DE1807658A1 - Magnetkopf - Google Patents

Description

cc « ' 1607658

6659-63/Dr.ν.Β/Ε

RCA 59624

U.S. Ser.No. 685,354

Filed!November 24, I967

Radio Corporation of America Mew York, N.Y. (V.St.A.)

Magnetkopf

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetkopf mit einem Magnetkern, der einen Spalt aufweist und mit einer aus einer einzigen Windung bestehenden Wicklung gekoppelt ist.

Magnetkerne mit einer einwindigen Wicklung sind bekannt, sie haben sich jedoch wegen erheblichen Herstellungsund Betriebsschwierigkeiten nicht allgemein durchsetzen können. Bei den typischen Magnetköpfen dieser Art wird die einzige Windung gewöhnlich aus einem Leiter gebildet, der im allgemeinen aus Metallfolie besteht und zwischen den Polspitzen an derselben Stelle wie der Spaltabstandshalter bei einem normalen Ringkopf angeordnet ist. Bei Videofrequenzen sind jedoch sehr kleine Spaltabmessungen erforderlich, um einen einwandfreien Frequenzgang zu gewährleisten. Für die Windung steht daher nur eine sehr kleine Querschnittsfläche zur Verfügung, durch die die Strombelastbarkeit und damit der Wirkungsgrad begrenzt v/erden. Man hat bereits versucht, dieses Problem durch die Kopplung der einzigen Windung mit einem entfernten Transformator zu lösen. Die hierbei erforderlichen Zuleitungen bringen jedoch untragbare Streuinduktivitäten mit sich, durch die die Eigenschaften insbesondere bei hohen Frequenzen erheblich ver-

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den. Es ist auch bekannt, den Transformator näher am Spalt an-

zuordnen, indem man einen Teil eines Schenkels des Magnetkernes des Kopfes als Transformatorkern vervrendet hat. Hierdurch wird zwar die Induktivität verringert, es treten jedoch Störungen durch die Wechselwirkung in den Magnetkreisen des Kopfes auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, diese Machteile zu vermeiden und einen Magnetkopf mit einer einwindigen Wicklung anzugeben, bei dem die Abmessungen der einwindigen Wicklung nicht durch die Spaltabmessungen begrenzt werden. Ferner soll durch die Erfindung ein Magnetkopf angegeben v/erden, dessen Leitungsinduktivität minimal ist, der praktisch keine Empfindlichkeit für sekundäre Spalteffekte aufweist und bei dem die Streufeldempfindlichkeit praktich Hull ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Magnetkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Magnetkern zwei unabhängige Polstücke mit aneinander grenzenden Flächen enthält, die den eine Isolierung enthaltenden Spalt bilden, der von einem Teil eines eine geschlossene Schleife bildenden Leiters durchsetzt wird, mit welchem ein Signaltransformator gekoppelt ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der magnetische Flußweg sehr kurz ist, so daß nur ein kleiner Steuerstrom erforderlich ist. Der Flußweg enthält die benachbarten Teile der gegenüberliegenden Polstücke, die einzige durch die Polstücke verlaufende Windung und den Teil des Aufzeichnungsmediums, der sich bei dem durch die Polstücke gebildeten Spalt befindet. Diese Gedrängtheit des Magnetkreises ergibt sich durch den Skineffekt in den magnetisch getrennten Polstüeken bei hohen Frequenzen, die zu Wirbelströmen in den Enden der Polstücke führen, durch die der Verlauf der magnetischen Flußlinen auf die Nähe des Spaltes beschränkt wird. Der hieraus resultierende hohe Wirkungsgrad des Magnetkreises erlaubt die Verv/endung eines Polstückmaterials, das eine geringere magnetische Güte hat, dafür jedoch eine größere Verschleißfestigkeit aufweist. Die einzige Windung umfaßt ferner einen Toroidkern aus einem magnetisch hoch-

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wertigen Werkstoff, der eine unabhängige, raehrwindige Sekundärwicklung trägt und einen Transformator bildet, durch den die geforderten Signalübertragungseigenschaften gewährleistet werden. Der Toroidkern ist nahe bei den Polstücken angeordnet, von diesen jedoch unabhängig, so daß die Leitungsinduktivität gering ist und eine magnetische Beeinflussung vermieden wird. Sekundäre Spalteffekte, die durch Korngrenzen in dem die Polstücke bildenden Material verursacht werden könnten, werden dadurch praktisch völlig vermieden, daß in den Polstücken ein Loch für die einzige Windung vorgesehen ist, das kleine Abmessungen hat.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Magnetkopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2a eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Magnetkopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2b eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Hagnetkopfes Gemäß Fig. 2a;

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht des Magnetkopfes gemä+ Fig. 2a und 2b;

_m Fig. h eine vergrößerte Ansicht eines anderen Teiles des Hasnetkopfes Gemäß pi_G. 2a und 2b.

Die Maße und Toleranzen in Fig. 2b und Fig. H sind Zollmaße.

Der in Fig. 1 dargestellte Magnetkopf oder magnetische*" Wandler enthält zwei getrennte Polstücke 3 und l|, welche in zwei C-föraigen unmacnetischen Klemmblöcken 1 und 2 montiert sind. Die Polstücke 3 und *1 bestehen vorzugsweise aus einem Werkstoff, wie Alfecon, dessen Eigenschaften ein Kompromiß zwischen einem mö£lichst hohen magnetischen Wirkungsgrad und möglichst hoher Verschleißfestigkeit sind. Die Polstücke 3 und H können jedoch auch aus einem Ferritmaterial bestehen. Die Klemmblöcke -1 und 2 werden vorzugsweise aus einem harten unmagnetischen Werkstoff, wie Messing, hergestellt und weisen Schlitze

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17 und 18 auf, in denen die Polstücke 3 bzw. 4 gehaltert sind, pie Polstücke 3 und 4 weisen jeweils in ihren aneinander an-' grenzenden Polflächen eine Nut auf und die Nuten bilden zusammen eine öffnung 12, deren Durchmesser ungefähr 0,13 mm beträgt. Zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Polstücke 3 und 4 befindet sich eine etwa 1,3 pm (50 Mikrozoll) dicke Isolierschicht aus Siliciummonoxyd, um einen Arbeitsspalt 13 zu bilden. Die Oberflächen 14 und 16 der Polstücke sowie die Anlageflächen 15 der Klemmblöcke sind in entsprechender Weise mit einer Siliciummonoxydschicht überzogen. Die Öffnung 12, die im Spalte 13 zwischen den Polstücken 3 und 4 gebildet ist, wird von einer einzigen geschlossenen Windung 6 aus einem elektrisch gut leitönden Werkstoff, wie Kupfer, durchsetzt. Die einzige Windung 6 ist ferner mit einem Toroidkern 5 aus hochpermeablem Magnetmaterial, wie einem Ferrit, gekoppelt, der in der von de.n C -förmigen Klemmblöcken 1 und 2 gebildeten Ausnehmung angeordnet ist. Der Toroidkern 5 trägt außerdem eine mehrwindige Wicklung 7 aus dem für die Windung 6 verwendeten Material, um die dem Spalt 13 des Kopfes zugeführten oder von diesem abgenommenen Signale in der gewünschten Weise zu transformieren. Der Klemmblock 2 weist einen Kanal 9 auf, durch die die Zuleitungen der Wicklung 7 zu Klemmen 11 einer versenkten Klemmenplatte 10 verlaufen. Zur mechanischen Vereinigung und Isolation der verschiedenen Bauteile ist eine Vergußmasse 8, z.B. ein Äthoxylinharz, vorgesehen, die die offenen Räume zwischen den Klemmblöcken 1 und 2 sowie den Kanal 9 ausfüllt und die versenkte Klemmenplatte 10 bedeckt.

Fig. 2a zeigt einen Magnetkopf gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Aufbau, Material und Arbeitsweise entsprechen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme der mit den Polstücken und dem Toroidkern gekoppelten einwindigen Wicklung. Bei Fig. 1 hat die einwindige Wicklung 6 die Form einer Ellipse, während im Gegensatz dazu die einwindige Wicklung 20 bei der Ausführungsform nach Fig. 2a in Form der Ziffer 8 um den Toroidkern 5 und durch die öffnung 12

verläuft. Durch diese der Ziffer 8 entsprechende Formgebung wird eine stärkere induktive Kopplung im Hagnetkreis des Kopfes gewährleistet. In Fig. 2a sind außerdem einige mechanische Einzelheiten des Wandlers genauer dargestellt, insbesondere eine Druckschraube 2I₃ die in eine Gewindebohrung 22 des Klemmblocks 1 eingeschraubt ist und die Kopfanordnung zusammenhält.

Fig. 2b zeigt eine Seitenansicht des Magnetkopfes gemäß Fig. 2a, aus der die Anordnung des Toroidkernes 5, des Polstückes 3, der Klemmenplatte 10 und der Gfewindebohrung 22 ersichtlich sind.

In Fig. 3 ist die Umgebung des Arbeitsspaltes des Wandlers gemäß Fig. 2 vergrößert dargestellt, um die gegenseitige Lage der Polstücke 3 und 4 mit der einwindigen Wicklung 20, des Toroidkernes 5 sowie der auf diesem angeordneten mehrwindigen Wicklung 7 zu zeigen.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht in einer Ebene 4-4 in Fig. 2a, die genauer zeigt, wie die acht-förmige einwindige Wicklung 20 um den Toroidkern 5 und durch die Öffnung 12 in der Spaltfläche des Polstückes 4 verläuft. Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, kann die Öffnung 12 nahe bei der dem nichtdargestellten Aufzeichnungsträger zugewandten Seite der Polstücke angeordnet sein.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Magnetkopf mit einem Magnetkern, der einen Spalt aufweist und mit einer aus einer einzigen Windung bestehenden Wicklung gekoppelt ist, dadurch g e k e η η ζ e i chn e t, daß der Magnetkern zwei unabhängige Polstücke (3, 4)
mit aneinander angrenzenden Flächen enthält, die den eine Isolierung enthaltenden Spalt (13) bilden, der von einem Teil des eine geschlossene Schleife bildenden Leiters der Windung (6)
durchsetzt wird, welche mit einem Signaltransformator (5, 7)
gekoppelt ist.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke aus AIfecon-llaterial bestehen.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke aus Ferritmaterial bestehen.

4. Magnetkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung eine Schicht aus Siliconmonoxid enthält.

5. Magnetkopf nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 gekennzeichnet durch einen weiteren Magnetkern (5) aus einem magnetisch permeablen Werkstoff, einen elektrischen Leiter, der eine einwindige Wicklung in Form einer geschlossenen Schleife bildet, den weiteren Hagnetkern 5 umschlingt und durch einen Teil des Spaltes (13) verläuft, eine
weitere Wicklung (7) auf dem weiteren Magnetkern und zwei Klemmblöcke (1, 2) aus einem unmagnetischen Werkstoff, durch die die Polstücke (3, 4) in einer aneinander angrenzenden Lage gehalten werden.

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6. Hagnetkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (6) ellipsenförmig ist.

7. Magnetkopf nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (20) die Form einer "8" hat.

8. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander angrenzenden Flächen der Polstücke (3, 4) jeweils eine Nut aufweisen, die beim Spalt (13) eine öffnung (12) durch die Polstücke bilden, daß die Mittelachse der öffnung parallel zu der durch die Polstücke gebildeten Wandlerspaltoberflache verläuft, daß die Isolierung eine Schicht aus Isoliermaterial im Spalt auf den aneinander angrenzenden Oberflächen der Polstücke einschließlich der Nuten umfaßt, daß zwei Klemmblöcke (1, 2) aus einem unmagnetischen Werkstoff vorgesehen sind, die jeweils einen Schlitz zur Halterung eines Polstückes aufweisen, derart daß zwischen den freien Oberflächen der Polstücke und den Blöcken eine Ausnehmung gebildet wird, daß in der durch die Polstücke und die Klemmblöcke gebildeten Ausnehmung ein Toroidkern (5) aus einem magnetisch permeablen Werkstoff angeordnet ist, daß der die einwindige geschlossene Schleife bildende elektrische Leiter um den Toroidkern und durch die beim Spalt in den Polstücken gebildete öffnung (12) verläuft und daß auf den Toroidkern eine Spule aus einem elektrisch leitenden Draht zur Transformierung von dem Kopf zugeführten oder von diesem abgenommenen Signalen gewickelt ist.

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