RU2093904C1

RU2093904C1 - Ferrite magnetic head

Info

Publication number: RU2093904C1
Application number: RU94027518A
Authority: RU
Inventors: В.В. Люкшин; А.Д. Смирнов
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Домен"
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1997-10-20
Also published as: RU94027518A

Abstract

FIELD: magnetic recording equipment. SUBSTANCE: device has first and second half cores which are made from ferrite and are located along movement of magnetic head with respect to magnetic recording carrier. First half core has winding hole. In addition device has winding. Angle between plane of working gap in second half core and tangent to working space of magnetic head which runs through line of working gap is greater than right angle. EFFECT: decreased magnetic saturation of magnetic head core near writing edge of working gap, increased efficiency of recording , increased efficiency of recording field gradient, possibility to use high coercion carriers which store both video and audio information, simplified design, decreased cost. 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике магнитной записи, в частности к ферритовым магнитным головкам (МГ) для записи воспроизведения изображения, а также универсальным звуковым МГ. The invention relates to techniques for magnetic recording, in particular to ferrite magnetic heads (MG) for recording image reproduction, as well as universal sound MG.

С появлением высококоэрцитивных носителей записи актуальным вопросом конструирования МГ видео и звука стало повышение эффективности записи, так как для промагничивания таких носителей необходимы более высокое значение поля намагничивания и соответственно большие значения магнитных потоков в сердечнике МГ. Известные же ферритовые МГ не удовлетворяют этим требованиям. Для решения этой проблемы на практике широкое применение получили комбинированные МГ типа MIG (металл в зазоре), обеспечивающие высокую эффективность записи благодаря сочетанию высокоиндукционного (магнитный металлический сплав) и высокопроницаемого (феррит) материалов. Такие МГ, однако, весьма сложны в изготовлении. With the advent of highly coercive recording media, the urgent issue of constructing MG video and sound has been to increase the recording efficiency, since magnetization of such carriers requires a higher value of the magnetization field and, correspondingly, higher values of magnetic fluxes in the core of the MG. Well-known ferrite MGs do not satisfy these requirements. To solve this problem, in practice, combined MIGs of the MIG type (metal in the gap), which provide high recording efficiency due to the combination of highly induction (magnetic metal alloy) and highly permeable (ferrite) materials, are widely used. Such MGs, however, are very difficult to manufacture.

Известна ферритовая МГ, содержащая первый и второй по ходу движения МГ относительно магнитного носителя полусердечники из феррита, скрепленные друг с другом с образованием немагнитного рабочего зазора, моточное окно, выполненное во втором сердечнике, и обмотку [1] Недостаток данной МГ низкая эффективность записи из-за высокой степени насыщения сердечника вблизи записывающей кромки, что не позволяет эффективно использовать эту МГ для работы с высококоэрцитивными носителями. Known ferrite MG, containing the first and second along the MG relative to the magnetic carrier, ferrite half-hearts bonded to each other with the formation of a non-magnetic working gap, a winding window made in the second core, and a winding [1] The disadvantage of this MG is the low recording efficiency due to due to the high degree of saturation of the core near the recording edge, which does not allow the effective use of this MG for working with highly coercive carriers.

Известна также ферритовая МГ, содержащая первый и второй по ходу движения МГ относительно магнитного носителя полусердечники из феррита, скрепленные друг с другом с образованием немагнитного рабочего зазора, моточное окно, выполненное в обоих полусердечниках, и обмотку [2] Эта МГ имеет тот же недостаток, что и МГ по изобретению [1]
Наиболее близкой к предлагаемой является ферритовая МГ, которая содержит первый и второй по ходу движения МГ относительно магнитного носителя полусердечники из феррита, скрепленные друг с другом с образованием немагнитного рабочего зазора, моточное окно, выполненное в первом полусердечнике, и обмотку [3] Эта МГ обладает более высокой эффективностью записи в сравнении с головками [1,2] благодаря расположению моточного окна в первом по ходу движения головки относительно магнитного носителя сердечнике, что снижает отрицательный эффект, связанный с насыщением записывающей кромки. Однако при работе с высококоэрцитивными магнитными носителями (> 900 Э) и в этой МГ имеет мест магнитное насыщение сердечника вблизи записывающей кромки рабочего зазора. Такое насыщение приводит к ухудшению градиента магнитного поля в области рабочего зазора уже при малых токах, что снижает эффективность записи.Also known is a ferrite MG containing the first and second along the MG with respect to the magnetic carrier, ferrite half-hearts bonded to each other with the formation of a non-magnetic working gap, a winding window made in both half-hearts, and a winding [2] This MG has the same drawback, as MG according to the invention [1]
Closest to the proposed ferrite MG, which contains the first and second along the MG relative to the magnetic carrier, ferrite half-cores fastened to each other with the formation of a non-magnetic working gap, a winding window made in the first half-cord, and a winding [3] This MG has higher recording efficiency compared to the heads [1,2] due to the location of the winding window in the first core in the direction of travel of the head relative to the magnetic carrier, which reduces the negative effect due to anny saturating the recording edge. However, when working with highly coercive magnetic carriers (> 900 Oe) and in this MG magnetic saturation of the core occurs near the recording edge of the working gap. Such saturation leads to a deterioration of the magnetic field gradient in the region of the working gap even at low currents, which reduces the recording efficiency.

Задачей заявляемого изобретения является снижение степени магнитного насыщения сердечника вблизи записывающей кромки рабочего зазора. The task of the invention is to reduce the degree of magnetic saturation of the core near the recording edge of the working gap.

Эта задача решается тем, что в ферритовой МГ, содержащей первый и второй по ходу движения МГ относительно магнитного носителя полусердечники из феррита, скрепленные друг с другом с образованием немагнитного рабочего зазора, моточное окно, выполненное в первом полусердечнике, и обмотку, плоскость рабочего зазора образует во втором полусердечнике угол более 90^o с касательной к рабочей поверхности головки плоскостью, проходящей через линию рабочего зазора.This problem is solved in that in a ferrite MG containing the first and second along the MG relative to the magnetic carrier, ferrite half-cores fastened to each other with the formation of a non-magnetic working gap, a winding window made in the first half-core, and a winding, the working gap plane forms in the second hemisphere, an angle of more than 90 ^o with a plane tangent to the working surface of the head passing through the line of the working gap.

Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности записи и увеличении эффективности градиента поля записи благодаря снижению степени магнитного насыщения сердечника вблизи записывающей кромки зазора. В результате заявляемая конструкция обеспечивает возможность работы ферритовых МГ с высококоэрцитивными носителями при записи и воспроизведении как видео-, так и аудиоинформации. При этом МГ предлагаемой конструкции проще и дешевле в изготовлении, чем нашедшие широкое распространение МГ типа MIG, сандвич и других известных конструкций. The technical result of the invention is to increase the recording efficiency and increase the efficiency of the gradient of the recording field by reducing the degree of magnetic saturation of the core near the recording edge of the gap. As a result, the claimed design provides the ability to work ferrite MG with highly coercive media during recording and playback of both video and audio information. At the same time, the MG of the proposed design is simpler and cheaper to manufacture than the widely distributed MGs of the MIG type, sandwich and other well-known designs.

Достижение указанного технического результата можно объяснить следующим образом. Как известно [4] конструктивным элементом МГ, определяющим качество записи, является вторая по ходу движения головки относительно носителя кромка зазора. The achievement of the specified technical result can be explained as follows. As is known [4], the MG constructive element that determines the recording quality is the second edge of the gap in the direction of travel of the head relative to the carrier.

В МГ по изобретениям 1,2 записывающая кромка зазора расположена в полусердечнике с моточным окном. В этом случае область сердечника, примыкающая к рабочему зазору, характеризуется малой площадью поперечного сечения нормального направлению распространения магнитного потока. Это приводит к насыщению материала записывающей кромки уже при малых токах записи. In the MG of inventions 1,2, the recording edge of the gap is located in the half-core with a winding window. In this case, the core region adjacent to the working gap is characterized by a small cross-sectional area normal to the direction of propagation of the magnetic flux. This leads to saturation of the material of the recording edge even at low recording currents.

В МГ по изобретению [3] сердечник расположен так, что записывающая кромка находится в полусердечнике без моточного окна. Это обеспечивает большую, чем в предыдущем случае, площадь магнитопровода, перпендикулярную направлению распространения магнитного потока, поэтому насыщение (уменьшение градиента магнитного поля) происходит при более высоких, чем в [1, 2] значениях магнитного потока. Тем не менее, эффект насыщения все же проявляется при работе на магнитных носителях с повышенной коэрцитивностью и особенно на высококоэрцитивных носителях. In the MG according to the invention [3], the core is located so that the recording edge is in the half-core without a winding window. This provides a larger than in the previous case, the area of the magnetic circuit perpendicular to the direction of propagation of the magnetic flux, therefore, saturation (reduction of the magnetic field gradient) occurs at higher magnetic flux values than in [1, 2]. Nevertheless, the saturation effect is still manifested when working on magnetic media with increased coercivity and especially on highly coercive media.

Преимущество предлагаемой конструкции МГ в сравнении с прототипом состоит в повышении эффективности записи и определяется следующими факторами: увеличением площади поперечного сечения записывающей кромки и в направлении распространения магнитного потока и, следовательно, повышением значения магнитного потока, при котором проявляется насыщение. The advantage of the proposed MG design in comparison with the prototype is to increase the recording efficiency and is determined by the following factors: an increase in the cross-sectional area of the recording edge and in the direction of propagation of the magnetic flux and, therefore, an increase in the magnetic flux at which saturation is manifested.

Это обеспечивается соответствующим конструктивным исполнением сердечника, а именно величина угла между плоскостью зазора во втором полусердечнике и касательной к рабочей поверхности головки плоскости в точке рабочего зазора составляет более 90^o.This is ensured by the corresponding design of the core, namely, the angle between the plane of the gap in the second half-core and tangent to the working surface of the head of the plane at the point of the working gap is more than 90 ^o .

Кроме того, такое расположение рабочего зазора делает более резким спад напряженности магнитного поля от максимума к минимуму по ходу движения (в области рабочий зазор записывающая кромка). Это, в свою очередь, обеспечивает большую величину остаточной намагниченности на ленте и, следовательно, больший выходной сигнал. In addition, this arrangement of the working gap makes the decrease in the magnetic field strength from a maximum to a minimum in the direction of travel sharper (in the region of the working gap is a recording edge). This, in turn, provides a large value of the residual magnetization on the tape and, therefore, a larger output signal.

Сущность изобретения иллюстрируется фиг.1 а, б, где условно показана конструкция известной (1а [3]) и предлагаемой (1б) магнитной головки, и фиг. 2 а и б, поясняющих эффект увеличения градиента поля записи. The invention is illustrated in FIGS. 1 a, b, where the construction of the known (1a [3]) and proposed (1b) magnetic head is conventionally shown, and FIG. 2 a and b, explaining the effect of increasing the gradient of the recording field.

Известная МГ (3) (рис. 1а) содержит первый [1] и второй [2] по ходу движения МГ относительно магнитного носителя 3 полусердечники, моточное окно 4, обмотку 5 и рабочий зазор 6. Направление движения МГ относительно магнитного носителя 3 показано стрелкой А. Магнитный поток, индуцируемый током, обозначен Ф_с, угол между плоскостью рабочего зазора и касательной к рабочей поверхности головки плоскостью, проходящей через линию рабочего зазора, α
Предлагаемая МГ (фиг. 1б), как и известная, содержит первый [1] и второй [2] по ходу движения МГ относительно магнитного носителя 3, полусердечники, моточное окно 4 и обмотку 5 и рабочий зазор 6. В отличие от известной МГ здесь угол a > 90^o.Known MG (3) (Fig. 1a) contains the first [1] and second [2] along the MG relative to the magnetic carrier 3 half-cores, winding window 4, winding 5 and working clearance 6. The direction of movement of the MG relative to magnetic carrier 3 is shown by an arrow A. The current-induced magnetic flux is denoted by Ф _с , the angle between the plane of the working gap and the plane tangent to the working surface of the head passing through the line of the working gap, α
The proposed MG (Fig. 1b), as well as the known one, contains the first [1] and second [2] along the MG along the magnetic carrier 3, half-cores, winding window 4 and winding 5 and working gap 6. In contrast to the known MG, here angle a> 90 ^o .

Магнитная головка работает следующим образом. The magnetic head operates as follows.

В процессе записи в обмотку 5 подается ток записи, который индуцирует в сердечнике магнитный поток Ф_с. Магнитный поток вследствие малого магнитного сопротивления сердечника

μ магнитная проницаемость сердечника, S площадь поперечного сечения сердечника, l средняя длина магнитной силовой линии в сердечнике (распространяется по сердечнику) m ≃ 500 В области рабочего зазора 6 (фиг. 1 б, фиг. 2 б) вследствие большего магнитного сопротивления ( μ 1 у материала рабочего зазора) часть магнитного потока выходит за границы сердечника, образуя так называемое поле рассеяния. Количественно такое поле можно охарактеризовать его напряженностью

В свою очередь, Н_р можно разложить на две составляющие

(вдоль движения) и H_y перпендикулярно ему. Запись на носитель производит составляющая

которая, если не наблюдается эффект насыщения, пропорциональная току записи. Качество записи определяется величиной H_x. Чем выше H_x, тем глубже промагничивается носитель и тем больше остаточная намагниченность носителя J_r. Вследствие большей площади поперечного сечения (S₂ > S₁) насыщение (фиг. 1б) записывающей кромки наступает при больших токах и головка работает более эффективно по сравнению с известным решением.During the recording process, a recording current is supplied to the winding 5, which induces a magnetic flux Φ _s in the core. Magnetic flux due to low core magnetic resistance

μ is the magnetic permeability of the core, S is the cross-sectional area of the core, l is the average length of the magnetic field line in the core (propagates along the core) m ≃ 500 In the area of the working gap 6 (Fig. 1 b, Fig. 2 b) due to the greater magnetic resistance (μ 1 in the material of the working gap) part of the magnetic flux extends beyond the boundaries of the core, forming the so-called scattering field. Quantitatively, such a field can be characterized by its intensity

In turn, H _p can be decomposed into two components

(along the movement) and H _y perpendicular to it. Recording to the media produces a component

which, if there is no saturation effect proportional to the recording current. The recording quality is determined by the value of H _x . The higher H _x , the deeper the carrier is magnetized and the greater the residual magnetization of the carrier J _r . Due to the larger cross-sectional area (S ₂ > S ₁ ), the saturation (Fig. 1b) of the recording edge occurs at high currents and the head is more efficient than the known solution.

Кроме того, для записи очень важен градиент магнитного поля записи, т.е. говоря другими словами, степень снижения напряженности магнитного поля в направлении перемещения носителя. Чем выше спад магнитного поля, тем больше остаточная намагниченность носителя, так как в этом случае носитель не подвергается воздействию постепенно снижающегося магнитного поля (постепенному размагничиванию подобно тому, как это происходит в известном решении) рис.2а

Спад магнитного поля благодаря наклонному зазору в головке по предлагаемому решению происходит очень быстро (ΔH₂/ΔX₂ > ΔH₁/ΔX₁> (см. фиг. 2б), поэтому носитель не успевает размагнититься так, как в первом случае.In addition, the gradient of the recording magnetic field is very important for recording, i.e. in other words, the degree of decrease in the magnetic field in the direction of movement of the carrier. The higher the decrease in the magnetic field, the greater the residual magnetization of the carrier, since in this case the carrier is not exposed to a gradually decreasing magnetic field (gradual demagnetization similar to that in the known solution) Fig. 2a

The decrease in the magnetic field due to the inclined gap in the head according to the proposed solution occurs very quickly (ΔH ₂ / ΔX ₂ > ΔH ₁ / ΔX ₁ > (see Fig. 2b), so the carrier does not have time to demagnetize as in the first case.

Для проверки преимущества предлагаемого конструктивного решения по сравнению с известным (3) были изготовлены по 20 образцов тех и других ферритовых магнитных видеоголовок. В качестве материала сердечников использовался монокристалл марганец-цинкового феррита с повышенной ( > 5000 Гс) индукцией насыщения. Кристаллографическая ориентация сердечников: (110) (111) (211) соответственно плоскость сердечника, плоскость зазора, касательная плоскость к рабочей поверхности. Такая ориентация обеспечивает получение наибольшего выходного сигнала при прочих равных условиях. Размеры сердечников 2х2х0,17 мм, длина рабочего зазора 76+5 мкм, ширина зазора 0,32+0,02 мкм, индуктивность головок на 4 МГц 2+0,2 мкГ, количество витков 15. В головках по предлагаемому решению угол, образуемый плоскостью рабочего зазора и плоскостью касательной к рабочей поверхности головки во втором полусердечнике, составлял 100^o.To test the advantages of the proposed constructive solution in comparison with the well-known (3), 20 samples of both ferrite magnetic video heads were made. A single crystal of manganese-zinc ferrite with increased (> 5000 G) saturation induction was used as the core material. The crystallographic orientation of the cores: (110) (111) (211), respectively, the plane of the core, the plane of the gap, the tangent plane to the working surface. This orientation provides the highest output, all other things being equal. The dimensions of the cores are 2x2x0.17 mm, the length of the working gap is 76 + 5 μm, the width of the gap is 0.32 + 0.02 μm, the inductance of the heads at 4 MHz is 2 + 0.2 μG, the number of turns is 15. In the heads according to the proposed solution, the angle formed the plane of the working gap and the plane tangent to the working surface of the head in the second hemisphere, was 100 ^o .

Испытания проводили на оксидной (H_c 720 Э) и металлизированной (H_c 1500 Э) лентах путем измерения выходного сигнала на частоте 5 МГц при скорости головка-лента 4,85 м/с. Одновременно испытывали видеоголовку типа "Betacam SP" (фирмы "Sony") с напыленным в области зазора сендастом. Результаты измерений приведены в таблице. За нулевой уровень приняты значения ЭДС воспроизведения головки по известному решению на оксидном носителе с H_c 720 Э.The tests were carried out on oxide (H _c 720 Oe) and metallized (H _c 1500 Oe) tapes by measuring the output signal at a frequency of 5 MHz at a head-tape speed of 4.85 m / s. At the same time, a Betacam SP type head (Sony company) was tested with a sandast sprayed in the gap region. The measurement results are shown in the table. For the zero level, the values of the emf of the head reproduction according to the known solution on an oxide carrier with H _c 720 Oe are taken.

Как следует из табл. предлагаемая МГ превосходит известную и не уступает по своим параметрам МГ видео типа MIG. Это особенно важно, т.к. предлагаемый вариант существенно проще в изготовлении, чем МГ типа MIC. As follows from the table. the proposed MG is superior to the well-known and not inferior in its parameters MG video type MIG. This is especially important because the proposed option is significantly easier to manufacture than MG type MIC.

Claims

Ferrite magnetic head containing first and second along the head relative to the magnetic carrier ferrite half-cores fastened to each other with the formation of a non-magnetic working gap, a winding window made in the first half-cord, and a winding, characterized in that the plane of the working gap in the second half-cord located at an angle of more than 90 ^o to the plane tangent to the working surface of the head and passing through the line of the working gap.