DE1931003C3 - Magnetkopf für ein Magnetspeichergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetkopf für ein Magnetspeichergerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspniches. Sie betrifft ferner einen Magnetkopf für ein Magnetspeichergeräi nach dem Gattungsbegriff des Nebenanspruchs.

Ein Magnetkopf nach der Gattung des Hauptanspruchs ist bekannt aus der US-PS 28 50 582. Der dort offenbarte Magnetkopf ist aus dünnen magnetischen Schichten unter Zwischenlage sehr dünner abriebfester Schichten aufgebaut, wobei die Ebenen der Schichten sowohl senkrecht zu dem Arbeitsspalt als auch senkrecht zu der Ebene des über die Kopfspiegelfläche der Polschuhe am Arbeitsspalt vorbeibewegten Informationsträgers stehen. Der Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß nach längerem Gebrauch der Magnetkopf die weicheren magnetischen Schichten in der Nähe des Arbeitsspaltes von dem Magnetband abrasiv abgetragen v/erden, während die verschleißfesteren Lagen zwischen den weichmagnetischen Schichten dem Verschleiß langer widerstehen. Da die Schichten sich in der Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Magnetbandes erstrecken, tritt dann ein sehr unerwünschter Messereffekt auf, wobei bei wiederholter Benutzung eines Magnetbandes immer die gleichen Bahnen des Magnetbandes mit den verschleißfesten, dünnen Schichten in Berührung kommen, so daß hier Verformungen und Verschleiß an den oft sehr wertvollen Magnetbändern auftritt.

Eine andere Ausführungsform des bekannten Magnetkopfes vermeidet diesen Nachteil, da jedoch die verschleißfesten Schichten oarallel zum ArbeitssDalt angeordnet sind, können die weichmagnetischen Schichten des Magnetkopfes nicht in der gewünschten Weise lamelliert unter Zwischenschaltung verschleißfester Lagen aufgebaut werden, da hierdurch der magnetische Fluß am Arbeitsspalt unterbrochen wird. Für die Aufnahme und Wiedergabe breitbandiger Signale, wie sie beispielsweise in der Technik der Speicherung von Fernsehsignalen auftreten, ist der bekannte Magnetkopf ungeeignet.

Aus der GB-PS 7 76 348 ist ferner eine Magnetkopfanordnung bekannt, bei der die Kopfspiegelflächen der Polschuhe zum Zweck der Verschleißminderung teilweise aus einem magnetisch inaktiven Material, wie Saphir oder Wolframkarbid besteht. Nach längerer Gebrauchsdauer tritt jedoch im Bereich des Arbeitsspaltes an den weichmagnetischen Kopfspiegelteilen Abnutzung auf, so daß das Magnetband schließlich mit Abstand darüber hingleitet. Hierdurch verschlechtert sich infolge der Abstandsdämpfung insbesondere die Aufzeichnung hoher Frequenzen.

Schließlich ist in der Schrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol. 7, Nr. 4, Sept. 1964, Seite 333 ein Magnetkopf beschrieben, dessen Kopfspiegelfläche vollständig mit einem nicht ferromagnetischen Überzug versehen ist. Hier tritt der Nachteil der Abstandsdämpfung mit der Folge der verschlechterten Aufzeichnung hoher und höchster Frequenzen von Beginn der Verwendung an au/

Bekannt ist weiter die Verwendung von Ferrit als magnetischem Werkstoff für den Magnetkopf. Magnetköpfe dieser Art eignen sich mit den zur Zeit zur Verfugung stehenden Ferriten jedoch nur für Magnetspeichergeräte mit kleinen relativen Geschwindigkeiten zwischen diesen und dem Informationsträger, wie z. B. Tonband-Heimgeräte. Bei größeren Geschwindigkeiten können sehr leicht örtliche Erhitzungen auftreten, die zum Ausbröckeh des Ferritkörpers am Spalt des Magnetkopfes führen.

Auch werden Magnetköpfe verwendet, bei denen nur die Polschuhe — auf Ferrit-Ma?;netkörpern — oder auch die ganzen Magnetkörper aus einer weichmagnetischen Legierung, wie z. B. Fe-Al-Si bestehen.

Diesen letztgenannten Magnetköpfen ist jedoch gemeinsam, daß die Spalttiefe — bedingt durch den großen Abrieb — verhältnismäßig groß gewählt werden muß, um eine noch tragbare Lebensdauer zu erzielen (> 100 Std.).

Je größer die Spalttiefe ist, um so kleiner wird der Teil des magnetischen Flußes, der bei der Aufnahme durch die ferromagnetische Schicht des Informationsträgers fließt, gegenüber dem Teil, der direkt zwischen den Pols^huhen fließt. Dies bedeutet, daß mit zunehmender Spalttiefe ein immer größer werdender verzerrungsarmer Aufsprechstrom mit steigendem Schaltungsaufwand erforderlich ist. Die Herzeit verwendeten Magnetköpfe sind also, mit Rücksicht auf die Lebensdauer, ein Kompromiß zu Ungunsten des elektrischen Aufwandes.

Bei der Wiedergabe sind die Verhältnisse noch ungünstiger, da nur ein kleiner Teil der magnetischen Energie des Informationsträgeis durch die Spule fließt. Damit wird die induzierte Spannung niedrig und der Störabstand klein.

Die Erfindung geht demgemäß von der Aufgabe aus, einen Magnetkopf nach dem Gattungsbegriff anzugeben, bei dem trotz wechselweiser Anordnung ferromagnetischer und abriebfester Zonen der magnetische Fluß innerhalb des geschlossenen magnetischen Kreises nicht unterbrochen wird und der Informationsträger in

innigem Kontakt mit den ferromagnetischen Schichten der Kopfspiegelfläche gelangt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Mitteln des Kennzeichens der Patentansprüche.

Der Magnetkopf nach der Erfindung zeichnet sich vor allem durch günstiges Frequenzverhalten infolge geringer Abstandsdämpfung sowie durch ein gutes Abriebverhalten und hohen Nutzstrom bei der Wiedergabe infolge geringem magnetischem Widerstand im magnetischen Kreis aus. Auch vermeidet er Beschädigungen des Magnetbandes, die sich aus ungleichmäßiger Abnutzung weichmagnetischer und abriebfester Schichten ergeben.

Die Erfindung wird anhand der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert, wo- <5 bei nur die für die Erfindung notwendigen Teile dargestellt sind. In den Figuren vorkommende gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

Fig.? die prinzipielle Darstellung eines Magnetkopfes mit Informationsträger;

F i g. 2a als Ausführungsbeispiel einen Teil des erfindungsgemäßen Magnetkopfes in vergrößertem Maßstab in Schnittdarstellung mit Schnitt senkrecht zum Informationsträger;

F i g. 2b den Magnetkopf nach F i g. 2a mit Schnitt *5 parallel zum Informationsträger;

F i g. 3a einen Polschuh eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes in gleicher Darstellung wie F i g. 2a in abermals vergrößertem Maßstab;

F i g. 3b in Schnittdarstellung die Kopfspiegelfläche des Polschuhs nach F i g. 3a entlang der Linie C-C;

F i g. 4a den Polschuh eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes analog F i g. 3a, jedoch spiegelbildlich zum Arbeitsspalt;

Fig.4b die Kopfspiegelfläche des Polschuhs im Schnitt entlang der Linie C-Cnach F i g. 4a.

F i g. 1 zeigt die prinzipielle Darstellung eines Magnetkopfes 1 mit Magnetkern 2, Arbeitsspalt 3, Spule 4 und deren Klemmen 5 sowie dem Informationsträger 4c 6. beispielsweise einem Magnetband, bestehend aus dem Schichtträger 7 und der ferromagnetischen Schicht 8. Bei der Aufnahme erzeugen der Spule 4 an den Klemmen 5 zugeführte Signale im Arbeitsspalt 3 magnetische Felder. Die Menge der am Arbeitsspalt 3 austretenden Kraftlinien, die die ferromagnetische Schicht 8 des Informationsträgers € beeinflussen, hängt neben der Größe des Signals von der Spaltbreite Sund der Spalttiefe Hab. Der Spaltbreite S sind fertigungsgemäß und von den Frequenzen der zu übertragenden Signale her Grenzen gesetzt. Je kleiner die Spalttiefe H ist, um so günstiger wird das Verhältnis der zwischen den Pols'ihuhen des Arbeitsspaltes 3 verlaufenden Kraftlinien und den am Arbeitsspalt 3 austretenden nutzbaren Kraftlinien, und um so kleiner wird auch der von der Spule 4 benötigte Strom. Mit Rücksicht auf eine trotz des großen Abriebs noch wirtschaftliche Lebensdauer des Magnetkopfes sind derzeit Spalttiefen Hvon ungefähr 50 μίτι üblich. Diese Spalttiefe verlangt jedoch einen verhältnismäßig großen Aufsprechstrom in der Spule 4, der sich nur mit erheblichem Aufwand verzerfungsärm erzeugen läßt.

Bei der Wiedergabe werden die Schwierigkeiten noch größer, weil nur ein kleiner Teil, der an sich schon geringen magnetischen Energie der ferromagnetischen Schicht 8 des informationsträgers ö zur Spule 4 gelangt.

F i g. 2a zeigt eine Möglichkeit des erfindungsgemäßen Aufbaues der Polschuhe mit wechselweise angeordneten ferromagnetischen Schichten 10 und aus abriebfestem Material 11. Die Schichten 10,11 sind bis etwa 45° geeignet zum Informationsträger6 angeordnet

Die abriebfeste Schicht U mit der Dicke S ist mit Vorteil dünner als die Spaltbreite B, um die Abstandsdämpfung klein zu halten und wird zweckmäßig 0,1 ... 03 x B gewählt, kann aber unter Umständen auch Dicken bis zu 3 χ B erreichen. Die abriebfeste Schicht 11 wird bevorzugt aus unmagnetischen Werkstoffen bzw. aus Material mit — bezogen auf die ferromagnetische Schicht — relativ schlechten magnetischen Eigenschaften großer Härte hergestellt Es seien nur einige Möglichkeiten wie Hartmetall, Oxyd-Keramiken oder Cermets genannt Diese Schichten können z. B. mit Hilfe des sogenannten »Metallspritzverfahren«, »Flame-PIating«, »Plasma-Flame-Verfahrens« oder durch Aufdampfen aufgebracht werden.

An die ferromagnetischen Schichten 10 werden keine hohen Anforderungen bezüglich Gleichmäßigkeit gestellt. Ihre Dicke ist in der Regel größer ils die abriebfeste Schicht 11, um die effektive Permeabilität des Magnetkopfes nicht zu sehr herabzusetzen.

Die ferromagnetischen Schichten 11, beispielsweise aus einer Fe-Al-Legierung, können durch Aufdampfen, »Metallspritzen« Elektrolyse oder andere Verfahren aufgebracht werden.

Außerdem besteht die Möglichkeit die Polschuhe oder auch die ganzen Magnetkerne 2 aus z. B. durch Druck verbundenen wechselweise geschichteten Folien abriebfesten und ferromagnetischen Materials herzustellen.

Fig.2b stellt einen Schnitt durch den Magnetkopf entlang der Linie A-A dar. Wie zu erkennen ist stellen die abriebfesten Schichten 11 eine wirksame Verschleißschicht über die gesamte Breite des Magnetkopfes dar. Infolge der vorgesehenen Neigung der abriebfesten Schichten 11 bleibt dabei die effektive Permealität des Magnetkopfes 1 erhalten.

In der F i g. 2 sind der Übersichtlichkeif, wegen nur wenige Schichten gezeichnet Praktisch können 10 bis 100 Schichtpaare verwendet werden.

Die F i g. 3a und 4a zeigen zwei andere Ausführungsformen von verschleißfesten Polschuhen. Die abriebfesten Materialteilchen sind dabei als abriebfeste Inseln 12 in einzelne Schichten 10 ferromagnetischen Materials eingebettet. Die Fig.3b und 4b zeigen in Schnittdarstellung die Verteilung der Inseln 12 in der jeweils geschnittenen Schicht 10. Während in der F i g. 3b der Versatz der Inseln 12 von Schicht zu Schicht sichtbar ist, ist nach der weiteren Ausführung nach den Fig.4 der Versatz in der Schnittdarstellung nach F i g. 4a erkennbar. In beiden Fällen wird der magnetische Fluß in den Polschuhen nur unwesentlich beeinträchtigt, jedoch die Verschleißanfälligkeit infolge der dichten Anordnung der abriebfesten Inseln wird bevorzugt ihrer Höhe entsprechen und in der Regel 0,1 ... 03 χ B, unter Umständen auch bis ca. 3 χ Β sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

9 31 Patentansprüche:

1. Magnetkopf für ein Magnetspeichergerät mit einem durch einen Arbeitsspalt unterbrochenen, im übrigen aber geschlossenen, magnetischen Kreis, bei dem mindestens die Polschuhe aus wechselweisen Lagen ferromagrtetischen und abriebfesten Materials ausgeführt sind und bei dem ein Informations- |_O träger über die Kopfspiegelfläche der Polschuhe geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die wechselweisen Lagen als Schichten (10,11) in Ebenen winklig zur Ebene des Informationsträgers (6) angeordnet sind und die Dicke der abriebfesten Schichten (11) in der Größenordnung der Breite (B) des Arbeitsspaltes (3) liegt.

2. Magnetkopf für ein Magnetspeichergerät mit einem durch einen Arbeitsspalt unterbrochene, im übrigen aber geschlossenen, magnetischen Kreis, bei dem mindestens die Polschuhe aus Schichten ferromagoetischen Materials unter Einschluß von Zonen abriebfesten Materials ausgeführt sind und bei dem ein Informationsträger über die Kopfspiegelfläche der Polschuhe geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen abriebfesten Materials als Inseln (12) innerhalb jeder ferromagnetischen Schicht (10) so gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß der magnetische Fluß in den ferromagnetischen Schichten (10) nicht unterbro- _J0 chen ist.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als abriebfestes Material Hartmetall, Oxyd-Keramik eier Cermet verwendet ist.