DE2032343A1 - Abtastender Magnetkopf - Google Patents

Description

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MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO._t LTD./ Abtastender Magnetkopf

Die Erfindung bezieht sich auf einen abtastenden Magnetkopf und betrifft einen solchen Magnetkopf, bei dem die magnetische Abtastanordnung eine höhere Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufnahmemedium und den stationären Magnetkopf bewirkt, als die Laufgeschwindigkeit des Aufnahmemediums ist.

In der Technik der magnetischen Aufzeichnung bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, die Relativgeschwindigkeit des Aufnahmemediums gegen den Magnetkopf höher als die Laufgeschwindigkeit des Aufnahmemediums zu machen. Beispielsweise ist es bekannt, diese Relativgeschwindigkeit dadurch zu erhöhen, daß als Magnetkopf ein rotierender Kopf verwendet wird, wie er in Drehkopf-Video-Aufnähme- und Wiedergabegeräten eingesetzt wird. Der Drehkopf rotiert mit hoher Geschwindigkeit in senkrechter oder schräger Richtung zur Laufrichtung des Aufnahmemediums oder Bandes in Kontakt mit diesem. Da der kleine kopf mechanisch mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird,

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erweist sich seine Verwendung wegen Problemen der Baupräzision , Botationsregelung und dergleichen vom wirtschaftlichen Standpunkt aus als nachteilig. Wegen seiner hohen Drehzahl ergibt sich außerdem die Möglichkeit eines mechanischen Bruchs der Kopfkonstruktion bei solchen magnetischen Aufnahmegeräten.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Hagnetkopf zu schaffen, der eine Erhöhung der Eelativgeschwindigkeit des Aufnahmemediums gegen den Magnetkopf ermöglicht, ohne eine Drehkopfanordnung, zu benötigen.

Der erfindungsgemäße Magnetkopf soll also von der stationären Art sein, und er wird zweckmäßigerweise so ausgestaltet, daß der Einfluß eines Abtast-Magnetfelds . auf das Aufnahmemedium gering gehalten wird. Es werden hierbei zwei symmetrische Abtast-Magnetfelder an den gegenüberliegenden Seiten des Kopf-Magnetspalts vorgesehen, so daß der Einfluß des Abtast-Magnetfelds auf das Aufnahmemedium reduziert ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Grundkonstruktion eines erfindungsgemäßen Abtast-Magnetkopfs;

Fig. 2 einen Querschnitt in einer Ebene ΙΙ-ΙΪ in Figur 1;

ü'ig. 5 ein Diagramm der magnetischen Feldverteilung, die durch den Ha^netkopf gemäß Figur 1 erzeugt wird;

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Fig. 4 ein Diagramm der magnetischen Kennlinie einer dünnen magnetischen Platte, die im Magnetkopf gemäß Figur 1 verwendet wird;

Fig. 5 die Hystereseschleife des Aufnahmemediums;

Fig. 6A und 6B Diagramme des auf dem Aufnahraemedium bewirkten Abtast-Hagnetfelds;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Magnetkopfs gemäß der Erfindung;

Fig. 8 einen Querschnitt in einer Ebene VIIl-VIII in Figur 7;

Fig. 9 in. vergrößertem Maßstab einen Querschnitt eines Teils des Magnetkopfs gemäß Figur 7»

Fig. 10 eine Darstellung einer elektrischen Verbindung zum irregen von dünnen magnetischen Platten im I'eil gemäß ii'i^ur 9;

Fig. 11 eine xlrsatzEchaltung der Anordnung gemäß Figur 10;

Figuren 12Δ und 12B ilrsatzschaltungen eines "Teils des Hagnetkopfs gemäß Figur 7 zum Aufnehmen von Signalen auf dem Aufnahmemedium;

Fig. 13 ein Diagramm der Arbeitskennlinie des Magnetkopfs gemäß Figur 7» '

Fig. 14A einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgenäßen Abtast-Magnetkopfs;

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Fig. 14-B eine Ersatzschaltung der zweiten Ausführungsform des Magnetkopfs gemäß Figur 14-A;

Fig. 1J? ein Diagramm der Arbeitskennlinie der zweiten Ausführungsform des Magnetkopfs gemäß Figur

Figuren 16A bis 16C Schnittansichten zur Darstellung des Herstellungsverfahrens eines Kopfteils, der in einem erfindungsgemäßen hagnetkopf verwendet wird;

Figuren 17A und 17B Querschnitte durch andere Ausführungen des kopfteils, der im erfindungsgemäßen Hagnetkopf verwendet wird;

Fig. 18 ein Diagramm der Charakteristik des aus den jiopfteilen nach Figuren I7A und 17B zusammengesetzten Hagnetkopfs;

Fig· 19 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetkopfs;

Fig. 2üA einen Querschnitt durch den Magnetkopf gemäß Figur 19;

Fig. 2OB einen Querschnitt durch einen Teil des Hagnetkopfs cemäß Figur 2OA;

Fig. 2OC einen Querschnitt durch einen anderen Teil des Magnetkopfs gemäß Figur 2OA;

Fig. 21A eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetkopfs;

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Fig. 21B einen Querschnitt in einer Ebene bei XXIB-XHB durch den Magnetkopf gemäß Figur 21A;

Fig. 22A eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetkopfs;

Fig. 22B einen Querschnitt in einer Ebene bei ΧΧΙΪΒ-YXTIB durch den Magnetkopf gemäß Figur 22A; und

Figuren 23 bis 25 Querschnitte durch weitere Ausführungs- \ formen erfindungsgemäßer Magnetköpfe. ■

Wie in Figur 1 dargestellt ist, umfaßt ein erfindungsgemäßer Magnetkopf zwei magnetische Polstücke 1 und 1', die parallel zueinander angeordnet sind and an ihren Enden magnetisch verbunden sind, eo daß· «it einen Magnetkern 2 bilden. Der Kopf weist weiterhin zwei Spulen 3 und 4- auf, die an den magnetisch miteinander verbundenen !feilen der Polstücke 1 und V angeordnet sind. Den Spulen 3 und 4 wird ein Abtaststrom eingespeist, der einen jeweils im Magnetkern 2 im gleichen Sinne gerichteten Magnetfluß erzeugt, wie in Figur 1 durch einen Pfeil angedeutet ist. Auf den magnetischen Λ Polstücken 1 und 1¹ ist eine dünne Platte 5 aus weichem magnetischen Material so angeordnet, daß sie die beiden Polstücke außer an deren Enden, an denen die Spulen 3 und Λ gewickelt sind, bedeckt. Auf der dünnen, aus weichem magnetischen Material bestehenden Platte 5 befindet sich ein Leitungsdraht 6 parallel zu den Poletücken 1 und 1', der durch den hindurchfließenden elektrischen Strom ein Aufnahmesignal erzeugt.

Ein Aufnahmemedium 7» ebwa ein Magnetband, läuft in Berührung mit dem Leitungsdraht 6 in einer zur Längsrichtung dieses Drahtes senkrechten Richtung: (Pfeil in Figur 2).

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Im folgenden wird das Prinzip der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Magnetkopfs im einzelnen beschrieben. Wird die Längsrichtung der Platte 5 aus weichem magnetischen Material mit der Länge t als x-Achse angesehen, deren Mittelpunkt als Ursprung x«G festgelegt wird, so ergibt sich eine Magnetfeldverteilung aufgrund des von den Spulen_ 3 und 4 erzeugten Magnetflusses entlang der x-Achse, wie sie durch die geraden Linien HA und HB in der graphischen Darstellung nach Figur 3 angegeben ist. Dementsprechend ist das der dünnen, Platte 5 aufgeprägte Magnetfeld eine Zusammensetzung der Magnetfelder HA und HB, wie sie durch die gestrichelt eingezeichnete gerade Linie-El¹ dargestellt ist, die durch den Koordinatenursprung gemäß !Figur 3 verläuft. Im Zentrum der dünnen Platte 5 befindet sich also ein Punkt, an. dem der magnetische Fluß KuIl ist. Der Punkt, an dem der magnetische Fluß Hull ist, kann entlang der x-Achse bewegt werden, indem die Stromstärke des durch eine der Spulen 3 und 4 fließenden Stroms gegenüber dem durch die andere der Spulen fließenden Stroms verringert wird.

Da die dünne Platte 5 aus weichem magnetischen Material sowonl dünn als auch von geringer Koerzitivkraft isb, wird der bei einem Magnetfeld Hdc aufgrund niedrigen Gleichstrons vorliegende ziemlich hohe Wert ^,a der spezifischen Permeabilität auf einen so niedrigen Wert wie^tb reduziert, wenn ein .Magnetfeld Hdc aufgrund eines höheren Gleichstroms anliegt, wie aus der Magnetkennlinie gemäß Figur 4- ersichtlich ist.

Beim Aufbau des Magnetkopfs gemäß Figur 1 wird die spezifische Permeabilität der dünnen Platte 5 zu ^tb, wenn das Magnetfeld HO? (Figur 3) höher wird als +He oder niedriger als -He, und die Permeabilität der dünnen Platte 5

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ist nur am hittelteil mit der Breite W in der Kähe des Punkts Η1Γ-0 groß. Kur in diesem Teil mit der Breite W der. dünnen Platte 5 wird der in Figur 2 angedeutete Hagnetfluß vom Leitungsdraht 6 entsprechend dem Aufnahmesignal erzeugt und wird auf dem vorbeilaufendem Aufnahmemedium 7 das magnetische Aufnahmesignal aufgezeichnet. .

Die typische magnetische Kennlinie des magnetischen Aufnahfflemediums 7 ist in Figur 5 dargestellt. Innerhalb des reversiblen Bereichs des Hagnetfelds H zwischen -Hr und +lir entsteht kein remanenter Magnetismus. Außerhalb dieses reversiblen Bereichs, wo also das Magnetfeld H größer ist als +Hr oder kleiner ist als -Hr, verbleibt ein remanenter Hagnetismus im Aufnahmemedium. Außerhalb des maximalen Hagnetfelds, wo das Magnetfeld größer oder kleiner ist als die Koerzitivkraft jfHc, verbleibt der maximale remanente Hagnetismus im Aufnahmeaedium.

Es ist erforderlich, daß das Aufnahme-Kagnetfeld durch das Aufnahmesignal im Bereich von Hr bis Hc verändert wird, entsprechend den Änderungen der spezifischen Permeabilität vonytta bis ß,~b der dünnen Platte 5 aus weichem magnetischen Material, um einen ausreichenden Grad der Unter- ^j scheidung zu erhalten^ ■

Im Betrieb des hagnetkopfs ist das auf das Aufnahmemedium 7 einwirkende Magnetfeld an den verschiedenen Stellen unterschiedlich, wie in Figur 6A dargestellt ist, und es wirken das zusamaengesetzte Magnetfeld (HH+HT) und die Hüllkomponente HR des Signal-Magnetfeld· und des Abtast-Hagnetfelds HT auf das Aufnahmemedium 7 ein.

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Es ist also im Fall, daß die Stelle, an der das Abtast-Hagnetfeld HT zu Null wird, am Punkt x«//2 oder χ·-£/2 liegt, das maximale Abtast-Hegnetfeld am Ort x—0/2 bzw. x»f/2 auf das Aufnahmemedium aufgeprägt (Figur 6B). Das maximale auf das Aufnahmemedium in diesem Fall einwirkende Hagnetfeld wird älso|Hb+2Hs|, wobei Hb das Signal-Magnetfeld an der gesättigten Stelle der weichmagnetischen dünnen Platte 5 und Hs das Abtast-Magnetfeld an der Stelle x»*/2 im Fall ist, daß das Abtastfeld an der Stelle x«O zu 'Null wird.

• ·

Aufgrund dieser !Tatsache wird das zusammengesetzte Magnetfeld am Aufnahmemedium aufgezeichnet, sofern nicht das zusammengesetzte Magnetfeld (HB+HT) kleiner ist, als das reversible Magnetfeld Hr für das magnetische Aufnahmemedium gemäß Figur 5· - .

Ist die spezifische Permeabilität der dünnen Platte 5

auf >i/b erniedrigt, wenn das Magnetfeld He ist, so ist das maximale Abtast-Magnetfeld Hs durch Hs-He·l/W darstellbar.

Tatsächlich ist der Wert von Ks so hoch, daß es schwierig isi;, den Einfluß des Abtast-Hagnetfelds auf das Aufnahmemedium während des Aufnahmevorgangs abzuwenden.

Ist der Magnetkopf so aufgebaut, daß beide Magnetpole für die Sättigung der magnetischen dünnen Platte in der-Nähe des Aufnahmemediums angeordnet sind, so ist es nicht nur schwierig, den Einfluß des Abtast-Magnetfelds auf das Aufnahmemedium auszuschalten, sondern auch, sowohl einen ausreichenden Unterscheidungsgrad als auch ausreichende Sättigung in der dünnen magnetischen Platte zu erzielen.

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In den Figuren 7 und 8 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die beschriebenen Schwierigkeiten behoben sind. Zwei Kopfbestandteile 10 und 10' aus nichtmagnetischem Material sind mit Rinnen 11 bzw. 11' versehen und somit im wesentlichen U-förmig. Diese Kopfteile sind mit · ihren Stirnseiten, in denen sich die Rinnen befinden, gegeneinander angeordnet und an ihren oberen und seitlichen Flächen mit einer dünnen Magnetschicht 12 bzw. 12* bedeckt. Diese Magnetschichten 12 und 12' an der Oberfläche einschließlich der wucen 11 und 11' erstrecken sich nach unten und stehen aus den Kopfteilen 10 und 10' heraus. Zwischen den gegeneinander gerichteten Flächen der Kopfteile 10 und 10' ist ein Magnetspalt-Abstandsstück 13 mit seinem oberen Ende eingelegt. Die Verlängerungen 14 und 14' der magnetischen dünnen Schichten, die von den auf die Kopfteile 10 und 10' geschichteten dünnen Schichten 12 und 12' nach unten vorstehen, sind von zwei magnetischen Platten 15 und 15' eingeschlossen, deren Länge größer ist als die Länge 4 der Kopfteile 10 und 10' in Sichtung senkrecht zu deren U-förmigem Querschnitt und die unterhalb der Kopfteile 10 und 10' angeordnet sind. Die beiden magnetischen Platten 15 und 15' stehen also öeitwärts aus den Kopfteilen ■10 und 10' vor (Figur 7) und die vorstehenden Teile 16, 16' der magnetischen Platten 15 bzw. 15' sind mit Spulen 17 bzw. 17' versehen, die um sie gewickelt sind, so daß ein Paar magnetischer Flüsse in definierter Richtung erzeugt werden kann. Die vorstehenden Heile 16 und 16' der magnetischen Platten 15 und 15' sind mit Hilfe eines Kernpaars 18 und 18' magnetisch verbunden. Die dünnen Magnetschichten 12 und 12' auf den Kopf-.teilen 10 und 10' sind mit den Kernen 18 und 18* über zwei Kerne 19 bzw· 19' magnetisch verbunden, die sich entlang der gesamten Länge der Kopfteile 10 und 10* zwischen diesen und den Kernen 18 und 18' erstrecken. Die dünnen Magnetschichben 12 und 12', die auf die Kopfteile 10 und 10' aufgebracht sind, sind an

./•10

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- 10 -

ihren oberhalb der Rinnen 11 und 11· der Kopfteile angeordneten Teilen mit Signalspu-len 20 bzw. 20' versehen, die miteinander in Reihe geschaltet sind (Figur 9). Außerdem sind zwei nicht-magnetische Bauteile 21 und 21· vorgesehen, die zur Montage der Magnetkopfkonstruktion dienen·

Figur 9 zeigt einen Querschnitt im rechten Winkel zur Längsrichtung des Kopfs gemäß Figur 7» in dem die in die Magnetkopfkonstruktion eingefügten Kopfteile 10 und 10' sichtbar sind. Sie Signalspulen 20 und 20* sind um die dünnen Schichten 12 bzw. 12· gewickelt, so daß der von den Spulen erzeugte magnetische Fluß am Magnetspalt-Abßtan&sstück 13 verdoppelt wird» Die Quelle 22 der magnetomotorischen Kraft U zum Abtasten, als© di© Spulen 17 w&a 17⁹ » ist im Kopf in symmetrischer Anordnung hinsichtlich des Magnetspalts-Abstandsstücks 13 vorgesehen» Bqs> Teil aiam Erregen der dünnen Magnetschichten 12 und 12' iA der Anordnung gemäß Figur 9 ist in Figur 10 dargestellt, und die magnetisch äquivalente Schaltung des in Figur 10 dargestellten T«ils kann angenähert in der in Figur 11 gezeigten Weise dargestellt werden.

In den Figuren 10 und 11 ist der magnetische Widerstand je Längeneinheit der dünnen Magnetschichten 12 und 12' durch das Zeichen r angegeben und der magnetische Fluß des Abtast-•Magnetfelds, das auf die dünne Magnetschicht wirkt, ist als φ bezeichnet.

Sind die dünnen Magnetschichten 12 und 12' hinsichtlich des Magnetspalt-Abstandsstücks 13 symmetrisch angeordnet, so ist der durch eine der Magnetschichten fließende magnetische Fluß y/2.

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Bei einer Konstruktion des Kagnetkopfs in der -beschriebenen Weise wirkt nur das Abtast-Magnetfeld, HsB«ra ijp/2, auf das Aufnahmemedium 23-ein und der Einfluß des Abtast-Magnetf elds auf das Aufnahmemedium kann erheblich verringert werden.

Hinsichtlich des Signal-Magnetfelds sind für den Fall, daß die spezifische Permeabilität der dünnen Magnetschichten 12~und 12* μ, a bzw.yttb sind, die äquivalenten magnetischen Kreise der elektrischen Schaltung in den Figuren 12A und 12B * dargestellt, wobei auf das Aufnahmemedium 23 das Signal von der magnetomotorischen Kraft NI der Signalspulen 20 und 20' aufgezeichnet wird.

Das Magnetspaltfeld Ega und Hgb gemäß Figuren 12A bzw. 12B ist durch die folgenden Gleichungen darstellbar:

Hga

g 1+Rta Rga

Hgb

g 1+Rtb Hgb

Entsprechend kann der Unterscheidungsgrad (Hga/Hgb) in folgender Weise dargestellt werden:

Hta

Se« » ι + gE

it

./.

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Rgb

Hga 1 + Wb

^H6^b " -b.Rgb

/ta Stb

Rgb _m /Lbgt (1)

Rtb d h .

Ist also der Wert (μϊ>/μ&) des verwendeten Materials bekannt, so kann der Bereich, in dem das Verhältnis des magnetischen Widerstands Rgb am Magnetspalt zum magnetischen Widerstand SF Rtb der magnetischen dünnen Platten oder ..Schichten gewählt werden muß, so bestimmt werden, daß der geforderte Unterscheidungsgrad (Hga/Hgb) erhalten wird·

Das reversible Magnetfeld Hr typischer häufiger Aufnähme-

medien mißt etwa 100 bis 150 Oersted und. es sind also Magnetfelder in der Größenordnung von 450 bis 1000 Oersted erforderlich, um das Aufnahaemedium ausreichend su btspielen.

Wird der Einfluß des Abtast-Magnetfelds gsrnäß Figur 6 in Betracht gtsogen, so ist ein gegenüber vorher erhöhter Unttrscheidungsgrad Hga/Hgb erforderlich. Der Unterscheidungegrad mindestens höher als 3 sein, also: Hga/Hgb>3.

Sa das Verhältnis U,&/juJd der größten spezifischen Permeabi lität /ta zur spezifischen Permeabilität nach der Sättigung yttJb der magnetischen Platte oder Schicht größer als 10 wird, ergibt sich aus dem die Beziehung des Werts Hga/Hgb zum Wert Rgb/Rtb zeigenden Diagramm nach Figur 16, daß ein Unterscheidungsgrad von Hga/Hgb>3 nicht zu erhalten ist, sofern nicht

Rgb/Htb<G,3 (2).

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Da der Unterschied des Aufnahme-Hagnetfelds durch die Sättigung und NichtSättigung an der dünnen Magnetschicht im erfindungsgemäßen Abtastkopf bestimmt wird, ist es erforderlich, daß die magnetische Schicht nicht durch das Signal-Magnetfeld Hga gesättigt wird. Die magnetische Flußdichte Ba in den magnetischen Schichten, wenn das Signal-Magnetfeld Hga daran anliegt, ist durch die Formel' gegebenϊ

Ba-J₁₀ Hga ·(-£-).... ,-(3).

Diese magnetische Flußdichte Ba sollte nicht höher sein, als die Sattigungs-Flußdichbe Bs der magnetischen dünnen Platte oder Schicht. Das Verhältnis der Tiefe (d) des Kopf-Hagnetspalts zur Dicke (t) der dünnen Magnetplatte oder -schicht sollte deshalb durch dio Formel gegeben sein:

Bs

Hga

Aus den Formeln (1), (2) und (4) ergibt sich für das Verhältnis der Magnetspaltbreite (g) zur Länge/t der dünnen magnetischen Platte'oder Schicht, die für die magnetische Aufnahme wirksam ist, die folgende einzuhaltende Beziehung:

Is

t Mv £

./.14

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Zur Verkleinerung des Einflusses des Abtast-Magnetfelds kann auch eine andere Ausführungsform empfehlenswert sein, die in Figur 14A dargestellt ist. Ein nichtmagnetisches Magneüspalt-Abstandssbück JI ist zwischen zwei magnetische dünne Platten 32 eingelegt, deren oberer Teil an zwei Flächenteilen 36 mit zwei magnetischen Bausteinen 33 magnetisch verbunden ist, deren Form in Figur 14-A erkennbar ist. Der untere Teil der dünnen magnetischen Platten 32, die das Abstandsstück 31 zwischen sich einschließen, ist an seinen beiden Seitenflächen 37 mit einem hohlen magnetischen Körper'3^ aus magnetischem Material wie Permalloy, Ferrit und dergleichen magnetisch verbunden. Der hohle magnetische Körper 34 ist an den beiden Seiten seines hohlen Teils 38 mit einer Signalspule 35 versehen, so daß an seinem Spaltteil ein magnetischer Fluß erzeugt wird. Eine Quelle 39 magnetomotorischer Kraft U zum Abtasten ist symmetrisch am hohlen magnetischen Körper 3^ hinsichtlich seines Magnetepaltteils vorgesehen. Bei der beschriebenen Ausführungsform des Aufnahmekopfs läuft das Aufnahmemedium 30 in Berührung mit dem oberen Teil des Spalts in durch einen Pfeil angedeuteter Richtung (Figur 14A).

Die magnetische Ersatzschaltung des Signalaufnahmeteils der elektrischen Schaltung in der Ausführungsform nach Figur 14A ist durch die verteilte konstante Schaltung gemäß Figur 14B dargestellt.

Die übertragungskonstantenTa'undyb sind unter der Festlegung, daß die spezifische Permeabilität der magnetischen dünnen Platten 32μ,α bzw. u,h ist, durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

./· 15

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/Lb gt

ο -1/2 'ν 1/2

/ta gt

Die magnetomotorischen Kräfte Ura und Urb im Teil im Bereich der oberen Flächenteile 36 der Platten 32 Bind ebenfalls unter der Festlegung, daß die spezifische Permeabilität der magnetischen dünnen Platten JLa und/4.b ist, durch die folgenden Gleichungen bestimmt, wobei di· tob Signalatroa auf den magnetischen Körper 34 aufgeprägte «agnetomotorieche Kraft NI ist,

Ura - NI/coabTad ......*........(7)

Urb - NI/cosh J^M ...............(8).

Der Unterscheidungsgrad (Ura/Urb) ist gegeben durch

Ura

ürb cosh/ad

Wie aus der Formel (7) ersichtlich ist, soll der Wert »ad nicht größer als 3 sein, um die magnetomotorische Kraft NI wirksam zum Aufnehmen zu verwenden. Aus Figur 15 ist ersichtlich, daß, wenn der Wert β ad nicht kleiner als 3 wird, die magnetomotorische Kraft Ura an der Spitze der dünnen magnetischen Platten unterhalb von einem Zehntel von KI liegt. Der zulässige Bereich für die Werte von * ad wird deshalb dargestellt durch

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Ϊ ad < 3 (10)

ο 1/2

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung eine Ausführungsform des Abtast-Magnetköpfs beschrieben worden ist, bei dem die dünnen magnetischen Platten als Magnetpfad Verwendung finden, kann an deren Stelle auch ein nichtmagnetischer Bauteil verwendet werden, der mit einem magnetischen Material wie etwa Permalloy beschichtet ist. Eine Ausführungsform des Magnetkopfß, der einen mit magnetischem Material beschichteten nichtmagnetiachen Bauteil verwendet, wird im folgenden an Hand der Figuren 16A, 16B und 16G beschrieben.

Ein nichtmagnetischer Körper 51 mit einer senkrecht zur Zeichenebene (Figur 16Δ) verlaufenden Längsausdehnung ist mit einer Rinne 52 versehen. Die Fläche E-E¹ einschließlich der Einne 52 des nichtmagnetischen Körpers 51 ist geglättet, so daß sie zu einer perfekten Ebene geschliffen werden kann. Der nichtmagnetische Körper 51 ist mit einer Schicht 53 Hagnetwerkstoff wie etwa Permalloy durch einen Elektroniederschlagsvorgang beschichtet. Beim Elektroriiederschlagsvorgang schichtet sich der magnetische Werkstoff mehr an den Ecken des Körpers 51 an. Da eine solche Ungleichmäßigkeit der Schicht auf dem Körper zur Bildung eines wirksamen Kopf-Maynetspalüs ausgeschaltet werden muß, wird der beschichtete Körper 51 so geschliffen, daß er eine perfekte Ebene F-F¹ darbietet (Figur 16B). Die Schicht aus Kagnetwerkstoff an der Boden!lache des Körpers 51 * die beim Verfehrensschritt

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gemäß Figur 16B noch vorhanden ist, wird entlang einer Ebene G-G¹ entfernt. Zwei mit magnetischem Werkstoff beschichtete nichtmagnetische Körper 51 werden unter Zwischenlage eines nichtmagnetischen Magnetspalt-Abstandsstücks 56 an ihrem oberen Teil und eines magnetischen Spalt-Abstandsstücks 57 an ihrem unteren Teil miteinander verbunden. Ein Teil des magnetischen Abst'andsstücks 57 steht aus dem unteren Teil 55 der verbundenen nichtmagnetischen Körper 51 vor (Figur 16C).

Dieser vorstehende Teil des Abstandsstücks 57 dient dazu, das I Abtast-Hagnetfeld hindurchzuleiten. Sodann wird die obere Fläche der verbundenen Kopfteile zu einer weichen Fläche entlang den Ebenen H-H¹ und J-J¹ geschliffen (Figur 160).

Ist gemäß Figur 17A an der Oberfläche eines nichtmagnetischen Körpers 63 eine dünne magnetische Schicht 64 vorgesehen, und wird hieran von den unteren Enden 58 und 59 der magnetischen Schicht 64 eine magnetonotorische Kraft U von einer MMX-Quelle eines magnetischen Flusses φ angelegt, so tritt am oberen Teil 61 des insgesamt halbmagnetischen Körpers ein Leckfluß auf. Dieser Leckfluß des Magnetflusses ist in der graphischen Darstellung nach Figur 18 dargestellt, in ^ der der Magnetfluß am oberen Teil des Kopfteils vermindert ist, wobei die i-Achse entlang der Außenfläche des Kopfteils gemäß Figur 17A angenommen wird, beginnend bei x-0 am linken unteren Ende 58 und reichend bis x»a am rechten unteren Ende 59 über den Oberteil z-ah. Auf der Ordinate des Koordinatensystems nach Figur 18 ist das Verhältnis des magnetischen Flusses ψ an der durch den Wert χ repräsentierten Stelle, also entsprechend dem Abstand vom linken unteren Rand 58 der dünnen Schicht 64, zum angelegten Magnetfluß φ aufgetragen. Dieser

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Leckfluß des magnetischen Flusses führt dazu, daß im oberen Teil des Kopfteils noch keine Sättigung eingetreten ist, wenn der untere Teil schon gesättigt iet. Um diese Uneättigung im oberen Teil des Kopfteils zu vermeiden, werden die Dicken t' und t" der dünnen Magnetschicht an seinem oberen Teil geringer· ausgeführt, als die Dicke t der Schicht an seinem unteren Teil (Figur 17B), indem die Flächen K-K¹ und L-L¹ geschliffen werden (Figur 17A)· Der linke untere Endteil 65 der Hagnetschicht 64· wird deshalb als ihr rechter unterer Endteil 66 gehalten, da das magnetische Spalt-Abstandsstück 57 in Berührung mit dem rechten unteren Endteil 66 steht, wenn es in eine Kopfkonstruktion gemäß Figur 16C eingebaut wird. Indem der Kopf in der beschriebenen Weise konstruiert wird, wird es möglich, den oberen Teil des Kopfteils ausreichend in einem Haß zu sättigen, das erforderlich ist, um das Aufnahme-Magnetfeld herauszuheben.

Im Fall, daß der Hauptteil des Abtast-Magnetkopfs mit einer magnetischen dünnen Platte hergestellt wird, stellt es eine der hauptsächlichsten praktischen Probleme bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Magnetkopfs dar, wie der Kopfaufbau einer Wärmebehandlung zu unterwerfen ist. Figur 2OA zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die so gestaltet ist, daß die Wärmebehandlung ihres Hauptteils nach dem Zusammenbau leicht durchgeführt werden kann.

Gemäß Figur 2OA ist jeweils um einen nichtmagnetischen Körper 71 eine von zwei magnetischen dünnen Platten 72 herumgelegt. Zwischen den beiden nichtmagnetischen Körpern 71 sind ein nichtmagnetisches Hagnetspalt-Abstandsstück 73 und ein Bauteil 74 eingefügt, der Raum für Signalspulen schafft, um eine hagnetköpfanordnung au bilden. Vom unteren

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Teil der nichtmagnetischen Körper 71 erstreckt eich eine magnetische Platte 75 nach unten, die zwischen zwei Polstücke 76 eingeschlossen ist, die"als die mittleren Magnetpole zum Abtasten dienen. Die beiden Polstücke 76, 76 liegen ihrerseits zwischen zwei nichtmagnetischen Körpern 77 aus hitzebeständigem Material, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Ein Ende der magnetischen dünnen Platten und die unteren 'Teile der nichtmagnetischen Körper 77 werden vo'n zwei Polstücken 78 eingefaßt, die als Gegenpol für die Abtastung: dienen. Der so aufgebaute Magnetkopf ist durch " eine Schraube und Mutter 79 fest zu einer Einheit fixiert. Nun wird der. Bauteil 74· zum Vorsehen eines Raums für Signalspulen von der Baueinheit 70 entfernt, die sodann einer Wärmebehandlung unterworfen wird. Diese Wärmebehandlung ist also nach dem Zusammenbau mit ^Leichtigkeit durchzuführen. Der Bauteil 74· kann auch von der Baueinheit ent- , fernt werden, nachdemdiese wärmebehandelt worden ist.

Die Oberfläche M-M¹ der nichtmagnetischen Körper 71 (Figur 20B) und die Oberfläche K-N¹ der Polstücke 78 (Figur 20C) sind in einer Ebene liegend hergestellt, so daß die Flächen leicht geschliffen werden können. ti

An nand der Figuren 19 und 2OA seien nun die Haßnahmen zum Aufbringen des Abtast-Magnetfelds auf den Magnetkopf beschrieben. Die Endflächen der gesamten Baueinheit 70 des Magnetkopfs, die parallel zur Zeichenebene (Figur 20A) liegen, werden zu einer genauen Ebene 80 geschliffen, so daß Abtast-Magnetkerne 81, 81 in magnetischen Kontakt mit diesen Endflächen gebracht werden können. Auf diese Abtast-Magnetkerne 81, 81 sind Spulen 82, 82 gewickelt, so daß ein Magnetfeld gegebener Richtung erzeugt werden kann und am Magnetspalt

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75 ein Paar symmetrischer Abt®et-H@gnetfelder auftritt. Bei der Konstruktion gemäß Figur 19 kenn der ScW.@ifv©rgang leicht durchgeführt werden und der magnetische Kontakt zwischen den Bauteilen ist leicht erasielbar₉ da die in Kontakt miteinander stehenden Flächen beiderseits eb®n sind·

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs wird nun anhand der Figuren 21A und 21B beschrieben.

Der wichtigste magnetische Kopfteil 90 ist zwischen zwei Polstücken 95» 95 angeordnet. Zwei Abtastspulen 99» 99 sind um zwei L-förmige verlängerte Teile 98 „ 98 äes Kopfteils 90 gewickelt, so daß im Kopf ein magnetischer Fluß erseugt wird. iNichtmagnetische Körper 91 sind mit magnetischen dünnen Platten 92 versehen, deren äußere Enden 93$ 93 und deren innere mittlere Teile 94- zwischen den Enden 96 des Polstücks 95 bzw. zwischen mittleren Polstüeken 97 liegen (Figur 21B). Die Abtast-Hagnetfelder sind also am Magnatspalt der Magnetkopfeinheit symmetrisch vorgesehen, so daß der Einfluß dieser Abtasthagnetfeider auf das Aufnahmemedium'vermindert ist. \

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs wird anhand der Figuren 22A und 22B beschrieben.

Der Hauptteil 100 des Abtastkopfs liegt zwischen zwei Abtast-Hagnetpolstücken 105, 105» die unabhängig an den gegenüberliegenden Seiten des Kopf-Magnetspalts liegen. Diese Polstücke 105, 105 sind mit Abtast-Spulen 109, 109 versehen, die auf U-förmige vorstehende Teile 108, 108 der Polstücke gewickelt sind, so daß ein Magnetfluß gegebener Richtung entsteht. Sine äünne magnetische Platte 102 wird also mit dem

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Abtast-Magnetfeld durch vier Spulen, die an deren entgegengesetzten Seiten angeordnet sind, beaufschlagt. Me äußeren Enden 1031 103 und der innere mittlere Teil 104 der dünnen magnetischen Platte 102, die auf nichtmagnetischen Körpern 101, 101 angeordnet ist, liegen zwischen den oberen Enden 106, 106 der Polstücke 105» 105 bzw. zwischen mittleren Polstücken 107, 107 (Figur 22B), Es wird also ein Paar von Abtast-MagneJfeidern am Luftspalt der Kopfanordnung erzeugt, das hinsichtlich dieses Spalts symmetrisch verläuft, so daß der Einfluß des Abtast-Hasnetfelds auf das Aufnahmemedium vermindert ist.

Da die in den beschriebenen Ausführungsformen verwendeten Signalspulen symmetrisch zueinander angeordnet sind, sind sie frei von irgendwelchen äußeren Störungen, auegenommen das Signal-Magnetfeld. Dies ist vom Gesichtspunkt des Signal-Baftschen-Verhältnisses vorteilhaft.

Nun wird anhand von Figur 23 eine weitere Ausführungsfonj der Erfindung beschrieben, bei der der magnetische äquivalente Kreis zum Abtasten als verteilungs-konstanter Kreis verwendet wird.

Ein nichtmagnetisches Magnetspalt-Abstandsstück 111 ist zwischen zwei weiche magnetische dünne Platten 112 eingelegt, die so geformt sind, daß unter dam Hagnetspalt-Abatandsstück 111 ein hohler Teil 114 vorgesehen iat. Die unteren Teile 118 der weichen magnetischen dünnen Platten 112, 112 liegen zwischen zwei zentralen Polstücken 113» 113» die als Polschuh© für das magnetische Abtasten des Aufzeichnungsmedium« dienen. Der Teil der weichen magnetischen dünnen

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platten 112, der unmittelbar über ihrem hohlen Teil 114 liegt, und die zentralen Polstücke 113, die die Platten 112 unmittel« bar unterhalb des hohlen Teils 114 einschließen, liegen zwischen zwei nichtmagnetischen Körpern 115» 115 aus hitzefestem Material, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Der obere Teil 116 der weichen magnetischen dünnan Platten 112' und der wärmebeständige nichtmagnetische Körper 115 werden eng von zwei magnetischen Polstücken 11?® 117 eingefaßt, die als äußere Polstücke zum Abtasten des Aufnahmemediums dienen. Am hohlen Teil 114 ist eine Signalspulβ 119 angeordnet, so daß im Magnetspalt des .Kopfs ein magnetischer Fluß erzeugt wird. ..Das Abtast-Magnetfeld liegt zwischen den zentralen Polstücken 113 und den äußeren Polstücken 117» Bei der Konstruktion gemäß figur 23 kann die weiche magnetisch© dünne Platte nach der Verarbeitung wärraeb©han4©lt werden«

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das Signal-Magnetfeld durch Spulen erzeugt. Es ist jedoch auch möglich, diese Spulen, beispielsweise die Spulen 20 und 20* gemäß Figuren 9 und 10, durch einen nichtmagnetischen Leiter 29 zu erftetzen, der zwischen zwei Kernen 10^r, 10' angeordnet ist, die mit magnetischen dünnen Schichten 12', 12' überzogen sind, wie in Figur 24 dargestellt ist«

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 25 dargestellt. Zwei nichtmagnetische Körper 41, 41 mit einem Querschnitt in der Form eines umgekehrten L , die mit magnetischen dünnen Schichten 43 bedeckt sind, sind symmebrisch hinsichtlich eines nichtmagnetischen Kopf-Abstandsstücks 44 und eines magnetischen Körpers 45, der zwischen ihnen liest, angeordnet. Die nichtmagnetischen Körper 41, 41 sind mit Muten 42, 42 versehen, bei denen

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gewickelte Signalspulen 4-6, 46 zur Erzeugung eines magnetischen Flusses im Kopfmagnetspalt gewickelt sind.

Eine HML-Quelle 48 zur Erzeugung einer magnetomotorischen Kraft U ist mit dem Kopf so verbunden, daß der Kopfluftspalt symmetrisch mit magnetomotorischer Kraft versorgt wird. Ein in Richtung des Pfeils in der Figur vorbeilaufendes Aufnahmeraedium 40 wird also magnetisiert.

liei dieser Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 25 besteht der Vorteil, daß der Leckfluß des Signal-Magnetfelds am kopfteil durch das Vorsehen der Nut 42 vermindert werden kann.

Außerdem kann bei dieser Ausführungsform das Magnetfeld zum Abtasten leicht herangebracht werden, da der breite zwischenliegende magnetische Körper 4-5 aus den nichtmag·» netischen Körpern 41, 41 vorsteht.

Schließlich bietet diese Ausführungsform den Vorteil, daß die dünne magnetische Schicht oder Platte 43 nicht zu einer komplizierten Form gebogen werden muß, was zu einer Vereinfachung der xiersteilung des MagnetkopfS führt.

bei einem erfindungsgemäßen Magnetkopf, bei dem zwei nichtmagnetische Körper mit einem Aussparungsteil an einer Seite und mit einer magnetischen dünnen Schicht an der oberen und an den Seitenflächen mit gegeneinander gerichteten Stirnflächen bedeckt angeordnet sind und ein nichtmagnetisches Kopf-Abstandsstück zwischen sich einschließen, wobei die Ausnehmungsteile nach innen gerichtet sind, sind weitere Teile der magnetischen dünnen Schichten auf den nichtmagnetischen Körpern magnetisch miteinander verbunden, die

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magnetischen dünnen Schichten werden an den Ausnehmungeteilen der nichtmagnetischen Körper, auf die sie aufgebracht sind, mit einem Signal-Magnetfeld beaufschlagt, so daß das Signal-Magnetfeld dem Kopf-Magnetspalt aufgeprägt wird, und an die magnetischen dünnen Schichten an den entgegengesetzten Seiten des Kopf-Magnetspalts werden zwei symmetrische Abtast-Magnetfelder angelegt, wobei der Einfluß des Abtast-Magnetfelds auf das Aufnahmemedium klein ist und der ünterscheidungsgrad zwischen dem Aufnahmebereich und dem nichtaufnehmenden Bereich des Magnetfelds groß ist.

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Claims (1)

1. Pa te nt an s ρ r ü ehe

   Abtastmagnetkopf mit einem ersten geschlossenen Hagnetkreis, in dem ein nichtmagnetischeβ Kopf-Magnetapalt-Ab-· standsstück liegt, das in Berührung Bit einem Aufnahmemedium bringbar ist und mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Signal-Magnetfelds, das auf dem Aufnahmemedium aufgezeichnet werden soll, im ersten geschlossenen Hagnetkreis, gekennzeichnet durch einen zweiten und feinen dritten geschlossenen ν Hagnetkreis, die einen (Feil des ersten geschlossenen Hagnetkreises enthalten, und an entgegengesetzten Seiten des Kopfmagnetspalt-Abstandsstücks (13» 311 44» 56, 73» 111) angeordnet sind, und durch eine Einrichtung .(17, 39, 48, 82, 99, 109) zum Erzeugen eines Paars von Abtast-Magnetfeldern, die symmetrisch zum Kopfmagnetspalt verlaufen, im zweiten und im dritten geschlossenen Magnetkreis.

   2· Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der* erste geschlossene Magnetkreis aus zwei nichtmagnetischen Körpern (1O¹, 511 63) mit einem Einschnitt (52) an mindestens einer ihrer Seitenflächen und. mit einer magnetischen Schicht (12, 12', 331 64) an drei seiner i'lächen einschließlich des eingeschnittenen Teils, die mit einander zugewandten Stirnflächen und nach innen gerichteten eingeschnittenen Teilen angeordnet sind, besteht, wobei das nichtmagnetisch^ Kopfeagnetipelfc-Abatend·stück (131 56) «wischen die Magnetischen Schichten ·η einer Seite u$m eingeschnittenen Teils «ingefügt let, und .au· tintr magnetischen Verbindung (5|) der daewiichen liegenden magnetischen Schichten auf dir anderen Beit· d«i eingeschnittenen ϊβϋβ; daß die magnetischen" Schichten an ihren öingtachniüttnen Teilen auch jeweils tun «weiten und zu«

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   dritten der Magnetkreise gehören; und daß die Einrichtung (20, 29) zum Erzeugen des Signal-Magnetfelds an den magnetischen Schichten an deren eingeschnittenen !feilen vorgesehen ist, so daß dieses Magnetfeld am Kopfmagnetspalt anliegt·

   3. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste geschlossene Hagnetkreis eine nichtmagnetische Platte-(31) umfaßt, die zwischen einem Paar magnetischer Platten (32) angeordnet ist, die am Ende, in Kontakt mit einem ersten und mit einem zweiten magnetischen Kern (33i 33) stehen und.miteinander über einen dritten magnetischen Kern (34) verbunden sind, wobei die nichtmagnetische Platte das Kopfmagnetspalt-Abstandsstück darstellt; daß der zweite

   Magnetkreis an einer Seite der nichtmagnetischen Platte angeordnet ist und aus dem ersten und dem dritten magnetischen Kern besteht, die magnetisch miteinander verbunden sind; und daß der dritte geschlossene Magnetkreis an der anderen Seite der nichtmagnetischen Platte angeordnet ist und aus dem zweiten und dem dritten der magnetischen Kerne besteht, die magnetisch miteinander verbunden sind.

   4. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste geschlossene Magnetkreis ein Paar nichtmagnetischer Körper (91) mit einem eingeschnittenen Teil an mindestens einer ihrer Seitenflächen und.mit einer magnetischen Schicht an drei ihrer Außenflächen einschließlich des eingeschnittenen Teile umfaßt-, die mit gegeneinander gerichteten Stirnseiten und nach innen gtwandten eingeehhnittenen Teilen angeordnet sind, daß «ich die magnetisch« Schicht (92) von der den eingeschnittenen Teil enthaltenden Außenfläche weg weiter erstreckt und daß der nichtaagnetieehe

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   iiiiiinist

   Kopfmagnetspalt zwischen den magnetischen Schichten auf einer Seite des eingeschnittenen !Teils liegt, auf dessen anderer Seite die magnetischen Schichten miteinander magnetisch verbunden sind, und zwar über ein erstes Paar magnetischer Platten (76), die die vorstehenden Teile der nagnetischen Schichten zwischen sich einschließen, und daß der zweite und der dritte Magnetkreis aus einem zweiten Paar magnetischer Platten (78) zusammengesetzt sind, die mit den magnetischen Schichten an der Fläche der nichtmagnetischen Körper, die den eingeschnittenen Teil haben, verbunden sind und außerdem magnetisch ait dem ersten Paar magnetischer Platten verbunden sind; und daß auf das erste Paar magnetischer Platten zwei Spulen (99) zum Erzeugen des Abtast-Magnetfelds gewickelt sind; und daß zwei Spulen auf die magnetischen Schichten bei den eingeschnittenen Teilen zur Erzeugung des Signal-Magnetfelds gewickelt sind.

   .5· Hagnetkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei magnetische Platten (112) mit einem U-förmigen gekrümmten !Peil in seinem Mittelbereich, durch eine als Kopfmagnetspalt-Abstandsstück dienende nichtmagnetische Platte (111), die zwischen den beiden magnetischen Platten auf einer ,Seite von deren gekrümmtem Teil angeordnet ist, einen ersten und einen zweiten Magnetkern (117), welche die die nichtmagnetische Platte zwischen sich einschließenden Magnetplatten festhalten, einen dritten und einen vierten Magnetkern (113), die magnetisch die magnetischen Platten auf der anderen Seite des gekrümmten Teils verbinden, eine magnetische Verbindung an einem Ende der ersten und zweiten Magnetkerne mit einem Ende der dritten und vierten Magnetkerne zur Bildung zweier geschlossener.Magnetkreise an den gegenüberliegenden Seiten

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   des Kopfmagnetspalts und durch zwei an.den magnetischen Platten an deren gekrümmtem Teil angeordnete Spulen (20) zur Erzeugung des Signal-Kagnetfelds. am Magnetspalt.

   6. Magnetkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des Signal-Magnetfelds ein nichtmagnetischer Leiter (29) ist, der zwischen den magnetischen Schichten (12') an deren eingeschnittenem Teil angeordnet ist und mit einem Signalstrom gespeist wird.

   7. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste geschlossene Magnetkreis zwei nichtmagnetische Körper (4-1, 51) von der Form eines umgekehrten L, die mit einer magnetischen dünnen Schicht (4-3, 53'") bedeckt sind, eine zwischen den beiden oberen Enden der nichtnagnetischen Körper eingeschaltete nichtmagnetische Platte (44-, 56) und eine-die anderen Enden der nichtmarnetischen Körper magnetisch miteinander verbindende Platte (4-5, 57) umfaßt; daß auf den magnetischen dünnen Schichten zwei Spulen zum Erzeugen des Signal-Magnetfelds für die Aufnahme vorgesehen sind; und daß die Enden der magnetischen dünnen Schichten mit der magnetischen Platte zur Bildung des zweiten und dritten geschlossenen Hagnetkreises auf den gegenüberliegenden Seiten des Kopfmagnetspalts magnetisch verbunden sind und das Abtast-Magnetfeld symmetrisch hinsichtlich dieses Magnetspalts im zweiten und dritten* geschlossenen Magnetkreis erzeugt wird.

   8. Magnetkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß •die Dicke (t") der magnetischen Schichten (64·) an dem Teil, der in Berührung mit dem Aufnahmemedium kommt, geringer ist als die Dicke (t) an den übrigen Teilen (65)·

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