NL8400140A - Magneetkop. - Google Patents

Description

4 ✓ m + __ ______ PH 10.906 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Magneetkop.

__________ De uitvinding heeft betrekking op een magneetkop met een kern van zachtmagnetisch materiaal met een relatief lage verzadigingsmagnetisatie, een spleet tussen twee spleetbegrenzingsvlakken in de kern, welke spleet tenminste gedeeltelijk is bekleed met zachtmagnetisch 5 materiaal met een hogere verzadigingsmagnetisatie dan het materiaal van de kern.

Een dergelijke magneetkop is békend uit de Japanse ter visie gelegde octrooiaanvrage 55-58824 (A). Bij deze magneetkop is het zacht-magnetische materiaal van de kern ferriet. Het gebruik van ferrieten, W in het bijzonder mcnokristal lijne hh-Zn-f errieten, als magnetisch kernmateriaal voor magneetkoppen geniet grote voorkeur, in het bijzonder in systemen voor magnetische registratie en weergave zoals audio- en video-bandrecorders, maar ook bij geheugens met magnetische schijven. Ferrieten hebben een hoge slijtvastheid, een relatief hoge specifieke weerstand 15 en goede magnetische eigenschappen, zoals een lage coërcitiefkracht, een grote permeabiliteit en een goede frekwentiekarakter is tiek.

Het magneetveld dat ter plaatse van de spleet door een magneetkop wordt opgewekt om informatie op een magnetisch medium te schrijven wordt beperkt door de verzadigingsmagnetisatie van het materiaal van de 20 kern van de magneetkop. Magneetkoppen voor de hedendaagse videorecorders hebben meestal een kern van Mi-Zn-ferr iet. Dit type materiaal heeft een verzadigingsmagnetisatie van ongeveer 0,5 Tesla bij kamertemperatuur.

Deze magnetisatie voldoet, ook bij tenperaturen die iets boven kamer-tenperatuur liggen, aan de eisen die het schrijven van informatie op 25 conventionele banden, zoals CrO^-banden met een coërcitiefkracht Hc van ongeveer 56 kA/m stelt.

Echter, teneinde de kwaliteit van het videaregistratieproces cp te voeren, is er een tendens an de conventionele magneetbanden door magneetbanden met een hogere coërcitiefkracht, zoals bijvoorbeeld banden 30 op basis van zuiver Fe, die een H hebben van ongeveer 80-160 kA/m, te vervangen.

Een magneetkop met een kern van zachtmagnetisch materiaal met een relatief lage verzadigingsmagnetisatie kan dergelijke banden niet 8400140 EH 10.906 2 J1 t -/$ goed beschrijven. Immers voor het beschrijven van banden met een grote coërcitiefkracht dient het magneetveld van de magneetkop ook groot te zijn, hetgeen problemen geeft doordat het magneetveld niet groter kan zijn dan de verzadigingsmagnetisatie van het materiaal van de kern.

5 Verzadigingseffecten treden het eerst op bij de randen van de spleet.

Bij de uit de genoemde Japanse octrooiaanvrage 55-58824 (A) bekende magneetkop worden verzadigingseffecten bestreden door op elk van de spleetbegrenzingsvlakken een laag aan te brengen van een materiaal dat een hogere verzadigingsmagnetisatie heeft dan het materiaal van de 10 kern. Aangezien de genoemde verzadigingseffecten bij toenemende magnetisatie van de kern het eerst optreden bij de randen van de spleet kan deze bekende magneetkop sterker worden gemagnetiseerd.

In genoemde Japanse octrooiaanvrage 55-58824 (A) wordt echter eveneens vermeld dat zich tussen de kern en een laag materiaal met een 15 hogere verzadigingsmagnetisatie dan het materiaal van de kern een kunstmatige spleet vormt. Deze kunstmatige spleet ontstaat ten gevolge van de magnetisch slecht geleidende overgangszone tussen het ferriet en de aangebrachte laag. De magneetkop heeft daardoor als het ware een hoofd-spleet en twee bij spleten. Het behoeft nauwelijks betoog dat een derge-20 lijke spleetconfiguratie in het bijzonder de weergave met een magneetkop nadelig beïnvloedt. In het bijzonder wordt de frequentiekarakteristiek van de magneetkop nadelig beïnvloed. In genoemde Japanse octrooiaanvrage 55-58824 (A) wordt getracht dit bezwaar enigszins te ondervangen door de magnetisch slecht geleidende overgangszone een onregelmatig verloop te 25 geven. Een dergelijke maatregel die, aangezien de hoofdspleet recht moet zijn en de aangebrachte lagen relatief dun moeten zijn om wervelstormen en hechtingsproblemen te vermijden, technisch moeilijk uitvoerbaar is, sorteert bovendien onvoldoende effect.

Het is het doel van de uitvinding een magneetkop aan te geven 30. waarbij de nadelige invloed van de genoemde bijspleten sterk wordt verminderd. Het is tevens een doel van de uitvinding een magneetkop aan te geven welke tot zeer hoge frequenties bruikbaar is. Voorts is een doel van de uitvinding een magneetkop aan te geven waarmee magnetisch regis-tratiemateriaal met een grote coërcitiefkracht kan worden beschreven.

35 Volgens de uitvinding heeft een magneetkop van de in de eerste alinea vermelde soort het kenmerk dat lagen zachtmagnetisch materiaal met een verschillende dikte op de spleetbegrenzingsvlakken zijn aangebracht. Hieronder wordt tevens begrepen dat op één van de spleetbe- 8400140 » * fc ( PHN 10.906 3 grenzingsvlakken een laag met een dikte nul, dus geen laag magnetisch materiaal wordt aangebracht.

De uitvinding berust op het inzicht dat bij een magneet-kbp volgens de uitvinding de fase tussen de signalen van de hoofdspleet S en de bijspleten (bijspleet) kan warden ingesteld. Deze vrijheidsgraad maakt het mogelijk de nadelige beïnvloeding van de frequentie-karakteristiék in een gekozen frequentiegebied te compenseren, waardoor onder andere het oorspronkelijke doel van de lagen materiaal met een hogere verzadigingsmagnetisatie dan het materiaal van de kern, 10 namelijk het vermijden van verzadigingseffecten, toch wordt bereikt.

Bij een magneetkop volgens de uitvinding bevindt zich in het bijzonder tussen de kern en de laag zacht magnetisch materiaal opeen spleetbegrenzingsvlak een zone welke magnetisch slecht geleidt.

Een dergelijke zone vormt een kunstmatige spleet zoals reeds eerder is 15 vermeld.

Een dergelijke slecht magnetisch geleidende zone kan warden gevormd daar een tussenlaag welke dient voor de hechting van de laag zachtmagnetisch materiaal op het materiaal van de kern. Een dergelijke tussenlaag blijkt vaak nodig te zijn omdat dé hechting van , 20 geschikte zachtmagnetische materialen op bijvoorbeeld een oxydisch materiaal als ferriet vaak slecht is.

Bij een bijzondere uitvoeringsvorm van een magneetkop volgens de uitvinding ligt de verhouding van de dikten van de lagen zachtmagnetisch materiaal op de beide spleetbegrenzingsvlakken tussen 25 1,15 en 2.

Bij een andere bijzondere uitvoeringsvorm .van een magneetkop volgens de uitvinding is op slechts één spleetbegrenzingsvlak een laag zachtmagnetisch materiaal aangebracht.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van 30 bijgaande tekening waarvan: figuur 1 een magneetkop volgens de uitvinding voorstelt, figuur 2 schematisch de spleetbreedten en laagdikten in het spleetgebied weergeeft, en de figuren 3-12 een aantal frequenti ekarakteristieken 35 van magneetkoppen met verschillende spleetoonfiguraties weergeven.

Figuur 1 toont een magneetkop 1 met een magneetkem 2 die wordt gevormd door twee kerndelen 3 en 4. De kerndelen 3 en 4 bestaan uit een materiaal met een relatief lage verzadigingsmagnetisatie, 8400140 PHN 10.906 4 • *: .

hier ferriet en in het bijzonder éênkristallijn Mh-Zn-ferriet en zijn in de gebieden 5 en 6 met een hechtmateriaal (bijvoorbeeld glas) aan elkaar gehecht. De dikte van de laag hechtmateriaal in het gebied 6 bepaalt de dikte van de overdrachtsspleet 13 in de registratierichting.

5 Het registratiemedium is als een magneetband 7 weergegeven. Voorts is de magneetkern 2 van een wikkelopening 8 voorzien. Het schrijven en lezen met de magneetkop 1 geschiedt op bekende wijze met behulp van spoel 9 en inrichting 10..

In het gebied 6 zijn de kerndelen 3 en 4 voorzien van 10 lagen 11 en 12 van zachtmagnetisch materiaal met een hogere verzadigings-magnetisatie dan het materiaal van de kern. De overdrachtsspleet 13 bevindt zich tussen de lagen 11 en 12. De lagen 11 en 12 dienen op bekende wijze cm verzadigingseffecten in de magneetkop 2, die het eerst optreden bij de spleet 13, te vermijden, althans pas bij hogere veld-15 sterkten te laten optreden. De lagen 11 en 12 bestaan bijvoorbeeld uit opgesputterde lagen van een Fe-Al-Si-legering genoemd "Sendust" met 83,2 % Fe, 6,2% Al en 10,6% Si (gewichtsprocenten) of uit amorfe metaallegeringen als Co7Q Fe5 B^Q SiT5 of Co71 Mn? B14 Sig (indices geven atoomprocenten).

20 In figuur 2 is de configuratie van de overdrachtsspleet 13, de lagen 11 en 12 en de kerndelen 3 en 4 in het gebied 6 schematisch weergegeven. Tussen de lagen 11 en 12 en de kerndelen 3 en 4 respectievelijk bevinden zich overgangsgebieden 14 en 15 welke niet magnetisch zijn. Deze vormen als het ware kunstmatige spleten welke, zoals reeds 25 werd vermeld, de frequentiekarakteristiek. van de magneetkop 2 nadelig beïnvloeden. De overgangsgebieden 14 en 15 kunnen ook worden gevormd door tussenlagen van bijvoorbeeld-glas of titaan welke dienen voor een betere hechting van de lagen 11 en 12 pp de kerndelen 3 en 4. De dikten van de verschillende lagen en spleten zijn in figuur 2 aangegeven 30 met , P^, G, P2 en G2· Bij bekende magneetkpppen · zijn de lagen 11 en 12 even dik en is dus P^ = P2> Bij een magneetkop volgens de uitvinding is P1 f P2·

De figuren 3-12 dienen ter illustratie van de invloed van het variëren van P2 ten opzichte van P,j. Voor alle figuren 3-12 35 geldt dat G = 0,3 yum, G,j = 0,04 ^um, G2 = 0,04 ^um, P^ = 1 ^um.

De kqp-bandsnelheid is 3,14 ιη/s. De band heeft een hoge coercitief-kracht H = 115 kA/m. Langs de horizontale as is de frequentie lineair uitgezet van 0 tot 8 MHz. Langs de verticale as is de inductiespanning 8400140 » • I, λ ' * PHN 10.906 5 van de magneetkqp 2 In dB uitgezet. Naderend naar nul MHz wordt de induc±iespannlng uiteraard nul. De grafiek geeft de frequentiekarakteristiek van de magneetkqp 1 bij een bij een optimaal ingeschreven band weer.

5 In figuur 3 is P2 = =1,0 ^um. De frequentie- karakteristiek vertoont duidelijk een zeer onregelmatig verloop dat zeer moeilijk is te ocnpenseren met filters.

In figuur 4 is = 1,1 en = 1,0 ^um. Ook bij deze warde var> P-, ls de frequentteterakterlstl^k nog zeer onregelmatig.

10 In figuur 5, bij P2 = 1,2 en P1 = 1,0 ^um, begint de frequentiekarakteristiek reeds redelijk vlak te werden.

in fieuor 6 is P2 - 1.25 en P, = 1,0/Um. Htór is de frequentiekarakteristiek over het gehele getoonde gebied optimaal geëgaliseerd.

15 In figuur 7, bij P2 = 1,3 en P^ =1,0 ^um is de frequen tiekarakteristiek zeer acceptabel.

In figuur 8, bij P2 = 1,4 en P1 = 1,0 ^um treedt bij ca. 7 ïfiz weer een dip op ln de frequentiekarakteristiek.

In figuur 9, bij P2 = 1,5 en P1 =1,0 ^um begint de 20 frequentiekarakteristiek wat ongelijkmatiger te verlopen.

In figuur 10 bij P2 = 1,6 ^um en P^ =1,0 ^um ei figuur 11 bij P2 * 1,7 ^um en P^ = 1,0 ^um is de frequentiekarakteristiek bij hoger frequenties ongelijkmatig, maar de lagere frequenties worden goed geccnpenseerd.

25 Uit de figuren 3-11 blijkt dat, bij de gegeven waarden van , G2, G en P^ de verhouding Pj/P-j voorkeur zou moeten liggen tussen 1,15 en 1,35. Deze verhouding is echter behalve van het weer te geven ffequentiegebied ook enigszins afhankelijk van G^, G2, G en P^ en zal voor elk ontwerp van een magneetkqp geoptimaliseerd moeten 30 worden.

Zou het weer te geven frequentiegébied slechts tot 3,5 Mïz lopen, dan behoeven slechts de eerste twee dips te worden ge-oapenseerd. De cptimle verhouding P./P, ligt dan tussen 1,5 en 2,0 zoals uit de figuren 10 en 11 kan worden afgeleid. Het deel van de 35 frequentiekarakteristiek dat wordt rechtgetrokken blijkt volgens de figuren 3-11 naar lagere frequenties te verschuiven als de verhouding P2/P1 groter wordt. De optimale verhouding blijkt tevens groter te warden als de laagdikte P^ kleiner wordt, omdat de pieken en dalai 8400140 ΕΗΝ 10.906 6 « ί’ „ * » . dan op een evenredig grotere frequentieafstand van elkaar komen te liggen. Dat wil zeggen dat bij kleinere laagdikten en een weer te geven frequentiegebied dat onveranderd4-8MHz is, slechts de eerste dip(s) behoeft (behoeven) te worden gecompenseerd. De optimale verhouding 5 ligt derhalve tussen 1,15 en 2.

Figuur 12 geeft de frequentiekarakteristiék weer bij ?2 = 0. Dat wil zeggen dat op slechts één van de beide kerndelen 3 en 4 een laag magnetisch materiaal met een hogere verzadigings-magnetisatie dan ferriet is aangebracht. Het voordeel van minder ver-10 zadigingseffecten wordt dan gedeeltelijk prijsgegeven maar er wordt zoals uit figuur 12 blijkt een alleszins acceptabele frequentiekarakteristiék verkregen vergeleken met figuur 3.

Tenslotte kan neg warden opgemerkt dat uit experimenten is gebleken dat de dikste laag (indien slechts één laag is aange-15 bracht dan de enige laag) het beste kan worden aangébracht aan die zijde van de spleet waar de band de spleet verlaat.

20 25 30 35 .84 00 1 4 0

Claims (5)

1. Magneetkop meteenkem van zachtmagnetisch materiaal met een relatief lage verzadigingsmagnetisatie, een spleet tussen . twee spleetbegrenzingsvlakken in de kern, welke spleet tenminste gedeeltelijk is bekleed met zachtmagnetisch materiaal met een hogere 5 verzadigingsraagnetisatie dan het materiaal van de kern, met het kenmerk, dat lagen zachtmagnetisch materiaal met een verschillende dikte op de spleetbegrenzingsvlakken zijn aangebracht.

2. Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat zich tussen de kern en een laag zachtmagnetisch materiaal op een spleet- 10 begrenzingsvlak een zone bevindt welke magnetisch slecht geleidt.

3. Magneetkop volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de magnetisch slecht geleidende zone een tussenlaag is welke dient voor de hechting van de laag zachtmagnetisch materiaal op het materiaal van de kern.

4. Magneetkop volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de verhouding van de dikten van de lagen zachtmagnetisch materiaal op de beide spleetbegrenzingsvlakken ligt tussen 1,15 en 2.

5. Magneetkop volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat op slechts één spleetbegrenzingsvlak een laag zachtmagnetisch 20 materiaal is aangehracht. 25 30 35 8400140