Формирователь управляющего магнитного поля для накопителей на цилиндрических магнитных доменах

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при конструировании микросборок на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Целью изобретения является увеличение надежности накопителя информации запоминающего устройства путем устранения эллиптичности управляющего поля при одновременном снижении потерь источника управляющего поля. Для достижения поставленной цели выбирается отношение зазоров соленоидов, соответствующее половинному значению индуктивности внутреннего соленоида, при равном числе витков на единицу длины намотки обоих соленоидов. Выбранное отношение индуктивностей соленоидов позволяет на 1/4 сократить число формирователей при конструировании ЗУ с четным числом микросборок ЦМД в накопителе информации за счет попарного последовательного соединения внутренних соленоидов микросборок. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для повышения надежности накопителя информации (НИ) запоминающего устройства (ЗУ) с использованием микросборок (МС) на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД).

Подавляющее большинство МС ЦМД содержит формирователь управляющего магнитного поля (ФУП) в виде двух соленоидов различной конфигурации, между ортогонально расположенными витками которых формируется плоское однородное вращающееся магнитное поле (1). Основной схемой включения ФУП является подключение индивидуального формирователя тока (Ф) к каждому соленоиду МС (1).

К недостаткам ФУП в виде двух соленоидов следует отнести либо низкую эффективность открытых магнитных систем типа плоских катушек, либо невозможность одновременного равенства магнитных полей соленоидов, токов, протекающих по виткам соленоидов, и индуктивностей (как правило индуктивность соленоида является элементом формирования управляющих токов треугольной формы) соленоидов, если витки одного из них охватывают витки другого. К недостаткам схемы соединения соленоидов ФУП с Ф следует отнести жесткие требования к выходным транзисторам Ф, приводящие к необходимости использования индивидуальных Ф для каждого соленоида (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ФУП МС ЦМД (2). ФУП выполнен в виде двух двухслойных соленоидов с взаимно ортогональными витками, размещенных на среднем выступе Ш-образного кристаллодержателя, причем витки второго соленоида охватывают первый. За счет применения более тонкого провода для намотки внутреннего соленоида, а также различия потребляемых соленоидами токов, в описываемой конструкции удалось достичь отношения поля наружного соленоида к полю внутреннего соленоида 0,93.

Недостатком описанной конструкции ФУП является необходимость искусственного снижения тока внутреннего соленоида путем завышения его индуктивности за счет увеличения длины витка соленоида (площадь однородного поля этого соленоида в два раза превышает площадь кристалла с ЦМД), при одновременном завышении тока наружного соленоида за счет снижения его индуктивности путем максимально возможного уменьшения длины его намотки до значения, при котором сохраняется максимально допустимая неоднородность поля этого соленоида. Кроме того, с той же целью, диаметр провода внутреннего соленоида выбирают меньше диаметра провода наружного соленоида. В конечном счете идут на компромисс, жертвуя увеличением потерь на активном сопротивлении внутреннего соленоида, приводящим к перегреву МС, а также снижая однородность поля наружного соленоида в ущерб области работоспособности МС, достигают отношения поля наружного соленоида к полю внутреннего соленоида 0,93. Завышенные потери и наличие эллиптичности поля приводят к снижению надежности МС. Недостатком устройства для подключения ФУП является необходимость сохранять равное число Ф (ЗУ, как правило, содержит четное число МС) для питания наружных и внутренних соленоидов. Режим Ф для наружного и внутреннего соленоидов оказывается различным. Ток наружного соленоида на 20% больше, кроме того, заниженная индуктивность наружного соленоида вызывает искажение формы тока типа "ступенька", приводящее к нарушению равномерности вращения управляющего поля и, как следствие, к сужению области устойчивой работы МС, т.е. снижению надежности ЗУ за счет ФУП.

Целью изобретения является повышение надежности ФУП путем снижения потерь при одновременном снижении числа Ф в ЗУ на ЦМД с четным числом МС, а также за счет устранения эллиптичности поля.

Поставленная цель достигается тем, что, отношение высоты внутренней области прямоугольной формы второго соленоида, в которую помещен первый соленоид, к высоте внутренней области первого соленоида, в которую помещен средний выступ Ш-образного кристаллодержателя, соответствует отношению индуктивностей второго и первого соленоидов, равному двум, при равном числе витков на единицу длины намотки соленоидов, кроме того, при четном числе микросборок, число формирователей тока питания, каждый из которых подключен выходом к первым соленоидам каждых двух микросборок, в два раза меньше числа формирователей тока питания, каждый из которых подключен выходом ко второму соленоиду формирователя управляющего магнитного поля каждой микросборки, при этом первые соленоиды каждой пары микросборок соединены согласно последовательно, а вывод начала катушки первого соленоида второй микросборки соединен с выводом конца катушки первого соленоида первой микросборки.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый ФУП отличается выбором отношения индуктивностей соленоидов 2/1, а схема включения обеспечивает сокращение вдвое числа Ф для питания первых соленоидов в НИ с четным числом МС, при этом соблюдается равенство токов, потребляемых от Ф, что является следствием равенства индуктивных нагрузок всех Ф с одновременным равенством полей всех соленоидов. Таким образом, описываемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Поскольку, ни выбранное отношение индуктивностей соленоидов, ни устройство для подключения четного числа ФУП МС с вдвое меньшим числом Ф, питающих первые соленоиды, при анализе известных технических решений автором не найдены, предлагаемое техническое решение можно признать соответствующим критерию "cущественные отличия".

На фиг. 1 изображен ФУП МС ЦМД, выполненный в соответствии с описанием предлагаемого изобретения; на фиг. 2 - устройство для подключения ФУП при объединении четного числа МС в НИ ЗУ на ЦМД.

Первый соленоид 1 с индуктивностью L и зазором h₁ установлен на среднем выступе кристаллодержателя 2. Второй соленоид 3 с индуктивностью L₂ и зазором h₂ охватывает своими витками и средний выступ кристаллодержателя 2 и первый соленоид 1. Три одинаковых Ф 4 соединены с соленоидами 1, 3 микросборок 5. Соленоиды 3 соединены с индивидуальными Ф 4. Начало соленоида 1 первой МС 5 соединено с третьим Ф 4. Конец соленоида 1 первой МС 5 соединен с началом соленоида 1 второй МС 5. Конец соленоида 1 второй МС 5 соединен с Ф 4, к которому присоединено начало соленоида 1 первой МС 5.

ФУП работает следующим образом. При протекании по виткам соленоидов 1, 3, охватывающих средний выступ кристаллодержателя 2, токов близких по форме к синусоидальным, сдвинутых по фазе на 90о, в объемах, охваченных соленоидами 1, 3, возбуждаются плоские однородные вращающиеся магнитные поля, обеспечивающие синхронное продвижение цилиндрических магнитных доменов во всех МС. Формирователи 4 обеспечивают на выходе симметричные двухполярные импульсы напряжения. Соленоиды 1, 3, представляющие собой индуктивную нагрузку с временем нарастания тока существенно большим половины периода импульсов напряжения, обеспечивают формирование симметричных треугольных импульсов тока. Благодаря описанному выше подключению ФУП, соленоиды 1, 3 создают для всех формирователей 4 равные индуктивные нагрузки, чем определяется равенство токов, близких по форме к синусоидальным, протекающих по виткам соленоидов. Равенство токов обеспечивает равенство магнитных полей соленоидов, благодаря равенству числа витков на единицу длины намотки соленоидов.

Выбор отношения индуктивностей соленоидов ФУП 2/1, при сохранении параметров второго соленоида, приводит к сокращению числа формирователей, необходимых для питания четного числа микросборок в накопителе информации запоминающего устройства на 1/4, таким образом сокращается мощность, потребляемая от источника питания, при одновременном облегчении теплового режима микросборок. В редких случаях использования в ЗУ лишь одной МС, последовательно с первым соленоидом следует включить дроссель с параметрами первого соленоида. В этом случае, при сохранении энергопотребления на прежнем уровне использование предложенной конструкции обеспечивает облегчение температурного режима микросборки, что существенно повышает надежность ЗУ.

Формула изобретения

ФОРМИРОВАТЕЛЬ УПРАВЛЯЮЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ НАКОПИТЕЛЕЙ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ДОМЕНАХ, содержащий формирователи тока и источники магнитного поля в виде установленных первый во втором соленоидов с взаимно перпендикулярными витками, выводы обмоток вторых соленоидов первого и второго источников магнитного поля подключены соответственно к выводам первого и третьего формирователей тока, отличающийся тем, что начало обмотки первого соленоида первого источника магнитного поля и конец обмотки первого соленоида второго источника магнитного поля подключены к выводам второго формирователя тока, конец обмотки первого соленоида первого источника магнитного поля соединен с началом обмотки первого соленоида второго источника магнитного поля, в индуктивность второго соленоида больше индуктивности первого соленоида в два раза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2