NL8403595A - Magneetkop met kerndelen van amorf ferromagnetisch metaal. - Google Patents

Description

* * PHN.11.226 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken, Eindhoven "Magneetkop met kerndelen van amorf ferromagnetisch metaal"

De uitvinding heeft betrekking cp een magneetkop met een kern van magnetiseerbaar materiaal cm een deel waarvan een spoel is aangebracht, en net een tussen twee kerndelen van amorf ferromagnetisch metaal gevormde overdrachtsspleet.

5 Een dergelijke magneetkop is bekend uit de Japanse octrooipublikatie Kokai nr. 58-147818. Bij de bekende kop bestaan de kerndelen elk uit een pakket van samengelijmde lamellen van amorf ferromagnetisch materiaal. Voordat de lamellenpakketten tot een kop worden samengevoegd, worden zij aan een warmtebehandeling in een magnetisch veld loodrecht op het vlak 10 van de kerndelen onderworpen. Wanneer deze behandeling tot gevolg heeft dat een magnetische anisotropierichting loodrecht op het vlak van de kerndelen wordt geïnduceerd, heeft dit een gunstig effekt cp de magnetische permeabiliteit.

Voor toepassing bij frequenties in het MHz-gebied, waarbij 15 bovendien de verliezen minimaal moeten zijn, geeft de maatregel aan de bekende magneetkop echter nog niet een optimaal resultaat.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag een magneetkop van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, die een reproduceerbare, verhoogde magnetische permeabiliteit in het MHz-gebied 20 paart aan een minimale verlieskomponent, zodat naast de permeabiliteit ook de kwaliteitsfaktor van de kop maximaal is.

De magneetkop volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de kerndelen van magnetisch anisotroop, amorf ferromagnetisch metaal zijn en een magnetische anisotropierichting hebben 25 die in het vlak van de kerndelen ligt en een hoek OC maakt met de richting waarin magnetische flux tijdens bedrijf door de kerndelen loopt.

In een bepaalde uitvoeringsvorm van de magneetkop volgens de uitvinding ligt OC in het gebied van 45° tot 90°.

30 Het beste resultaat wordt bereikt als de hoek oL tussen de in-vlaks magnetische anisotropierichting en de richting van de magnetische flux 90° is. Verder heeft de uitvinding in het bijzonder betrekking op magneetkoppen met kerndelen van amorfe legeringen bevat- 8/, A " 5 Π 5 4 \ PHN.11.226 2 tende ijzer, kobalt, boor en silicium.

De gewenste anisotropierichting in het vlak van de kerndelen kan worden gerealiseerd door de kerndelen aan een warmtebehandeling te onderwerpen in aanwezigheid van een magneetveld dat evenwijdig is 5 aan het vlak van de kerndelen en dat een ten opzichte van de as van de kerndelen gewenste richting heeft. De tijd en de temperatuur van de warmtebehandeling, alsmede de sterkte van het magneetveld, worden geselecteerd in afhankelijkheid van het type amorf ferromagnetisch materiaal. Van belang is daarbij dat enerzijds de magnetische anisotro-1Q pie laag is terwille van een hoge permeabiliteit en dat anderzijds de anisotropie toch nog voldoende groot is cm de gewenste anisotropierichting te stabiliseren.

Enige uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen hieronder beschreven worden aan de hand van de tekening.

15 Fig. 1 is een grafiek die de frequentie-afhankelijkheid van de reële komponent y ' van de magnetische permeabiliteit toont, en

Fig. 2 een grafiek die de frequentie-afhankelijkheid van de imaginaire komponent y-" toont,van twee kernen van amorf magnetisch 2{) metaal met respektievelijk de anisotropierichting in het vlak van de kern (kurve a) en loodrecht op het vlak van de kern (kurve b).

Fig. 3 toont een magneetkop met een kern van amorf ferromagnetisch metaal.

Fig. 4 toont een aanzicht en fig. 5 een dwarsdoorsnede 25 van de kern van de magneetkop van fig. 3 tijdens een fase van de vervaardiging.

Fig. 6 toont een magneetkop met twee kerndelen van amorf ferromagnetisch metaal die evenwijdig zijn aan een in bedrijf langs de magneetkop te voeren magneetband.

Fig. 7a toont een magneetkop met twee kerndelen van amorf

Ow ferromagnetisch metaal die loodrecht staan op een in bedrijf langs de magneetkop te voeren magneetband.

Fig. 7b en 7c tonen de kerndelen van de magneetkop van fig. 7a tijdens een fase van hun vervaardiging.

Twee kernen van amorf ferromagnetisch metaal met de sarren- 00 stelling Co7Q 3Fe4 Q, dikte 14 ^um, breedte 1 mm, lengte 5 mm werden gedurende 10 minuten aan een warmtebehandeling onderworpen onder gelijktijdig aanleggen van een magneetveld met een sterkte vol- 8403595 «r 1 PEN.11.226 3 doende cm het preparaat magnetisch te verzadigen. De ene kern werd big een temperatuur van 350°c onderworpen aan een magneetveld met een sterkte van 75 kS/m. in bet vlak van de kern, loodrecht op de lengteas, cm een in-vlaks magnetische anisotropie loodrecht op de 5 lengteas te realiseren (a). De tweede kern werd bij een temperatuur van 300°C onderworpen aan een magneetveld met een sterkte van 1200 kA/m loodrecht qp het vlak van de kern, om een magnetische anisotropie loodrecht qp het. vlak van de kern te realiseren (b).

Op te merken is dat bij "vertikaal" stoken de sterkte van het aan te jg leggen magneetveld aanzienlijk groter moet zijn dan in het geval van "in-vlaks" stoken. Dit is een beduidend nadeel van het "vertikaal" stoken. De magnetische permeabiliteit als funktie van de frequentie werd berekend uit metingen van de verandering van de impedantie van cm de kernen gewikkelde spoelen. De metingen werden steeds verricht 15 in een magneetveld evenwijdig aan de lengteas van de kern. De resultaten worden getoond in de figuren 1 en 2. Duidelijk is hierin te zien de verbetering die wordt bereikt door de magnetische anisotropie-richting niet loodrecht qp het vlak van de kern te oriënteren (zoals in geval b), maar in het vlak van de kern, loodrecht op de richting 2Q van de magnetische flux (zoals in geval a). De afname van de magnetische permeabiliteit bij frequenties boven 1 MHz is te wijten aan wervelstroren. Wanneer in geval a de kernen dunner worden gemaakt dan de 14 ^um van het voorbeeld, en in het bijzonder dunner dan 10 ^um, dan blijft de permeabiliteit tot hogere frequenties hoog 25 (zie de gestippelde kurve in fig. 1). Kernen met een dikte van bijvoor-beeld 5 ^um kunnen worden verkregen door dikkere kernen te polijsten en/of te etsen. Bij kernen met een magnetische anisotropierichting loodrecht op het vlak heeft het dunner maken juist een nadelig effekt: de permeabiliteit bij hogere frequenties neemt nog sterker af.

3fl Het effekt waar de uitvinding qp berust kan op verschillende manieren in magneetkoppen toegepast worden.

Fig. 3 toont een magneetkop 1 van het sandwich-type.

Magneetkop 1 bestaat uit twee helften die ieder zijn opgebouwd uit twee substraten 2, 3, respektievelijk 4, 5, die bijvoorbeeld van glas 35 kunnen zijn, waartussen een kerndeel 6, respektievelijk 7 van amorf ferrcmagnetisch metaal is aangebracht. Tussen de kerndelen 6, 7 is een cverdrachtsspleet 8 gevormd. Om kerndeel 6 is een spoel 9 aangebracht. De dikte van de kerndelen 6, 7 is bijvoorbeeld 15 ^um bij een 8405335 ΐ -"5 ΡΗΝ.11.226 4 totale breedte w van de magneetkop 1 van 200 ^um. Qm wervelstromen te vermijden, kannen de kerndelen 6, 7 op alternatieve wijze bestaan uit een laminaat van bijvoorbeeld 3 sub-kerndelen van elk 5 ^um dikte. Van belang voor een hoge permeabiliteit en minimale verliezen in het 5 MHz-gebied is, dat de in-vlaks magnetische anisotropie in de kerndelen 6, 7 een zodanige richting heeft dat hij loodrecht staat op de richting van de magnetische flux in bedrijf. Hoe dit bij de kerndelen 6, 7 van de magneetkop 1 van fig. 3 gerealiseerd wordt, tonen fig. 4 en 5.

Tijdens de hiervoor beschreven warmtebehandeling worden de kerndelen 10 onderworpen aan een magneetveld dat wordt opgewekt door de permanente magneten 11 en 12. Permanente magneet 11 past cm de kerndelen 6, 7 heen en permanente magneet 12 past in de spoelkamer 10 (fig. 4). De kerndelen 6, 7 worden ter hoogte van de uiteinden van de magneten 11, 12 aangebracht (fig. 5).

15 De pijlen in fig. 4 en 5 geven de lokale richting van de magnetische anisotropie na de warmtebehandeling aan. De fluxweg tijdens bedrijf is schematisch met 13 aangegeven (fig. 4). Op de beschreven wijze is het dus mogelijk om in de kerndelen een in-vlaks anisotropie te induceren met een richting die lokaal loodrecht op de weg van de 2q magnetische flux staat.

Fig. 6 toont een alternatieve magneetkop 14 waarbij het eenvoudiger is can de richting van de in-vlaks magnetische anisotropie loodrecht op de weg van de magnetische flux in te stellen.

Magneetkop 14 bestaat uit twee helften die elk zijn opgebouwd 25 uit een ferriet kerndeel 15 respektievelijk 16 en een kerndeel van amorf ferromagnetisch metaal 17, respektievelijk 18. De twee helften zijn met behulp van een hechtmiddel onder vorming van een achterspleet 19 en een overdrachtsspleet 20 samengevoegd. Tijdens de hiervoor beschreven warmtebehandeling zijn de kerndelen 17 en 18 onderworpen 3Q aan een magneetveld H met een zodanige richting dat de kerndelen 17 en 18 na de warmtebehandeling een in-vlaks magnetische anisotropie vertonen met een richting zoals aangegeven net de pijlen 21 en 22.

Ook bij deze konstruktie staat dus de richting van de in-vlaks magnetische anisotropie loodrecht qp de richting van de weg van de magnetische 35 flux. Qm de magneetkop 14 te completeren, is om de kerndelen 15 en 16 heen een spoel 23 aangebracht. In bedrijf wordt een magneetband 24 langs de magneetkop 14 gevoerd teneinde een magnetische flux koppelende relatie bij de overdrachtsspleet 20 te bewerkstelligen. De kerndelen 8/ n 4 y v 0 -> % PHN.11.226 5 17, 18 van amorf metaal zijn dus evenwijdig aan het vlak van de magneetband 24.

Fig. 7a toont een magneetkop 25 met een achterjuk 26 van ferriet. Op het achterjuk 26 zijn twee poolschoenen aangebracht, die 5 elk zijn qpgebouwd uit twee substraten 27, 28 respektievelijk 29, 30 waartussen een kerndeel 31 respektievelijk 32 van amorf ferromagnetisch metaal is gevoegd. De substraten 27, 28, 29, 30, die een hoogte h van enkele tienden van een millimeter kunnen hebben, zijn bijvoorbeeld van glas. Kerndeel 31, dat evenals kerndeel 32 een dikte kan 10 hebben van bijvoorbeeld 5, 10, 15 of 20 ^um, is onderworpen geweest aan een warmtebehandeling in een magneetveld H, met een zodanige richting dat kerndeel 31 een in-vlaks magnetische anisotropie vertoont net een richting zoals aangegeven door pijl 33 (fig. 7b). De hoek tussen deze richting en de richting van de magnetische flux die in 15 bedrijf door het kerndeel 31 loopt, varieert met de plaats en neemt globaal waarden aan in het gebied van ongeveer 45° tot ongeveer 90°.

Kerndeel 32 is onderworpen geweest: aan een warmtebehandeling in een magneetveld met een zodanige richting dat kerndeel 32 een in-vlaks magnetische anisotropie vertoont net een richting zoals aangegeven 20 door pijl 34 (fig. 7c). Hiervoor geldt hetzelfde als wat bij de beschrijving van kerndeel 31 is cpgenerkt. Tijdens de fabricage is het tussen de substraten 27 en 28 gevoegde kerndeel 31 tegenover het tussen de substraten 29 en 30 gevoegde kerndeel 32 geplaatst en daarmee met behulp van een hechtmiddel verbonden onder vorming van 25 een overdrachtsspleet 35.

De magneetkop 25 wordt gecompleteerd door een om de kerndelen 31 en 32 aangebrachte spoel 36. Bij deze konstruktie zijn de kerndelen 31, 32 zodanig aangebracht, dat ze loodrecht staan ten opzichte van het vlak een in bedrijf langs de magneetkop 25 te voeren gg magneetband 37. Ten aanzien van slijtage heeft deze konstruktie voordelen ten opzichte van de in fig. 6 getoonde magneetkop.

Ten opzichte van de in fig. 3 getoonde magneetkop is de in fig. 7 getoonde magneetkop gemakkelijker te maken.

35 i C, — — - S H si O c :

Claims (4)

1. Magneetkop met een kern van magnetiseer baar materiaal om een deel waarvan een spoel is aangebracht, en met een tussen twee kem- 5 delen van amorf ferromagnetisch metaal gevormde overdrachtsspleet, met het kenmerk, dat de kerndelen van magnetisch anisotroop, amorf ferrcmagnetisch metaal zijn en een magnetische anisotroperichting hebben die in het vlak van de kerndelen ligt en een hoek y. maakt met de richting waarin magnetische flux tijdens bedrijf door de 10 kerndelen loopt.

2. Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 45° ^ 90°.

3. Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ot = 90°. 15

4. Magneetkop volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de kerndelen bestaan uit een ijzer, kobalt, boor en silicium bevattende amorfe legering. 20 25 30 35 8 4 0 3 5 f ’r'