とりあえず自作から

双眼鏡、リフォーム、オーディオ
第8回parcサウンド鑑賞会に備えて上記表題をキーワードにスピーカー箱を作ってみます。素姓の良い小型フルレンジとミニサブウーファーの組み合わせは色々メリットがあるのではないかと思いますがメーカー品はあまり見かけません。
WFはP社カー用TS-WX88Aというバンドパスタイプサブウーファーで使用されているユニットを使用。4.7Lの密閉箱に16cm*2個を背面対向配置、その外側に共鳴用の約12Lの箱とポートがついています。単体foは32Hz、振動系質量50g、コイルは4〜6層巻き、リニアドライブ幅は±5mm最大は±9mm位でインピーダンス2.7Ω。
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振動板はフラットな感じですが素材は厚い樹脂で丈夫です、多層巻き(たぶん)なので通常の2〜3倍のドライブ力があり、重い振動板のわりには高い音圧/Wを維持しています。高い内圧に耐えられるよう丈夫なエッジを使用していますが、今回は低い内圧で使うので、もっと薄いのを使用したいところです。
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4.7Lの密閉箱でシングル動作させたときの特性は以下、さすがサブウーファー専用に作ってあるので小さな箱でもかなり低域が出ます。高域はサブウーファーの常で出来なりの様です、大口径のセンターキャップで少し減衰させているのかもしれませんが・・・。
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インピーダンス特性です。
巻き幅17mmの多層巻きなので(たぶん)高域のインピーダンス上昇がかなり大きく、高域をカットするのは少し工夫がいるかもしれません。
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ドライブモーターの直線性です。
±5mmのリニアドライブ幅がありそうです。横軸はDC(V)です。
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中高域で使うparc5cm/DCU-F071Wを0.8L箱密閉に入れたときの特性です。
これ以上箱を小さくすると200Hz近辺のピークが鋭くなり使いにくくなります。
小径なので大音量で低域歪が増えますクロスオーバーはやはり300Hzでしょうか、できれば200Hzまで使いたいのですが難しいかもしれません。13kHz位に共振があります使い方を工夫しなければ、かもしれません。
全体は比較的フラットで中域は歪率0.5%良い音が出ると思います。
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続く


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シリコンで作ったエッジは強度がなく小型箱に大排気量のSPを組み合わせた場合内圧で潰れる又ストロークが足りない。色々探し、アルパインのDDLタイプのギャザードエッジを切り出して使う事にした。
エッジ幅約8mmでストロークは実測で±16.5mmほど、ロールエッジの2倍のストロークが取れる。
左上が8mm幅ストローク16.5mmのギャザードエッジ、右が20mm幅ストローク16mmのロールエッジ、
左下が10mm幅ストローク7mmのロールエッジ、中下が潰れてしまう自作した12mm幅ストローク10mmのエッジ。
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ギャザードエッジを最下端まで沈めたところ
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ギャザードエッジを最上端まで引っ張り上げたところ
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ギャザードエッジ、ニュートラル位置
コーンの径と合わないので3cmほど切って径を小さくして使う事にしたが接続方法が難しい、重ねるとその部分が堅くなってしまいストレスで破損するかもしれない。
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ギャザードエッジ部のストローク/排気量特性を確認した。
非常に優秀、エッジ面積が振動板の25%近くあるのでこの排気量のリニアリティーは大事な性能。
例えば16cmサイズのSPで±1cmストロークの場合コーン紙の排気量は±130cm^3ほどで、ギャザードエッジ部は±7.5cm^3の排気量だが、+側−側はバランスが取れているので殆ど歪は発生しないが、ロールエッジではそうはいかない。一部SPでコルゲーションエッジを使用しているのはこの点を考慮しての事だと思われる。デンオンは凸、凹、2種類エッジを使ったSPを組み合わせこの問題を解消しよう
としている。

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ギャザードエッジはストローク/反力特性が中間位置で少し凸凹した感じになり違和感はあるが、それほど大きな歪要因になる事はないと思う。
後日エッジの内圧耐力を実測した、16cm用ギャザードエッジは3%、自作シリコン幅12mmは1%圧縮率ほど。
ストローク±20mmで10%の圧縮強度を得るには自転車タイヤの様なのが必要そう。ためしにこんなのを買って調べてみたが異常に厚く丈夫なこのエッジではチョット使いきれそうもないのですぐ処分。
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ユニット完成したので特性確認
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7Lの箱に入れたときの歪と周波数特性
以下の問題山積
・1.5k以上のf特が非常に悪い⇒ボイスコイル(22g)と振動板(10g)の質量比が原因、2kHzがメインコーンの振動、7kHzがキャップの振動というのが結果のようだ。WFはこのままとし、1.2kHzまで使えるTWを使う方向で検討。
・500Hzからの盛り上がり⇒何かの共鳴だと思う、共鳴対策ポートの追加とSP裏の構造見直ししてみる。
・ボトミング寸前でコイルのスレ音⇒ギャップをギリギリまで詰めたのが原因⇒ボイスコイルφ0.35mm⇒φ0.3mmに変更し組み立て精度の見直しを行う。後日追加:エッジのストローク限界を超えたところでエッジがコーンを偏って引っ張ってしまいコーンが傾くのも要因としてありそう。
・低域の過渡応答時間が短いため低音域打楽器のアタックでボトムしパワーが入らない⇒リニアストローク±8mmを±6mmまで短くし、メカストロークを±10mm⇒±12mmまで拡大する、その結果大入力時のアタック音はボトムする前の段階から歪始める事になるがソフト歪なので大きな影響はない。
・低域のだら下がり特性を何とかしたい⇒過渡特性を犠牲にしたくないので電気的な補正で考える。
・3ヵ所エアー漏れがあり音がする⇒ふさぐ
・ボビンの空気抜き穴から風切り音⇒バッフルを付けると聞こえにくくなるのでこのまま?
・±3mmくらいから内圧でエッジが引き込まれ潰れる⇒シリコンでは弱すぎ、丈夫なラバーエッジを探す。後日追加:最大振幅でエッジが伸ばされ、エッジの繊維とバインダー(シリコン)がはがれてしまい、エッジが弱くなってしまうのが直接の要因のよう。エッジ幅を広くしストロークを長くするか別構造のエッジが必要だがいまのところいい案ない。

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箱に入れたときのステップ応答
細かな凸凹がなく帯域内に分割供振や共鳴が少ない、1、5kHz以下で使えば良い結果が得られると思う。
40Hzが1/3波長位で立ち上がるので高い分解能の低音を再生できる可能性がある。

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カメラの設定間違いで色が・・・
アルミダイキャスト箱の改造は補強リブの一部カットとSP穴取りつけ穴の加工まで完了、あとは共鳴打ち消しポートを付ければ完成。それにしてもこの箱はメチャクチャ豪華。
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表から見たフレーム
箱幅と同じサイズの大型ダンパを押しこみfoを極限まで下げる。
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裏から見たところ
磁気回路の寸法精度のない所にフレームを付けているので組みあげ寸法精度がかなり低い、なので箱取りつけは現物合わせ。紙製のダンパホルダに息抜き穴を設けた、気休めほどの効果だと思うが。
SP横にある4本の取りつけネジで箱の両サイドから締め付け取りつける
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仮組みしてみた、加工精度の問題はあるが大きな間違いは無さそう。
バッフル板とフロントフレーム間はクッションでシールし浮かす、マグネットユニットはフレームを介し箱の両サイドに結合する、これで箱とマグネットが一体構造物として、コーン紙の振動を受け止めるので・・・といいのだが。
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                                                              続く

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サブウーファーを作る過程で低域再生に必要な性能を少し理解したので、その数値をデスクトップSPで実現させるべくがんばってみる。

目標仕様と実現方法
・再生周波数30〜3kHz(0〜-6db)⇒重い振動系、大型ダンパ、小さい振動板、アンプ側で低域補正
・fo30Hzでの歪率は最大振幅の1/2入力で0.5%以下⇒磁気回路の性能しだい
・立ち上がり時間はfo30Hz1/4波長8.3msで63%以上、12msで100%⇒大きな密閉箱+大きな磁石

その他
・箱の容積効率を高める⇒板厚4mmのアルミダイカスト製パイオニアSX−20(7L)の密閉箱を改造使用
・極低域でも十分な音量⇒振動板径10cm、リニアドライブ幅±8mmメカ幅±11mm
・強力な磁気回路で強引にQを下げる⇒アルニコ総磁束27万Wbを使用
・重いコーン紙要因の首振りをなくす⇒ボビン長を60mmまで長くする、そのためフレームは専用に作る
・定位⇒同軸2wayにする
・Qの低い密閉箱なのでで70Hz以下のレベル補正が必要⇒アンプ側で電気的な補正を行う
・磁石ユニットとバッフル間の共振⇒磁石と箱側面を最短で強固に結合しバッフルとSPフレームはフローティングさせる
・音響共鳴⇒共鳴吸収ポートを設ける、できれば吸音材を使用しない

という事で書いた図面が以下

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