JPH02248010A - ロータリートランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、家庭用Ｖ　Ｔ　Ｒ［ｖｉｄｅｏ　ｔａｐｅ　
ｒｅｃｏｒｄｅｒコ等のように回転ヘッドを用いる磁気
記録再生装置おいて、回転ヘッド側と固定装置側との間
で信号の伝送を行うロータリートランスに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

ロータリートランスは、装置本体側に固定されたステー
タと回転ヘッドに伴って回転するロータからなる。そし
て、従来のロータリートランスは、これらステータとロ
ータが共に第７図に示すようなコア１１によって構成さ
れていた。

このコア１１は、Ｎ　１−Ｚｎ系フェライトからなる酸
化物磁性体を円盤状に形成したものであり、中心に回転
軸を通すための孔１２が設けられている。また、このコ
ア１１の一方の端面である対向面１１ａには、孔１２に
対して同心円となる環状の巻線溝１３・１３が設けられ
ている。なお、ここでは２チヤンネルのロータリートラ
ンスを例示しているので、巻線溝１３・１３は、内周側
と外周側に２本形成されることになる。

上記コア１１は、結合剤を添加したＮ　１−Ｚｎフェラ
イト粉体を高圧で成形し高温（１２００°Ｃ）で焼成し
た後に所定の機械加工を施すことによって製造される。

そして、このコア１１の各巻線溝１３・１３内には、巻
線１４・１４が施されている。

ステータは、上記のように構成されたコア１１を装置本
体側に固定したものであり、このコア１１の各巻線１４
は、装置本体側の記録再生回路に接続されている。また
、ロータは、同じ構成のコア１１をステータのコア１１
と中心軸が一致し、かつ対向面１１ａ同士が互いに僅か
な間隙を介して向かい合うように配置すると共に、回転
ヘッドに伴って回転するようにしたものである。そして
、このロータ例の各巻線１４は、回転ヘッドの各磁気ヘ
ッドに接続されている。

この結果、回転する磁気ヘッドと固定された記録再生回
路は、ロータリートランスによって磁気的に結合され、
両者間での信号の伝送が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記ロータリートランスの伝送効率Ｅ　＝　／　ａ　Ｅ
　Ｏは、下記の式■によって決定される。

ここで、Ｋは結合係数であり、ＬＲはロータ側から見た
組み合わせインダクタンス、ＬＨは磁気ヘッドのインダ
クタンスである。また、一般にり。

＜　Ｌ　＊の関係を有する。

この式■から、伝送効率Ｅ、／ａＥ０を高めるには、イ
ンダクタンスＬＲを共振周波数がシステムの帯域まで落
ち込まない程度に高くすればよいことが分かる。

ところで、磁気回路におけるインダクタンスしは、下記
の式■によって表される。

ここで、Ｎは巻線の巻数、Ｒｏは磁路の磁気抵抗である
。

また、この磁気抵抗Ｒ５は、下記の式■にょっで表され
る。

ここで、μは磁路の透磁率、Ｓは磁路の断面積、ｌは磁
路長である。

このため、式■にこの式■を代入すると、下記の式■が
求められる。

！ 従って、インダクタンスしは、透磁率μと断面積Ｓに比
例することが分かる。そして、式■におけるインダクタ
ンスしえも、第７図に示すコア１１の透磁率と断面積に
比例することになる。

この結果、ロータリートランスの伝送効率は、コア１１
の透磁率と断面積に依存し、これらが小さくなるとイン
ダクタンスしＲの低下に伴って伝送効率も悪化すること
になる。

ところが、近年の磁気記録再生装置は、例えばＶＴＲＣ
おける高画質・高品位ビデオ信号等の記録のために、ロ
ータリートランスの高帯域化がさらに要請されるように
なっている。ここで、コア１１に使用しているＮ　１−
Ｚｎ系フェライトの透磁率の周波数特性を第２図の曲線
Ｂに示す。この曲線Ｂから明らかなようにコア１１の透
磁率は周波数が高くなるほど低下し、従来の家庭用ＶＴ
Ｒの帯域である１０ＭＨｚを超える周波数では、透磁率
も３００以下となる。このため、ロータリートランスの
伝送効率もこのコア１１の透磁率の低下に伴って悪化し
、従来のロータリートランスを使用して装置の高帯域化
を図ることは困難であった。

また、設置スペース等の関係で磁気記録再生装置の小型
化が望まれ、これに伴ってロータリートランスも形状を
小型にする必要が生じている。しかも、例えば家庭用Ｖ
ＴＲにおけるＦＭ音声記録やフライングイレーズヘッド
等の採用により、ロータリートランスのチャンネル数は
増加傾向にある。ロータリートランスが小型化されると
、コア１１に台ける対向面１１ａの面積（「直径Ｄｔの
円の面積」−「直径り、の円の面積」）が小さくなる。

また、ロータリートランスのチャンネル数が増加すると
、１チヤンネルに割り当てられるコア１１の対向面１１
ａの面積が小さ（なる。この結果、ロータリートランス
の伝送効率も、ロータリートランスの小型化及びチャン
ネル数の増加に伴って悪化することになる。また、この
ような小型化及び多チャンネル化は、チャンネル間の接
近によりクロストークを増加させることになる。このた
め、従来のロータリートランスを使用して装置の小型化
及び多チャンネル化を図ることも困難であった。

従って、従来のロータリートランスは、高帯域化、小型
化及び多チャンネル化が容易に図り得ないという問題点
を有していた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るロータリートランスは、上記課題を解決す
るために、固定部とこの固定部に対して間隙を介して回
転する回転部とからなり、これら固定部と回転部とにお
けるそれぞれの対向面に巻線溝を形成すると共に、各巻
線溝内に巻線を施すことにより、回転ヘッド側と固定装
置側との間で信号の伝送を行うロータリートランスにお
いて、回転部と固定部とが非磁性体からなる基板を有し
、かつ、各巻線溝がこれらの基板にそれぞれ形成される
と共に、各巻線溝の内面に合金磁性材料からなる磁性薄
膜が形成されたことを特徴としている。

なお、上記巻線溝は両側面をテーパ状に形成することが
好ましい。

〔作　用］ 上記構成によれば、固定部側の巻線と回転部側の巻線と
がそれぞれの磁性薄膜とこれらの間の間隙からなる磁気
回路を介して磁気的に結合される。そして、この磁性薄
膜は、合金磁性材料からなるので、透磁率が酸化物磁性
材料に比べて高周波領域においても高くなる。

従って、この磁気回路における透磁率の向上により伝送
効率を高めることができるので、ロータリートランスの
高帯域化が可能となる。また、このように透磁率が向上
すると、磁路の断面積の減少による伝送効率の低下を補
うことができるようになるので、ロータリートランスの
小型化及び多チャンネル化も可能となる。さらに、各巻
線溝に形成された磁性薄膜と他の巻線溝に形成された磁
性薄膜との間は、基板の非磁性体によって磁気的に絶縁
されている。このため、チャンネル間のクロストークも
減少させることができるので、小型化及び多チャンネル
化を容易にすることができる。

又、巻線溝の両側面をテーパ状に形成すれば、上記の磁
性薄膜を巻線溝の底面と両側面とで膜厚がほぼ均一にな
るように形成できるので、磁気抵抗を低下させるととも
に、磁気抵抗のバラツキを少なくする上で有利となる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第６図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

本実施例のロータリートランスは、円盤型のステータと
ロータを有するものを示す。ステータは、装置本体側に
固定されている。また、ロータは、回転ヘッドに伴って
回転するようになっている、そして、これらのステータ
及びロータは、第１図に示す基板２１によって構成され
ている。

基板２１は、円盤状の非磁性体からなり、中心に回転軸
を通すための孔２２が設けられている。

また、この基板２１の一方の端面である対向面２′１ａ
には、孔２２に対して同心円となる環状の巻線溝２３・
２３が設けられている。なお、ここでは、２チヤンネル
のロータリートランスを例示しているので、巻線溝２３
・２３は、内周側と外周側に２本形成されている。

上記の各巻線溝２３は、両側面がそれぞれテーパ状に形
成され、溝幅が対向面２１ａに近い部分はど広くなるよ
うになっている。また、各巻線溝２３の内面には、合金
磁性材料からなる磁性薄膜２５が一定の厚さで形成され
ている。

ここで、合金磁性材料からなる磁性薄膜２５として例え
ば４．５μｍの膜厚のセンダスト薄膜を２層に積層した
場合における透磁率の周波数特性を第２図の曲線Ａに示
す。この曲線Ａから明らかなようにセンダスト薄膜は、
前述の曲線Ｂで示したＮｉ−Ｚｎ系フェライトに比べ全
帯域で透磁率が高く、家庭用ＶＴＲの帯域上限である１
０ＭＨｚにおいても、約１０ｄＢの差を有することにな
る。従って、この磁性薄膜２５をシフ１とすれば、従来
の酸化物磁性体からなるコアよりも広い帯域で高い透磁
率を得ることができる。

上記磁性薄膜２５は、後に説明するように、スパッタリ
ングや蒸着によって形成される。このため、第３図（ａ
）に示すように、巻線溝２３の両側面が円筒面状に形成
され、対向面２１ａに対して垂直面となっている場合に
は、この両側面に形成される磁性薄膜２５の膜厚ｔ１　
・１．が底面の膜厚Ｌｘよりも薄くなり、しかも一定の
厚さに形成することが困難になる。そこで、本実施例で
は、巻線溝２３の両側面を前述のようにテーパ状に形成
している。すると、第３図（ｂ）に示すように、この巻
線溝２３の内面にスパッタリングや蒸着によって磁性薄
膜２５を形成した場合にも、両側面における膜厚１．−
１．と底面の膜厚ｔ２とがほぼ均等かつ一定になるよう
に形成することができる。このように形成された磁性薄
膜２５は、第３図（ａ）の場合と比較して磁気抵抗が低
下し、かつこの磁気抵抗のバラツキを少なくすることが
できるようになる。

また、上記磁性薄膜２５は、第４図に示すように、巻線
溝２３の内面に下地層２８を介して形成される。この下
地層２８は、基板２１と磁性薄膜２５との間における密
着性向上、応力差の緩和及び熱処理時の化学反応の防止
並びに磁性薄膜２５の配向性の改善のために形成される
ものである。

さらに、上記磁性薄膜２５は、同じく第４図に示すよう
に、電気的絶縁体からなる絶縁層２６・２６を介した３
Ｎ構造となるように形成されている。これは、磁性薄膜
２５を絶縁体を介して積層構造とすることにより、磁束
によって生じるうず電流損失を低減させるためである。

従って、この磁性薄膜２５の各層の厚さＬは、下記の式
を満足する条件で決定する。

ここで、μ。は真空透磁率、μゎは使用帯域の上限周波
数ｆ、における比透磁率、ρは電気比抵抗である。また
、ω＝２πｆｃである。上記各絶縁層２６の厚さは、数
百〜数千人程度とする。なお、この磁性薄膜２５は、積
層数を多くするほどよいが、加工時間との兼ね合いから
ここでは３層構造としている。

上記基板２１は、第４図に示すように、対向面２１ａ上
及び巻線溝２３内に形成した磁性薄膜２５上の全面を保
護膜２７で被われている。この保護膜２７は、対向面２
１ａ側の電気的絶縁及び磁性薄膜２５の保護のためのも
のである。

また、第１図に示すように、上記基板２１における各巻
線溝２３内には、巻線２４が巻回されている。なお、こ
の巻線２４は、パターン化処理されたものであってもよ
く、又は、薄膜によって形成されたものであってもよい
。

前記ロータリートランスにおけるステータは、上記構成
の基板２１を装置本体側に固定したものであり、この基
板２１の各巻線２４は、装置本体側の記録再生回路に接
続される。また、ロータは、同じ構成の基板２１をステ
ータの基板２１と中心軸が一致し、かつ対向面２１ａ同
士が互いに僅かな間隔を介して向かい合うように配置す
ると共に、回転ヘッドに伴って回転するようにしたもの
である。そして、このロータ側の各巻線２４は、回転ヘ
ッドの各磁気ヘッドに接続される。

この結果、本実施例におけるステータ及びロータは、透
磁率の高い合金磁性材料からなる磁性薄膜２５をコアと
して使用することができる。従って、磁気回路を構成す
るコアの透磁率の向上により、高い周波数においても伝
送効率を高めることができるので、ロータリートランス
の高帯域化が可能となる。また、全帯域の透磁率も向上
するので、磁路の断面積の減少による伝送効率の低下を
補うことができるようになり、ロータリートランスの小
型化及び多チャンネル化も可能となる。さらに、各巻線
溝２３に形成された磁性薄膜２５と他の巻線溝２３に形
成された磁性薄膜２５との間が基板２１の非磁性体によ
って磁気的に絶縁されるので、チャンネル間のクロスト
ークを減少させることができ、上記小型化及び多チャン
ネル化を容易にすることができる。

上記のように構成された基板２１の製造方法を第５図及
び第６図に基づいて説明する。

基板２１は、第５図（ａ）に示すように、中心に孔２２
が開口された円盤状の非磁性体を使用する。この基板２
１は、磁性薄膜２５と同等の線膨張係数を有し、加工性
のよい材料が望ましい。

上記基板２１には、第５図（ｂ）に示すように、孔２２
に対して同心円となる２本の環状の巻線溝２３・２３を
形成する。この各巻線溝２３は、前述のように両側面が
テーパ状に形成される。なお、これらの巻線溝２３・２
３は、機械加工による他、選択エツチングによって形成
することもできる。また、機械加工によって形成した場
合には、各巻線溝２３内の表面粗さを小さくするために
エツチング処理を行うことが好ましい。

巻線溝２３・２３が形成されると、第６図（ａ）に示す
ように、基板２１の対向面２１ａ上及び各巻線溝２３の
内面全面にスパッタリング又は蒸着によって下地層２８
を形成する。この下地層２８としては、前述の密着性向
上等の目的に応じて、Ｓ　ｔｏ、　、Ｔａ０ｚ　、Ａ１
．０３、Ｃｒｚ　０３若しくはＳｉＯ等の酸素化合物若
しくはこれらの複合物、Ｃｒ、Ｔａ５Ｎｂ、Ｈｆ若しく
はＭｏ等の非磁性金属又はＦｅ、Ｎｉ若しくはＮｉ−Ｆ
ｅ等の磁性金属等が用いられる。

下地層２８が形成されると、第５図（Ｃ）に示すように
、対向面２Ｌａ上及び各巻線溝２３の内面全面にスパッ
タリング又は蒸着によって磁性薄膜２５を形成する。

上記磁性薄膜２５は、第６図（ｂ）に示すように、絶縁
層２６・２６を介して３層状に形成される。この磁性薄
膜２５の各層は、使用帯域に応じて、Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｆ
ｅ−３ｉ系、Ｆｅ−Ａｌ系、ＦｅＬＡｌ−３ｉ系若しく
はＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ系等の合金磁性材料、Ｃｏ−Ｚｒ系
若しくはＣ。

−Ｎｂ系等の合金磁性材料又はＣｒ、Ｆｅ５Ｎｉ、Ｔｉ
、、Ｔａ５Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｉ、ＢＳＹＳＲｅ、Ｈｆ、Ｚ
ｎ、Ｍｎ、Ａｕ若しくはＲｕ等の元素を１種若しくは２
種類以上含む非晶質の合金磁性材料等が用いられる。ま
た、絶縁層２６・２６もスパッタリング又は蒸着によっ
て形成され、５ｉ０２　、Ｚｒ０ｚ　、Ｔａｚ　Ｏｓ又
はＣｒ等が用いられる。

磁性薄膜２５が形成されると、この磁性薄膜２５の磁気
特性を安定させるために熱処理を行う。

この熱処理は、磁性薄膜２５の材料により異なるが、例
えばＦｅ−Ａｌ−３ｉ系の合金磁性材料の場合には、５
００°Ｃで１時間行う。

熱処理が完了すると、第５図（ｄ）に示すように、対向
面２１ａを基板２１が露出するまで研磨する。また、こ
の研磨加工後には、加工変質層を除去して磁気特性を改
善するために、エツチング処理を行うことが好ましい。

研磨加工が完了すると、第５図（ｅ）に示すように、対
向面２１ａ上及び各巻線溝２３内の磁性薄膜２５上全面
にスパッタリング又は蒸着により保護膜２７を形成する
。この保護膜２７は、Ｓｔ０□又はＣｒ等が用いられる
。

この保護膜２７が形成されると、基板２１が完成する。

そして、この基板２１の各巻線溝２３に巻線２４を巻回
し、この巻線２４を固定すると共に線処理を行うことに
より、第１図に示した状態となる。

〔発明の効果〕

本発明に係るロータリートランスは、以上のように、固
定部とこの固定部に対して間隙を介して回転する回転部
とからなり、これら固定部と回転部とにおけるそれぞれ
の対向面に巻線溝を形成すると共に、各巻線溝内に巻線
を施すことにより、回転ヘッド側と固定装置側との間で
信号の伝送を行うロータリートランスにおいて、回転部
と固定部とが非磁性体からなる基板を有し、かつ、各巻
線溝がこれらの基板にそれぞれ形成されると共に、各巻
線溝の内面に合金磁性材料からなる磁性薄膜が形成され
た構成をなしている。

これにより、磁気回路の透磁率を高め伝送効率を向上さ
せることから、ロータリートランスの高帯域化が可能と
なる。また、このようにａｍ率が向上すると、磁路の断
面積の減少による伝送効率の低下を補うことができるよ
うになるので、ロータリートランスの小型化及び多チャ
ンネル化も可能となる。さらに、基板の非磁性材料によ
りチャンネル間が絶縁されるので、ロータリートランス
の小型化及び多チャンネル化によるクロストークの増加
を防止することができる。

従って、本発明は、ロータリートランスの高帯域化並び
に小型化、多チャンネル化を促進することができるとい
う効果を奏する。

なお、巻線溝の両側面をテーパ状に形成すれば、上記の
磁性薄膜を巻線溝の底面と両側面とで膜厚がほぼ均一に
なるように形成できるので、磁気抵抗を低下させるとと
もに、磁気抵抗のバラツキを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第１図はロータリートランスの縦断面図、第２図は
合金磁性材料と酸化物磁性材料の周波数特性を比較した
図、第３図（ａ）（ｂ）はロータリートランスにおける
巻線溝の形状を比較した部分拡大縦断面図、第４図はロ
ータリートランスにおける巻線溝部の部分拡大縦断面図
、第５図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれロータリートランス
の各製造過程を示す縦断面図、第６図（ａ）　　（ｂ）
はそれぞれロータリートランスの各製造過程における巻
線溝部の部分拡大縦断面図である。第７図は従来例を示
すものであって、ロータリートランスの縦断面図である
。 ２１は基板、２１ａは対向面、２３は巻線溝、２４は巻
線、２５は磁性薄膜である。 特許出願人　　　　　シャープ　株式会社冨　１　の ｉ２　　図 冨　７図 １’ｆｌ　３／ｉｌｌ　（ＭＨｚ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　固定部とこの固定部に対して間隙を介して回転す
   る回転部とからなり、これら固定部と回転部とにおける
   それぞれの対向面に巻線溝を形成すると共に、各巻線溝
   内に巻線を施すことにより、回転ヘッド側と固定装置側
   との間で信号の伝送を行うロータリートランスにおいて
   、回転部と固定部とが非磁性体からなる基板を有し、か
   つ、各巻線溝がこれらの基板にそれぞれ形成されると共
   に、各巻線溝の内面に合金磁性材料からなる磁性薄膜が
   形成されたことを特徴とするロータリートランス。
2. ２．　上記巻線溝の両側面がテーパ状に形成されている
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のロータリー
   トランス。