DE2925065A1 - Magnetischer wandlerkopf - Google Patents
Magnetischer wandlerkopfInfo
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- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
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- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
Description
2 Registered Representatives
^ before the
European Patent Office
Magnetic Peripherals Inc., MöhlStraBe 37
Minneapolis, Minn., V.St.A. D-8000München80
Tel.: 089/982085-87
Telex: 05 29 802 hnkl d
Telegramme: ellipsoid
21. Juni 1979
596-WG
Magnetischer Wandlerkopf
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Wandlerkopf mit einem Magnetkern, der einen von seiner magnetischen
Kernschleife zur Wandlerfläche reichenden Magnetfluß-Spalt aufweist, und mit mindestens einer Spulen-Windung
durch die magnetische Kernschleife des Magnetkerns mit Abstand von der Wandlerfläche.
Bei einem typischen, derzeit gebräuchlichen Plattenspeicher werden Daten in konzentrischen Spuren mittels ein und desselben
magnetischen Wandlerkopfes bzw. Magnetkopfes eingeschrieben und ausgelesen. Ein solcher Magnetkopf besitzt
einen Ferritkern mit einem Magnetflußspalt und einer Wicklung mit 10-20 Windungen. Aufgrund von Fertigungsschwierigkeiten
und wegen der verhältnismäßig großen Zahl von Windungen besteht das übliche Vorgehen darin, alle Windungen durch
den Schleifenbereich oder Kernschleife (loop area) des Kerns hindurch zu wickeln. (Mit Schleifenbereich ist derjenige
Bereich gemeint, um den sich der magnetische Flußpfad schließt.) Die den Magnetflußspalt bildenden Bereiche der
Flächen sind im Querschnitt gleich groß oder kleiner als
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die Magnetflußstrecke durch den Kern. In diesem Fall ist
der größte Teil der Reluktanz des Kerns im Spalt selbst vorhanden, wodurch die die Einschreibung bewirkende
Streuung oder Interferenz (fringing) des Magnetflusses bewirkt wird. Die große Zahl von Windungen liefert die
erforderliche magnetomotorische Kraft ohne hohe Stromstärke beim Schreibvorgang; außerdem gewährleistet sie die
nötige Empfindlichkeit beim Auslesen.
Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß die Einschreibleistung eines zahlreiche Windungen aufweisenden Magnetkopfes
dadurch verbessert werden kann, daß eine der Windungen so im Spalt angeordnet wird, daß sie diesen möglichst
wenig ausfüllt und dabei möglichst dicht an der Wandlerfläche liegt. Insbesondere hat es sich gezeigt, daß bei
Schichtköpfen (deposited heads) mit einer vergleichsweise kleinen Zahl von Windungen eine erhöhte Spaltreluktanz
durch eine solche Anordnung der einen Windung nachgeahmt werden kann, wodurch die für den Einschreibvorgang
zur Verfügung stehende Magnetflußgröße beträchtlich erhöht wird. Gleichzeitig zeigt es sich, daß das Auslesen von
Daten durch diese unterschiedliche Anordnung nicht wesentlich beeinflußt wird.
Bekannt sind zunächst die Einwindungs- bzw. Ring-Magnetköpfe, deren Windung im Spalt liegt. Soweit bekannt, sind
diese Magnetköpfe stets so ausgelegt, daß die Windung im wesentlichen den gesamten Spalt einnimmt. Diese Magnetköpfe
unterscheiden eich von der Erfindung dadurch, daß nur eine einzige Windung vorgesehen ist, welche den gesamten
Spalt ausfüllt, anstatt den Spaltabschnitt neben dem Schleifenbereich freizulassen. Vergl. Journal of Applied
Physics, Vol. 42, Nr. 12, December 1971, Analysis of the
Efficiency of Thin-Film Magnetic Recording Heads? und
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IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-11, Nr. 5,
September 1975, Batch Fabricated Heads from an Operational
Standpoint.
Die US-PS 3 805 291 beschreibt einen Magnetkopf, der
mehrere Windungen im Spalt aufweist und der sich vom Magnetkopf gemäß der Erfindung dadurch unterscheidet,
daß offensichtlich keine Windungen im Schleifenbereich des Kerns vorhanden sind und daß der Kern tatsächlich
keinen Magnetflußstrecken-Schleifenbereich aufweist, der einen Bereich umschließt, durch den die Windungen
verlaufen. In IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-12, Nr. 6, November 1976, Combined Thin Film Magnetoresistive
Read, Inductive Write Heads, beschreiben die Verfasser einen Magnetkopf mit einer im Schleifenbereich liegenden
Einschreibwicklung und einer im Spalt angeordneten magnetischen Widerstandswindung (magnetoresistive turn) zum
Datenauslesen. Diese beiden Elemente können dabei jedoch als getrennte Einheiten angesehen werden, von denen jeweils
eine inaktiv ist, während die andere im Betrieb ist. In für magnetische Widerstandselemente typischer Weise
muß der Strom beim Auslesen durch den Leiter im Spalt geleitet werden.
Die genannten Veröffentlichungen offenbaren somit weder eine Wicklung mit einer Windung, die einen der Wandlerfläche
am engsten benachbarten Teil des Spalts einnimmt, noch eine Wicklung mit einer oder mehreren Windungen in
einem Schleifenbereich des Kerns sowie einer durch den Spalt verlaufenden Windung.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten magnetischen Wandlerkopfes bzw. Magnetkopfes
der angegebenen Art.
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Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Magnetkopfes mit Merkmalen nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 und
Fig. 3 eine Fig. 2 ähnelnde Schnittdarstellung zur Veranschaulichung
idealisierter Magnetflußlinien, die durch den Stromfluß in der Wicklung bzw. Spule erzeugt
werden.
Fig. 1 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Magnetkopfes, der auf einem Substrat 10
aus einem Isoliermaterial montiert ist. Obgleich das Substrat 10 ziemlich dünn dargestellt ist, kann die Dicke ohne
weiteres sein größtes Maß darstellen, wenn es die gleitende Fläche (flying surface) für den Magnetfluß trägt.
Ein Magnetkern 12 bildet die Magnetstrecke und eine geschlossene Magnetbahn um eine Schleifenöffnung 16, außer im
Magnetspalt 13. Der Magnetkern 12 trägt eine Wandlerfläche aus Kernflächen 11a und 11b, die während der Wandleroperation
dicht über den Aufzeichnungsträger laufen und die durch
den Spalt 13 voneinander getrennt sind. Der Magnetkern 12 ist typischerweise nach irgend einem Verfahren, wie mittels
Elektronenstrahls oder vorzugsweise nach dem Aufsprühverfahren, schichtartig auf dem Substrat 10 aufgebaut.
Eine Wicklung oder Spule 15 umfaßt Windungen 15a, 15b und
15c, die sämtlich gegeneinander isoliert und ebenfalls
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ORIGINAL INSPECTED
typischerweise durch Ablagerung o.dgl. auf dem Substrat 10
ausgebildet sind. Die Windung 15c ist im Spalt 13 möglichst dicht an den Kernflächen 11a und 11b und mit ihrer Außenseite
bündig mit diesen Flächen abschließend angeordnet. Vorzugsweise ist das Verhältnis w/d möglichst klein, worin
w = Breite der Windung 15c und d 3 Tiefe des Spalts bedeuten. Typischerweise sind zur Erleichterung der Fertigung
der nicht von der Windung 15c eingenommene Teil des Spalts 13 sowie die Spalte zwischen der Wicklung 15 und dem
Substrat 10 sämtlich mit einem nicht-magnetischen Isoliermaterial gefüllt, wie dies für den Spalt 13 aus Fig. 2
hervorgeht.
Die Magnetflußlinien 18-20 veranschaulichen die durch die
Wicklung 15 in einem Einschreibvorgang erzeugten Magnetfelder. Die Wicklung 15 besitzt etwa 2,5 volle Windungen.
Aufgrund dieser Anordnung verlaufen jedoch drei Leiter zwischen den Teilen des Magnetkerns 12 unter Erzeugung eines
Magnetflusses in ihm. Die Windung 15c kann als die Magnetflußlinie 19 erzeugend angesehen werden, während die Windungen
15a und 15b die Magnetflußlinien 18 bzw. 20 erzeugen. Wegen der vergleichsweise großen, nicht von der Windung 15c
eingenommenen Fläche des Spalts 13 ist ein großer Teil seines Magnetflusses bestrebt, über den Spalt 12 hinaus zu streuen,
anstatt den längeren Weg durch den Magnetkern 12 zu nehmen. Dieser Streufluß wirkt dem von den Windungen 15a und 15b
erzeugten Magnetfluß entgegen, wodurch eine erhöhte Reluktanz des Spalts 13 nachgeahmt und ein zusätzlicher Anteil dieses
Magnetflusses veranlaßt wird, der durch die Linie 18 angedeuteten Strecke neben den Kernflächen 11a und 11b durch die
Luft zu folgen. Hierdurch wird die magnetomotorische Kraft des neben dem Spalt 13 in die Luft streuenden Magnetflusses
vergrößert und damit die Verwendung von Aufzeichnungsträgern
mit höherer Koerzitivkraft ermöglicht. Hierdurch werden
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ORIGINAL INSPECTED
wiederum größere lineare Bit-Dichten und größere Speicherkapazität
des Aufzeichnungsträgers gewährleistet.
Obgleich bei der dargestellten Ausführungsform nur eine einzige Windung 15c im Spalt 13 angeordnet ist, können
mit etwas vergrößertem magnetischen Wirkungsgrad auch zwei oder mehr Windungen im Spalt vorhanden sein. Dies hat sich
jedoch aus folgenden Gründen als unpraktisch erwiesen: Einmal führt diese Ausbildung offensichtlich zu erhöhtem
Fertigungsaufwand und zu Fertigungsschwierigkeiten. Zum zweiten besteht das einfache physikalische Problem, im
Spalt 13 ein ausreichend großes Volumen zur Aufnahme der zusätzlichen Windungen zu finden. Wie erwähnt, sollte
das Verhältnis w/d möglichst klein sein, und die Windung 15c sollte möglichst dicht an den Wandlerflächen 11a
und 11b angeordnet sein. Für die Genauigkeit des Auslesens von Daten ist es von Bedeutung, daß die Spaltlänge 1 möglichst
klein ist. Beim Einschreiben ist außerdem eine vergleichsweise große Magnetflußgröße von etwa 1 Amperewindung
für einen ausreichenden Einschreibpegel nötig. Bei Anwendung einer Wicklung oder Spule, wie der Wicklung
mit zwei oder drei Windungen, muß der Strom in der Größenordnung von einigen 100 mA liegen, was einen vergleichsweise
großen Leiterquerschnitt bedingt, um überhitzung und Ionenwanderung zu verhindern. Im Hinblick auf alle
diese einander wiedersprechenden Erfordernisse und Einschränkungen empfiehlt es sich, im vorliegenden Fall nur
eine einzige Windung im Spalt 13 anzuordnen, obgleich technische Änderungen und technische Vorteile zeitweilig
die Anordnung von zwei oder mehr Windungen im Spalt 13 zweckmäßig erscheinen lassen.
Ähnliche Überlegungen gelten sinngemäß für die Anwendung der Erfindung auf herkömmliche Magnetköpfe mit 10 - 20
Windungen und mit Ferritmagnetkernen. Auf die Anordnung von
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einer oder mehreren Windungen im Spalt wird normalerweise deshalb verzichtet, weil die Fertigung eines Ferritkerns
mit einer im Spalt angeordneten Windung außerordentlich schwierig ist. Durch die beim Zusammensetzen eines
solchen Magnetkerns angewandten Wärme- und Druckeinwirkungen wird der Leiter beschädigt. Weiterhin liefern
die dabei normalerweise vorgesehenen 10-20 Windungen beim Einschreiben ausreichende Magnetflußgrößen, ohne daß
auf einen im Spalt befindlichen Leiter zurückgegriffen zu
werden braucht. Außerdem wäre wegen der ziemlich großen Zahl von Windungen in der Wicklung oder Spule der für
das Einschreiben zur Verfügung stehende, durch einen Spalt-Leiter erzeugte zusätzliche Streumagnetfluß im Vergleich
zu einem Magnetkopf mit nur zwei Windungen im Schleifenbereich, der bereits unzureichende Randschreibleistung
besitzt, verhältnismäßig klein. Schließlich ist die Querschnitts fläche des Magnetkerns am Spalt im Fall solcher
bisheriger Magnetkerne so klein, daß nur ein geringer Streufluß von der Windung über den Spalt auftritt. Zweifellos
könnte jedoch der Einschreibmagnetfluß beim herkömmlich gewickelten Ferritkern-Magnetkopf durch Anordnung
einer Windung im Spalt etwas vergrößert werden.
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-40 ~
Leerseite
Claims (6)
- Patentansprüche.I Magnetischer Wandlerkopf mit einem Magnetkern, der einen von seiner magnetischen Kernschleife zur Wandlerfläche reichenden Magnetfluß-Spalt aufweist, und mit mindestens einer Spulen-Windung durch die magnetische Kernschleife des Magnetkerns mit Abstand von der Wandlerfläche, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eine Windung (15c) der Wicklung (15) zwischen den Flächen des Magnetfluß-Spalts (13) neben bzw. an der Wandlerfläche (11a, 11b) erstreckt und dabei weniger als die gesamte Höhe des Spalts (13) einnimmt.
- 2. Wandlerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante des Leiters bzw. der Windung im Spalt im wesentlichen bündig mit der Wandlerfläche abschließt.
- 3. Wandlerkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Magnetfluß-Spalt eine einzige Windung der Wicklung angeordnet ist.90 9 886/0616
- 4. Wandlerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Magnetfluß-Spalt eine einzige Windung der Wicklung angeordnet ist.
- 5. Wandlerkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Windung im Magnetfluß-Spalt nur einen Bruchteil desselben einnimmt.
- 6. Wandlerkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante des Leiters bzw. der Windung im Spalt im wesentlichen bündig mit der Wandlerfläche abschließt.909886/0615
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Legal Events
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Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ |
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