eine Einrichtung, die der mechanisch einstellbaren Luftspaltvorrichtung vom Watson-Typ gemäß US-Patentschrift 3 711 ähnlich ist, ist in den IEEE Transactions on Magnetics, Band MAG-9, Nr. 3, September 1973, auf Seiten 436-440 beschrieben. Diese Struktur leidet jedoch an einem ähnlichen Nachteil insofern, als die Einstellung des Plattenabstandes

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mit nicht-magnetischen Schrauben zu Störungen des Magnetfeldes längs Abschnitten der Platten führt, die aus dem Kontakt mit dem Stabmagneten-Paar bewegt werden.

Die vorstehend im einzelnen erläuterten Nachteile bekannter Einrichtungen werden von der Erfindung dadurch beseitigt, daß eine einstellbare Vorrichtung für das Magnetisierungsfeld geschaffen wird, welche ein Paar aufeinander zuweisender im wesentlichen paralleler magnetischer Platten hoher Permeabilität umfaßt, die durch mehrere paarweise entgegengesetzt mit Gewinde versehener zylindrischer magnetischer Stäbe geringer magnetischer Permeabilität einstellbar auf Abstand gehalten werden können, wobei jeder Stab an einem Ende geschlitzt ist. In den magnetischen Platten sind Löcher vorgesehen, durch die sich die Schraubstäbe erstrecken. Mit Gewinde versehene Kunststoffringe oder um die Löcher befestigte Zwischenringe greifen in die Gewinde der Stäbe ein. Zwischen die beiden permeablen Platten werden magnetische Blaseneinrichtungen, etwa ein magnetischer Blasenspeicher eingebracht.

Diese neue Vorrichtung hat mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Zunächst stellt die Verwendung magnetisch harter Gewindestäbe (von niedriger Permeabilität) als Einstellelemente sicher, daß ein kontinuierlicher und ununterbrochener Pfad für das Magnetfeld zwischen den magnetisch weichen Platten (mit hoher Permeabilität) jederzeit vorhanden ist. Da die Erfindung nicht auf der Einstellung eines magnetisch diskontinuierlichen Luftspaltes zwischen den beiden Magnetstücken fußt, sind Kanteneffekte minimalisiert und es wird eine ausgezeichnete Homogenität des Feldes zwischen den beiden aufeinander zuweisenden magnetischen Platten erreicht. Zweitens entfällt die Notwendigkeit, ein Paar speziell laminierter Magnetplatten vorzusehen, da die Feldhomogenität ohne die Verwendung eines einstellbaren, magnetisch diskontinuierlichen Luftspaltes zwischen den Platten

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wird. Drittens beseitigt die vereinfachte erfindungsgemäße Vorrichtung die Notwendigkeit, ein Paar magnetisch harter Stabmagnete zu verwenden, wie das für die Watson-Magnetisierungsfeld-Vorrichtung mit Schraubeneinstellung typisch ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Bauteile, die die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein einstellbares Magnetfeld bildet; und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch Fig. 1 längs der Linie A-A, aus dem die Einstellbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlicher hervorgeht.

Die in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht gezeigte einstellbare erfindungsgemäße Vorrichtung 1 für ein Magnetisierungsfeld weist zwei aufeinander zuweisende im wesentlichen parallele Platten 3 und 5 auf. Sowohl die obere Platte 3 wie auch die untere Platte 5 sind identisch aufgebaut und bestehen aus einem dünnen Blech eines magnetisch weichen Materials (von hoher Permeabilität), wie etwa Mangan-Zink-Ferrit oder Permalloy. Der Abstand der Platten 3 und 5 ist durch mit Gewinde versehene Abstandshalter einstellbar, etwa in Form der vier dargestellten magnetischen Stäbe oder Anpassungskörper, die in Fig. 1 und 2 mit 7 bezeichnet sind. Die Gewindestangen 7 bestehen zweckmäßig aus einem magnetisch hartem Material (von niedriger Permeabilität), wie etwa Strontium-Ferrit oder Barium-Ferrit. Jede zylindrische Gewindestange 7 ist an einem Ende mit einem Schlitz 19 versehen. Der obere Gewindeabschnitt 21 der Stangen ist vorzugsweise ein Linksgewinde mit genormter Steigung und Tiefe, während die unteren Gewindeabschnitte 23 Rechtsgewinde identischer Steigung und Tiefe sind.

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Die Gewindestäbe 7 passen in Löcher 15, die durch die Platte 3 gebohrt sind, sowie in Löcher 17, die durch die Platte 5 gebohrt sind, wie im einzelnen aus Fig. 2 zu erkennen ist. Die Löcher 15 und 17 haben einen geringfüfig größeren Durchmesser als die Gewindestäbe 7. Die obere Platte 3 ist mit einer Anzahl von Kunststoffringen oder Scheiben 9 versehen, die konzentrisch um die Löcher 15 auf der Oberfläche der Platte 3 herum befestigt sind. Die Scheiben 9 können auf der Platte 3 mit üblichen Klebern, wie etwa Epoxy, befestigt sein. Die Scheibe 9 besitzt ein inneres Linksgewinde, so daß der Gewindeabschnitt 21 der zugehörigen Magnetstange 7 in diese Linksgewinde eingreifen kann.

In ähnlicher Weise ist die Unterplatte 5 mit einer Anzahl von Kunststoffscheiben 11 versehen, die konzentrisch um die Löcher 17 auf der Unterseite der Platte 5 befestigt sind. Jede Scheibe 11 ist mit einem inneren Rechtsgewinde versehen, in welches der Gewindeabschnitt 23 der zugehörigen magnetischen Stange eingreifen kann. Die Scheiben 9 und 11 bestehen zweckmäßig aus dimensionsmäßig stabilem Kunststoff, wie etwa Teflon oder Delrin.

Eine magnetische Blasen-Einrichtung oder eine Reihe solcher Einrichtungen, wie etwa ein magnetischer Blasenspeicher, in Fig. 1 mit 13 bezeichnet, wird zwischen die obere Platte und die untere Platte 5 innerhalb des Bereiches eingesetzt, der durch die vier Schraubstangen 7 bestimmt ist.

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Im Betrieb wird die Vorrichtung 1 auf den gewünschten Wert durch eine nicht-dargestellte Magnetisierungsvorrichtung magnetisiert. Die Fein-Einstellung des in Fig. 2 angegebenen Magnetfeldes H kann durch Drehen einer oder mehrerer Schraubstangen 7 ausgeführt werden. Wie in Fig. 2 deutlich gezeigt ist, ermöglicht ein Schlitz 19 am oberen Ende der Stangen 7 das Drehen der Stangen, indem zweckmäßig ein nicht-magnetischer Schraubendreher verwendet wird. Eine Drehung im Uhrzeigersinn der Stangen 7 (gesehen von oben bei der in Fig. 1 oder 2 gewählten Darstellungsweise) führt dazu, daß die Bodenplatte näher an die obere Platte 3 herangezogen wird. Entsprechend erhöht eine Drehung der Stangen 7 in Gegenrichtung des Uhrzeigers bei der gleichen Betrachtungsweise den Abstand zwischen Platten 3 und 5.

Da der Abstand zwischen den Platten 3 und 5 die Größe des Magnetfeldes H bestimmt, kann das Feld mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht eingestellt werden, ohne daß die Homogenität des Feldes beeinträchtigt wird. Die Erklärung dafür ist dadurch gegeben, daß die magnetisch harten Gewindestangen-Magnete stets in engem Kontakt mit den magnetisch weichen Platten stehen bleiben, so daß keine merkbaren Luftspalte zwischen den beiden Arten von Magneten zu irgendeiner Zeit auftreten, was die Homogenität des Magnetfeldes sicherstellt. Es ergibt eine erhebliche Verbesserung der Feld-Homogenität zwischen den beiden Platten gegenüber den bekannten Watson-Schemata, bei denen die Homogenität sich mit Veränderung des Luftspaltes zwischen den harten und weichen Magneten verändert.

Es versteht sich, daß die Erfindung auf Einzelheiten des beschriebenen Ausführungsbeispiels nicht beschränkt sein kann. Insgesamt wurde eine Vorrichtung zur Einstellung eines Magnetisierungsfeldes für magnetische Blaseneinrichtungen beschrieben. Zwei parallele aufeinander zuweisende

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magnetisch permeable Platten werden durcheine Anzahl von mit Gewinde versehehenen magnetisch harten zylindrischen Stäben oder Anpassungskörpern auf einstellbarem Abstand gehalten, welche an einem Ende geschlitzt sind. Mit Gewinde versehene Kunststoffringe sind um die Löcher herum befestigt, die in den beiden permeablen Platten vorgesehen sind, und greifen in die Gewinde der geschlitzten Stangen ein, so daß eine Einstellung möglich wird. Zwischen die beiden permeablen Platten wird eine magnetische Blaseneinrichtung, insbesondere ein magnetischer Plattenspeicher eingebracht.

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Claims

EISENFÜHR & SPEISER Patentanwälte

□IPL-ΙΝα GÜNTHER EISENFÜHR DlPL-INa DIETER K. SPEISER

BREMEN DRHERNAT HORST ZINNGREBE

DR-ING. WERNER W. RABUS

UNS ZEICHEN : ^

Anmelder/INH: BURROUGHS CORPORATION
Aktenzeichen: Neuanmeldung

_DATUM: 31 . Januar 1979

BURROUGHS CORPORATION, eine Gesellschaft nach den
Gesetzen des Staates Michigan, Burroughs Place,
Detroit, Michigan 48232, V. St. A.

Vorrichtung zur Einstellung des Magnetfeldes für
vorzugsweise magnetische Blasenspeicher

Patentansprüche

i/. Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen magnetischen Feldes mit einem ersten wenigstens eine ebene Fläche
aufweisenden magnetischen Körper (3) und einem zweiten wenigstens eine ebene Fläche aufweisenden magnetischen Körper (5) sowie mit zylindrischen, mit Gewinde versehenen magnetischen Abstandshaltern (7) niedriger magnetischer Permeabilität, die dem ersten und zweiten magnetischen Körper zugeordnet sind und den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Körper so zu verändern gestatten, daß die beiden Körper mit ihren ebenen Oberflächen im wesentlichen parallel aufeinander zuweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite magnetische Körper sowie die zylin-

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TELEFON (04 21) *7 20 48 - EDUARD-GRUNOW-STRASSE 27 · D 2800 BREMEN 1
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drischen Abstandshalter aus permanent-magnetischen Stoffen hergestellt sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite magnetische Körper aus zwei identischen dünnen magnetischen Platten von im wesentlichen rechteckiger Form bestehen.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite magnetische Körper mehrere öffnungen (15,17) in der Nähe ihrer Kanten aufweisen, die einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der zylindrischen Abstandshalter.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder magnetische Körper mehrere Zwischenscheiben (9,11) trägt, von denen jede konzentrisch um eine öffnung auf dem Körper befestigt ist, wobei das Loch jeder Zwischenscheibe mit einem zu dem Gewinde der Abstandshalter passenden Innengewinde versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheiben aus nicht-magnetischem Material bestehen.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstandshalter an einem Ende geschlitzt (bei 19) ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Abstandshalter magnetische Bolzen sind, die über ihre Länge in zwei Abschnitten mit jeweils entgegengesetztem Außengewinde versehen sind.

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9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten magnetisch permeabel sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder magnetische Bolzen einen oberen Abschnitt (21) und einen unteren Abschnitt (23) aufweist, wobei der obere Abschnitt und der untere Abschnitt mit Außengewinde versehen sind, welches im oberen Abschnitt gegensinnig zu dem im unteren Abschnitt geschnitten ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheiben (9) auf der Oberseite der oberen Platte (3) konzentrisch um die Öffnungen (15) herum befestigt sind und ein dem oberen Abschnitt (21) der Gewindestange (7) angepaßtes Innengewinde tragen, und die Zwischenscheiben (11) auf der Unterseite der unteren Platte (5) konzentrisch um die Öffnungen (17) herum befestigt sind und ein dem Gewinde am unteren Abschnitt (23) des Gewindebolzens entsprechendes Innengewinde haben.

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