1 ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ ГОЛОВКИ

Теоретичні відомості про магнітні головки



Матеріали магнітних головок.

До матеріалів сердечника й екранів головки пред'являються різноманітні вимоги: вони зобов'язані мати високу магнітну проникність, індукцію насичення, точку Кюрі і магнітну - твердість, а так само малу випробовувану електричну провідність і шорсткість.

Крім цього матеріали головок повинні допускати точну механічну обробку без зміни магнітних властивостей, не повинні вміщувати сторонніх домішок, мати високу стійкість до стирання магнітною стрічкою.

На високих частотах основні втрати в магнітних головках виникають через вихровий потік. Під його впливом магнітний потік витісняється із середини сердечника до його поверхні, внаслідок цього він зосереджується в тонкому поверхневому шарі магнітного матеріалу. При збільшені частоти глибина проникнення перемінного поля у феромагнітному сердечнику змішується в f раз.

Для виготовлення сердечника головок використовуються такі сплави:

- Залізо – нікель – кобальтові (пермаллой, (н до 250 000);

- Залізо – алюмінієві (альфенол, (н ( 10000 );

- Залізо – алюміній – кремінний (сендаст, (н ( 35000 при f = 0 і (н ( 5 при f = 5 МГц);

- Феррити ((н ( 500 при f = 0 і (н ( 500 при f = 5 МГц);

- Аморфні сплави.

Характеристики сендаста мало змінюються при механічній обробці. У нього не значні витрати на гистерезис, висока зносостійкість. Приблизно такі ж магнітні характеристики у ферритів, але вони чуттєві до ударних навантажень, що виникають, наприклад, у чотириголовочных відеомагнітофонах у момент контакту головки в зі стрічкою (при поперечному записі). Феритові головки перевершують головки інших сплавів по віддачі на високих частотах, а так само терміном роботи.

Матеріали робочого шару носіїв магнітного запису.

Матеріали що використовується для виготовлення робочої поверхні носіїв магнітного запису, та їх характеристики приведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Матеріал робочого шару

Рік розробки

Коерцитивна сила, кА/м

Залишкова магнітна індукція, Тл

Мінімальна довга хвилі запису, мкм

Коефіцієнт прямокутності



Образивність, відносної одиниці



Гамору- оксид заліза,

( = Fe2O3

Берталид

( - Fe2O3 і Fe3O4

1956



1966

21



35

0,08



0,11

4,5



2,0

0,75…0,8

1



Кобальтовий гамору - оксид залізаGo + ( - Fe2O3.

Гамору – оксид заліза, модифікований кобальтом (Сщ: 0,2..3% маси)

1966



1976



35



35

0,11…

0,2



2,0



0,6

0,8…0,85



1,2...1…1,5



Двоокис хрому CrО2

1968

1976

36

55…80

0,11

0,19

2,0

0,6

0,85

2,0



Металеві порошки ( Fe,Fe-Co,Fe-Co-Ni )



до 160

0,3…0,7



0,9



Цільне металеdе покриття



200…500

2…3

0,25

0,95



Сендастові і ферритові головки, завдяки відзначеним малим втратам на високих частотах, використовуються для запису широкополосних імпульсних і телевізійних сигналів.

У таблиці крім приведених уже термінів і позначень приводяться значення мінімальної довжини хвилі запису, яку можна досягти, використовуючи визначений тип стрічки. Образ для визначення довжини хвилі ( записується так: (=v/f, де v-швидкість руху голівки щодо стрічки, f-частота сигналу, що записується. Мінімальна довжина хвилі запису визначається складом і фізичною структурою феромамагнітних матеріалів робочого шару.

Головки для аудіозапису.

Конструктивно перші записуючі та стираючі аудіоголовки у незначній мірі відрізнялися від головок, схематичне зображення якої приведено на рисунку 1.1. Подальша розробка головок велась у напрямку підвищення напруги полюсів, зменшення потоків розсіювання і втрат у сердечнику, підвищення щільності запису й ін.







Сердечник головки

Обмотка

Додатковий зазор

Додатковий зазор

Магнітний екран



Рисунок 1.1 Конструкція універсальної звукової головки

На Рисунку 1.1 Показаний один варіант конструкції універсальної звукової головки. Вона складається: 1- сердечник; 2- обмотка; 3- робочий зазор,4- додатковий зазор; 5- магнітний екран.

У записуючих головках ширина робочого зазору знаходиться в межах 2- 10 мкм, а додатковий 50 - 300 мкм. У відтворюючих головках ширина робочого зазору складає 1- 5 мкм, а додатковий, у зв'язку з неможливістю насичення сердечника, - відсутній. Відсутність додаткового зазору приводить до підвищення чутливості голівки. Ширина робочого зазору універсальної голівки 1...5 мкм. Голівка, що стирає, має ширину зазору…200 мкм.

Індуктивність обмоток головок у залежності від типу магнітофона змінюється в дуже великих межах 0,5…1500мГн; число витків – 100…2000...

Матеріали головок: пермалой, алифинол; дуже широке вживання знайшов феромагнітний матеріал сендаст. Зовнішній екран головки служить для зменшення наведень і власного випромінювання. Матеріал екрана – пермаллой.



1. Сердечник головки

2. Робочий зазор

3. Додатковий зазор

4. Робоча поверхня

5. Обмотка



Рисунок 1.2- Схематичне зображення кільцевої голівки



Визначення електромагнітних параметрів магнітної головки



Магнітний опір сердечника:

. (1.1)

Магнітний опір робочого зазору:

. (1.2)

Магнітний опір додаткового зазору:

. (1.3)

Розрахованих даних достатньо для розрахунку магнітного потоку у осерді:

. (1.4)

Розрахуємо індуктивність котушки головки:

. (1.5)

Знаючи індуктивність, можемо розрахувати ЕРС. Для цього візьмемо похідну від струму:

. (1.6)

Значення ЕРС:

. (1.7)

Амплітудне значення ЕРС:

. (1.8)

Напруженість поля у робочому зазорі:

. (1.9)

Напруженість поля у додатковому зазорі:

. (1.10)

Магнітна індукція у робочому зазорі:

(1.11)

Магнітна індукція у додатковому зазорі:

(1.12)

Визначимо стабілізуючу дію додаткового магнітного зазору на магнітну індукцію та індуктивність обмотки головки. Для цього визначимо відносну зміну параметрів при збільшенні магнітної проникності у два рази у випадках наявності та відсутності додаткового магнітного зазору.

Магнітна проникність осереддя:

(1.13)

Розрахуємо параметри при наявності додаткового магнітного зазору.

Магнітний опір сердечника:

. (1.14)

Магнітний опір робочого зазору залишиться без змін, тому що в його формулу не входить :

. (1.15)

Магнітний опір додаткового зазору залишиться без змін, тому що в його формулу не входить :

. (1.16)

Розрахованих даних достатньо для розрахунку магнітного потоку у осерді:

(1.17)

Розрахуємо індуктивність котушки головки:

. (1.18)

Амплітудне значення ЕРС:

. (1.19)

Напруженість поля у робочому зазорі:

. (1.20)

Напруженість поля у додатковому зазорі:

. (1.21)

Магнітна індукція у робочому зазорі:

(1.22)

Магнітна індукція у додатковому зазорі:

(1.23)



Розрахуємо параметри при відсутності додаткового магнітного зазору.



Магнітний опір сердечника:

. (1.24)

Магнітний опір робочого зазору:

. (1.25)

Магнітний опір додаткового зазору при відсутності додаткового зазору:

. (1.26)

Розрахованих даних достатньо для розрахунку магнітного потоку у осерді:

(1.27)

Розрахуємо індуктивність котушки головки:

. (1.28)

Амплітудне значення ЕРС:

. (1.29)

Напруженість поля у робочому зазорі:

. (1.30)

Магнітна індукція у робочому зазорі:

(1.31)





1.3 Відповіді на контрольні запитання.

3. Причина використання та специфичні характеристики потокочутливих головок?

Головним призначенням потокочутливих головок є відтворення процесів з малими швидкостями зміни частоти (нижче 40 Гц). ЕРС такої головки пропорційна залишковому потоку носія і не залежить від швидкості його зміни. Практично нижній частотний діапазон таких головок обмежується розмірами самої головки, верхній - шириною робочого зазору.

7. Чому не співпадають механічна та ефективна ширина робочого зазору?

Це може відбуватися по наступній причині. Магнітне поле головки у зазорі не виходить під кутом 90, і робочий шар плівки відділений від головки захисним шаром, тому зі збільшенням відстані від головки протяжність поля зменшується, і зменшується ефективна ширина магнітного зазору.

14. Чому магнітні головки, що працюють на одних фізичних принципах можуть виконувати протилежні функції запису та стирання?



Причина у тому що процес запису або сти