JPH038307A - 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　
ｒｅｃｏｒｄｅｒｌ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８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、Ｎ１−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Ｎｉ−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−敗し、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
、このロータ側の各巻線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〕 ロータリートランスの伝送効率Ｅ、／ａＥ、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、Ｌ３はロータ側から見た
組み合わせインダクタンス、Ｌ、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Ｅｌ／ａＥ６を高めるには、イ
ンダクタンスＬＩＩ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。

Ｋ。

ここで、Ｎは巻線の巻数、Ｒ，は磁路の磁気抵抗である
。

また、この磁気抵抗Ｒ１は、下記の弐〇によって表され
る。

ここで、μは磁路のｉ！！ｉ磁率、Ｓは磁路の断面積、
！はけ路長である。

このため、式■にこの弐〇を代入すると、下記の弐〇が
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、も、第８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、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ＶＴＲに
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Ｎｉ−Ｚ
ｎ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ＶＴＲ
の帯域であるｌＯＭＨｚ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１
１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における対向面１１ａの面積（「直径Ｄ２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の面積が小さくなる。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およびチャ
ンネル数の増加に伴って悪化することになる。また、こ
のような小型化およ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
型化およ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
化およ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、各巻線溝と各巻線溝の側面表面部に形成された
段差部とがこれら基板にそれぞれ形成されると共に、上
記各巻線溝および各段差部に合金磁性材料からなる磁性
薄膜が形成され、上記段差部は、径方向の長さが各巻線
溝の底面に形成された磁性薄膜の全厚みよりも大きくな
るように形成されていることを特徴としている。

〔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
小型化およ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、小型化および多チャン
ネル化を容易にすることができる。

さらに、固定部と回転部とに形成された段差部は、径方
向の長さが巻線溝底面に形成された磁性薄膜の全厚みよ
りも大きく形成されている。従って、固定部と回転部と
を対向させた場合には、対向する段差部同士の磁気抵抗
が減少することになる。

これにより、ロータリートランスを磁気記録装置の回転
シリンダに設置した場合、ロータリートランスにおける
インダクタンスの変化は、たとえ固定部と回転部とに寸
法的に微妙なズレが発生しても、このズレによる影響が
上記磁気抵抗の減少により小さいものとなる。

〔実施例Ｊ 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
およびロータは、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２１ａに
は、孔２２に対して同心円となる環状の巻線溝２３・２
３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バ状に形
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。上記の各巻線溝２３の両側面には、対
向面２１ａに近い表面部において、磁気抵抗を減少させ
るように段差部２９・２９が形成されている。また、各
巻線溝２３および各段差部２９には、第６図（ｂ）に示
すように、絶縁層２６・２６を介して合金磁性材料から
なる磁性薄膜２５・・・が一定の厚さで形成されている
。

上記の各段差部２９は、第３図（ａ）および第３図（ｂ
）に示すように、対向面２１ａと平行に形成されている
。そして、各段差部２９は、径方向の長さり、が巻線溝
２３・２３の底面に形成された磁性薄膜２５・・・の全
厚みｔ２よりも大きくなるように設定されている。

これにより、ロータリートランスを磁気記録装置の回転
シリンダに設置した場合、ロータリートランスにおける
インダクタンスの変化は、たとえ固定部と回転部とに寸
法的に微妙なズレが発生しても磁気抵抗が対向する各段
差部２９で減少するために、このズレによる影響が小さ
くなるようになっている。

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Ｉ
ＯＭＩ（ｚ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をコアとすれば、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ｙｌ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
　・ｔ、が底面の膜厚し、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バ状に
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ｔ
１　・ｔｌと底面の全厚み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、応力差の緩和およ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
層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ｔ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。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ｙＩ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
および巻線溝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
２１ａ側の電気的絶縁および磁性薄膜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およびロータは、
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
小型化およ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、上記小型化および多
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図お
よび第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り、基板２１表面に対し平行な２本
の環状の段差部２９・２９を形成する。そして、第５図
（Ｃ）に示すように、孔２２および段差部２９・２９に
対し同心円となる２本の環状の巻線溝２３・２３を形成
する。この際、段差部２９・２９は、第３図（ｂ）に示
すように、径方向の長さｔ、が巻線溝２３底面に後の工
程で形成される磁性薄膜２５の全厚みｔ２よりも大きく
なるように設定する。

また、上記の段差部２９・２９および巻線溝２３・２３
は、前述のようにそれぞれの両側面がテーバ状に形成さ
れる。尚、これらの段差部２９・２９および巻線溝２３
・２３は、機械加工による他、選択エツチングにより形
成することが可能である。また、機械加工によって形成
した場合には、各段差部２９および各巻線溝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、各段差部２９、お
よび各巻線溝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２日として
は、前述の密着性向上等の目的に応じて、Ｓ　ｔｏ、、
Ｔａｇｓ　、ＡｌｔＯ，、Ｃｒｙ　０３若しくはＳｉＯ
等の酸素化合物若しくはこれらの複合物、Ｃｒ５Ｔａ、
Ｎｂ、Ｈｆ若しくはＭｏ等の非磁性金属又はＦｅ、、Ｎ
ｉ若しくはＮｉ−Ｆｅ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（ｄ）に示すように
、対向面２１ａ上、各段差部２９、および各巻線溝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
ＷＡ２５の各層は、使用帯域に応じて、Ｎ１−Ｆｅ系、
Ｆｅ−３ｉ系、Ｆｅ−Ａｆｆｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−３ｔ系
若しくはＧｏ−Ｆｅ−Ｎｉ系等の合金磁性材料、Ｃｏ−
Ｚｒ系若しくはＣｏ−Ｎｂ系等の合金磁性材料又はＣｒ
、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、、Ｔａ５Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓ　ｉ、Ｂ
ＳＹ、Ｒｅ。

Ｈｆ、Ｚｎ、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、Ｓｉｎ。

、ＺｒＯ，、Ｔａ、Ｏ，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−Ａｊ２−３ｉ系の合金磁性材料の場合には、
５００°（１？１時間行う。

熱処理が完了すると、第５図（ｅ）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（ｆ）に示すように、対
向面２１ａ上および各巻線溝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、Ｓｉ０．又はＣｒ等が用いら
れる。

この保護膜２７が形成されると、基Ｆｉ、２１が完成す
る。そして、第１図に示すように、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でロータリートランスが形成さ
れる。

尚、本実施例においては、段差部２９に形成された磁性
薄膜２５・・・は、対向面２１ａに対して平行に形成さ
れているが、これに限定されることはなく、例えば第７
図に示すように、段差部２９に対して略垂直に形成され
ていても良い。

これにより、磁束の伝達効率は、磁性薄膜２５が段差部
２９に対して平行に形成されていた場合よりも一層向上
させることが可能になる。

また、磁性薄膜２５は、等方性または異方性のいずれを
有していても良く、例えば段差部２９および巻線溝２３
の磁性薄膜２５に異方性を持たせた場合には、磁束の伝
達効率を制御することが可能になる。

〔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
巻線溝と各巻線溝の側面表面部に形成された段差部とが
これら基板にそれぞれ形成されると共に、上記各巻線溝
および各段差部に合金磁性材料からなる磁性薄膜が形成
され、上記段差部は、径方向の長さが各巻線溝の底面に
形成された磁性薄膜の全厚みよりも大きくなるように形
成されている構成である。

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および多チ
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
スの小型化およ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。

さらに、段差部の径方向の長さが巻線溝の底面に形成さ
れた磁性薄膜の全厚みよりも大きくされているために、
段差部における磁気抵抗が減少する。従って、ロータリ
ートランスを磁気記録装置の回転シリンダに設置した場
合、固定部と回転部とが寸法的に微妙にズしても、ロー
タリートランスのインダクタンスへの影響が上記磁気抵
抗の減少により小さいものになるという効果を奏する。

【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
る。 第１図は、ロータリートランスの縦断面図である。 第２図は、合金磁性材料と酸化物磁性材料の周波数特性
を比較した図である。 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である。 第４図は、ロータリートランスにおける巻線溝部の部分
拡大縦断面図である。 第５図（ａ）〜（ｆ）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である。 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、本発明の他の実施例を示すものであり、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で
ある。 第８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、２９は段差部である。

Claims (1)

【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
   、各巻線溝と各巻線溝の側面表面部に形成された段差部
   とがこれら基板にそれぞれ形成されると共に、上記各巻
   線溝および各段差部に合金磁性材料からなる磁性薄膜が
   形成され、上記段差部は、径方向の長さが各巻線溝の底
   面に形成された磁性薄膜の全厚みよりも大きくなるよう
   に形成されていることを特徴とするロータリートランス
   。