ФЕРРИТОВАЯ МАГНИТНАЯ ГОЛОВКА Российский патент 1997 года по МПК G11B5/127 G11B5/133 

Изобретение относится к технике магнитной записи, в частности к ферритовым магнитным головкам (МГ) для записи воспроизведения изображения, а также универсальным звуковым МГ.

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.

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.

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.

Задачей заявляемого изобретения является снижение степени магнитного насыщения сердечника вблизи записывающей кромки рабочего зазора.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Магнитная головка работает следующим образом.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к технике магнитной записи. Задачей изобретения является снижение степени магнитного насыщения сердечника МГ вблизи записывающей кромки рабочего зазора. Сущность изобретения состоит в том, что в ферритовой МГ, содержащей первый и второй по ходу движения МГ относительно магнитного носителя полусердечники из феррита, 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. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности записи и увеличении эффективного градиента поля записи, что обеспечивает возможность работы МГ с высококоэрцитивными носителями при записи и воспроизведении как видео-, так и аудиоинформации. При этом МГ предлагаемой конструкции проще и дешевле в изготовлении, чем МГ типа MIC, "сандвич" и других конструкций. 1 табл. 2 ил.

Ферритовая магнитная головка, содержащая первый и второй по ходу движения головки относительно магнитного носителя полусердечники из феррита, скрепленные друг с другом с образованием немагнитного рабочего зазора, намоточное окно, выполненное в первом полусердечнике, и обмотку, отличающаяся тем, что плоскость рабочего зазора во втором полусердечнике расположена под углом более 90^o к плоскости, касательной к рабочей поверхности головки и проходящей через линию рабочего зазора.