DE3228307A1 - Anordnung zur magnetischen signal-aufzeichnung und -wiedergabe - Google Patents

Description

• Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung und
• -Wiedergabe Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung und -Wiedergabe bei vergleichsweise geringer Relativ-Geschwindigkeit zwischen Magnet-Kopf und -Schicht.
• Beim magnetischen Aufzeichnungs- und -Wiedergabe-Verfahren werden zeitabhängige elektrische Größen und ortsabhängige magnetische Größen miteinander verknüpft.
• Die Genauigkeit, mit der diese beiden Größen gegenseitig abbildbar sind, ist maßgeblich abhängig sowohl von der Beschaffenheit der Nahtstelle zwischen Magnet-Kopf und Magnet-Schicht (wie etwa Kopfspalt-Breite, Schicht-Dicke, Abstand zwischen Kopf und Schicht, Oberflächenrauhigkeit von Kopf und Schicht, u.a.), als auch von der Relativ-Geschwindigkeit der Bewegung zwischen Kopf und Schicht.
• Jenseits einer durch den Stand der Technik gesetzten Grenze für die Güte der o.g.Nahtstelle sind Verbesserungen der Abbildungs-, bzw. Obertragungs-Genauigkeit möglich entweder durch - Erhöhung der Relativ-Geschwindigkeit oder durch - Zerlegung, bzw. Zusammenfassung des aufzuzeichnenden, bzw. des wiederzugebenden Signals in mehrere Komponenten (Mehrspurverfahren) oder durch - Kombinationen dieser Möglichkeiten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geschwindigkeits-und Präzisions-Anforderungen an die zur Realisierung der bekannten magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Verfahren benötigten, mechanisch bewegten Einrichtungen zu vermindern und die von ihnen herrührenden, für zahlreiche Anwendungsfälle nachteiligen Begleiterscheinungen zu vermeiden. Insbesondere sind es (beim Mehrspur-Verfahren) die Schwierigkeiten der Justierung und die durch vielerlei Ursachen möglichen Dejustierungen und die daraus resultierende Veränderung der gegenseitigen Phasenlage der entsprechend vielen Signale oder es ist der bei schneller Relativ-Geschwindigkeit und engem Kopf-Schicht-Kontakt auftretende Verschleiß von Kopf und Schicht, welcher die Obertragungseigenschaften und die Lebensdauer beeinträchtigt und den Einsatz solcher Geräte unter robusten, etwa mobilen Bedingungen oder unter nur geringe Wartungsmöglichkeiten gestattenden Bedingungen erschwert.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß (siehe Fig. 1.) die mechanische Bewegung, welche zwischen dem aus den Kernschenkeln (K) des Magnetkopfes gebildeten Spalt (im folgenden "realer Spalt" genannt (S)) und der Magnetschicht (C) auszuführen ist, ergänzt wird, bzw. in besonderen Anwendungsfällen sogar völlig ersetzt wird durch die Verschiebung eines synthetischen Spaltes (d) im Inneren des Magnetkopfes.
• Dieser (in Fig. 1. kreuzschraffiert gekennzeichnete) synthetische Spalt wird gebildet durch einen Zwischenraum bestehend aus magnetisch ungesättigtem Material ~der in einen den Magnetkopf ganz oder teilweise ausfüllenden Raum aus magnetisch gesättigtem Material eingebettet ist.
• Eine Verschiebung dieses Spaltes kann dadurch erzielt werden, daß die an ihn angrenzenden Räume auf einer Seite vergrößert und auf der anderen Seite verkleinert werden. Bei einem ideal gestalteten synthetischen Spalt, d.h. unter Vernachlässigung von Streuflüssen wird bei Signal-Aufzeichnung durch die in bekannter Weise von einer (Schreib-) Wicklung (W) gelieferte Durchflutung nur auf dem Wege über den (kreuzschraffierten) magnetisch noch ungesättigten Raum des Magnetkopf-Materials und das mit ihm in Kontakt befindliche Schichtelement ein genügender Induktionsfluß ($#) ermöglicht, welcher auf dem Schichtelement eine remanente Magnetisierung zurückläßt. Umgekehrt wird bei Signal-Wiedergabe nur das mit dem noch ungesättigten Material des Kopfes in Kontakt stehende Schichtelement mit seiner ihm eingeprägten Magnetisierung in bekannter Weise zu einer Flußänderung (aus) im Kopf beitragen, welche zu einem Signal in einer (Lese-) Wicklung (W) führt.
• Hat ein (Abtast-) Spalt die Breite d und sollen Signale mit Frequenzanteilen bis zur Frequenz f abgetastet werden, so gilt bekanntlich für die Relativ-Geschwindigkeit v zwischen Spalt und Speichermedium: v > 2xdxf Kann nun der synthetische Spalt längs einer Spur mit der Länge A verschoben werden und ist diese Spur-Länge für die zu übertragende Informationmenge ausreichend so erübrigt sich eine mechanische Bewegung zwischen Kopf und Schicht überhaupt.
• Anwendungsfälle für eine solche Betriebsart finden sich bei der Bearbeitung von Belegen mit nur kurzen, integrierten Magnetstreifen (z.B.Park-Tickets, Fahrkarten,u.a.) Für die Obertragung beliebiger Informationsmengen ist dagegen der Verschiebevorgang entsprechend oft zu wiederholen und die Schicht mit einer (in Fig. 1. in Richtung X-Achse zu verstehenden) Geschwindigkeit c gegenüber dem Kopf zu transportieren, wobei gilt 5 Axsin# v mit s= Breite des realen Spalts und ß= der (in Fig.1.
• als rechtwinklig dargestellte) Winkel zwischen Verschieberichtung des synthetischen Spalts und Transportrichtung der Schicht.
• Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung genügt demnach zur Obertragung eines gegebenen Informationsflusses eine bis zum Faktor d/A geringere Relativ-Geschwindigkeit zwischen Kopf und Schicht im Vergleich zu einer Anordnung mit lediglich realem Spalt.
• Ein aus magnetisch ungesättigtem Material bestehender Bereich, welcher in einen magnetisch gesättigten Bereich eingebettet ist, läßt sich grundsätzlich dadurch realisieren, daß (siehe Fig. 2.) das sättigbare Material dem Einfluß der Magnetfelder (Steuerfelder(F)) zweier mit entgegengesetzter Polarität sich gegenüberstehender Magnete (Steuermagnete(M)) ausgesetzt wird. Dann ist im Inneren des Materials immer ein Bereich abgrenzbar, innerhalb dessen die dort herrschende Feldstärke H dem Betrage nach kleiner ist (also auch kleiner als die Sättigungsfeldstärke Hs) als in dem ihn umgebenden Bereich. Lage und Gestalt eines solchen (in Fig.2. durch Kreuzschraffur kenntlich gemachten) Bereichs sind abhängig von der Intensität der Steuerfelder, von der Art ihrer Einleitung und von der Form und den magnetischen Eigenschaften des sättigbaren Materials.
• Es ist offensichtlich, daß ein solcher so definierter Bereich umso besser als synthetischer Spalt geeignet ist, je schmaler und schärfer begrenzt er ist, je mehr zwar seine Lage, nicht jedoch seine Gestalt mit der Intensität der Steuerfelder veränderbar ist und je weniger störende Verkopplung zwischen den von den Steuerfeldern erzeugten Magnetflüssen und den für die Aufzeichnung erforderlichen, bzw. von der Wiedergabe herrührenden Flüssen (Signal-Flüsse ( (D# )) vorhanden ist.
• Die folgenden Maßnahmen sind geeignet, die Erfüllung dieser Forderungen zu begünstigen: - Die Steuermagnete werden symmetrisch gegenüber der Magnetkopf-Geometrie angeordnet, und zwar so, daß die zum Signalfluß parallelen Komponenten der Steuerflüsse sich kompensieren.
• - Die Anordnung der Steuermagneten gegenüber dem Magnetkopf und die Fonmung von Steuermagneten und Magnetkopf werden so gewählt, daß der Steuerfluß zwar überwiegend das Magnetkopf-Innere ausfüllt, jedoch außerhalb der Kopf-Schicht-Nahtstelle entlangläuft und der Kopf - aus Material mit magnetisch anisotropen Eigenschaften besteht, wobei die Vorzugsrichtung der Permeabilität in Richtung der kürzesten magnetischen Verbindung über den realen Spalt verläuft.
• Eine zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 3. schematisch dargestellt.
• Die Kernschenkel (K) sind hier über einen symmetrisch gestalteten Hohlkörper (J) miteinander verbunden, in dessen Inneres die Steuerfelder eingeleitet werden, welche mittels der stromdurchflossenen Wicklungen WR und WL erzeugt werden.
• Jeder Pol der Steuermagneten ist sowohl mit seinem eigenen Gegenpol über das Material des Hohl körpers als auch mit dem Gegenpol des gegenüberstehenden Steuermagneten über leitfähiges Material magnetisch verbunden und zwar so, daß der Steuerfluß sich möglichst nach allen Richtungen im Hohl körper ausbreiten kann und dort zur Ausbildung eines synbetischen Spaltes führt, ohne daß dazu zwangsläufig resultierende Komponenten der Steuerflüsse in den realen Spalt und in die Schicht gelangen müssen. Die Vorzugsrichtung der Permeabilität des Magnetkopf-Materials ist in Fig. 3. durch die Schraffur angedeutet.
• Fig. 4. zeigt Schnitte durch die Fig. 3. und zwar Fig.4.1 in Y-Z-Ebene durch den realen Spalt und Fig.4.2 parallel zår X-Z-Ebene quer zum realen Spalt und Fig. 4.3 parallel zur X-Y-Ebene durch den oberen Teil des Hohl körpers J.
• Die schwarz ausgefüllten Pfeile im Inneren der Fig.4.
• sollen den Verlauf der Steuerflüsse anzeigen, welche sich im Hohl körper ausbreiten und innerhalb der Steuermagneten sich zu den Flüssen L7 bzw. ER vereinigen.
• Es sei angenommen, daß dem Betrage nach #R < #L und somit der synthetische Spalt rechts zur Mittellinie in Fig. 4.1, bzw. Fig. 4.3 angeordnet anzunehmen ist.
• Nur dort kann sich Signalfluß s ausbilden, wie in Fig.4.1 und Fig. 4.3 zu sehen.Die in Fig. 4.2 beispielhaft dargestellte Ebene ist für Signalfluß gesperrt.Erregung, bzw.
• Messung des Signalflusses geschieht mittels Ws.
• Leerseite

Claims (4)

1. Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung und - Wiedergabe Patentansprüche @ Anordnung zur magnetischen Signal-Aufzeichnung und -Wiedergabe bei vergleichsweise geringer Relativ-Geschwindigkeit zwischen Magnet-Kopf und -Schicht dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bewegung zwischen Kopf und Schicht ergänzt wird, bzw. in besonderen Anwendungsfällen ganz ersetzt wird durch die Verschiebung eines im Inneren des Magnetkopfes durch die Einwirkung von Steuermagnetfeldern erzeugten Zwischenraumes bestehend aus magnetisch ungesättigtem Material, der in einen den Magnetkopf ganz oder teilweise ausfüllenden Raum aus magnetisch gesättigtem Material eingebettet ist und dessen Lage über die Intensität der Steuermagnetfelder beeinflußbar ist.
2. 2.Anordnung gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkopf aus magnetisch anisotropen Material besteht mit einer Vorzugsrichtung der Permeabilität in Richtung des auf der Schicht angeordneten, bzw.

   anzuordnenden Signalmagnetflusses und daß die Steuerfelder von mit entgegengesetzter Polarität sich gegenüberstehenden Magneten veränderbarer Intensität(Steuermagneten) ausgehen und so in den Magnetkopf eingeleitet werden, daß sie sich dort symmetrisch bezüglich der Kopf-Geometrie ausbreiten und daß keine resultierenden Komponenten der Steuerfelder in den Kopfspalt gelangen können.
3. 3.Anordnung gemäß Anspruch 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß der die Kernschenkel verbindende Teil des Magnetkopfes als Hohl körper ausgestaltet ist und daß die Steuerfelder in den Hohl körper aus je e#inem die Gegenpole der gegenüberstehenden Steuermagneten magnetisch miteinander verbindenden und mit dem Hohl körper in Kontakt gebrachten, vorzugsweise in dessen Material eingelassenen Materialstück eingeleitet werden.
4. 4.Anordnung gemäß Anspruch 1.,2. und 3., dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch anisotropen Eigenschaften des Magnetkopfmaterials dadurch hergestellt werden, daß es aus sich abwechselnden Schichten magnetisch gut leitendem und magnetisch schlecht leitendem Material zusammengesetzt ist.