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無線電子工学および電気工学の百科事典 小さなカーボックスに大きなスピーカー。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
サブウーファーが車内で果たす重要な役割は誰もがよく知っており、かなり前から認識していました。 ちなみに、自動車だけではありません。 ホームシアターを備えた通常のアパートメントサロンでは、サブウーファーの設置も同様に重要な役割を果たします。 そして今、一般的に、すべてが混乱しています。彼らは劇場を車の中に入れています。 しかし、ここから、彼らは家ではなくなり、その後のあらゆる状況で移動可能になりますが、XNUMXチャンネルの本質は変わりません（XNUMXチャンネルはサブウーファーを張り込んだだけです）。
一方で、車内の空きスペースの問題はそれほど重要ではありません。 この意味で、音響メーカーは、サブベースのヘッドに少量のケースで動作するように教えて、十分な準備ができていることが判明しました。 これがどのようにして起こったのかを追跡し、同時に開発の現在の段階でのベースヘッドの構造を繰り返してみましょう。 このレビューの最初の（歴史的な）部分では、純粋にカーオーディオのことだけについて話すわけではないことをすぐに予約しましょう。 多くのサブウーファー技術は、家庭用オーディオやプロ用オーディオから私たちの車に導入されたものであり、この事実は無視できません。 しかし、XNUMX 番目 (解剖学的) は完全に車のスピーカー専用です。
大きなウーファーを小さな箱に入れるのは大したことではありません。 もう XNUMX つの問題は、一般に深く、クリアで明瞭な低音を再生するという、彼の当面の任務をどのように実行させるかということです。 ご存知のとおり、音響設計におけるスピーカーの動作中、ケース内で空気が圧縮されます。 強い圧力がかかると空気が抜けやすくなり、それが失敗するので一種のバネのような働きをします。 ボックスの容積が小さいほど、バネが硬くなり、共鳴、低音の損失、さらにはこの容積に適合しないスピーカーの損傷の前提条件が発生する原因が増えます。 過去50年間、オーディオ業界の最高の考えは、コーンのストロークを増やすことでウーファーをより小さなキャビネットに適合させることでした。 可動システムのストロークを増加させた当時独自のドライバーの作成から、新しい音響設計の設計まで、さまざまな方法が使用されました。 1954 年にアコースティック リサーチは、比較的小さな密閉空間で再生できる最初のロングスロー サブウーファー AR-1W を発表しました。 同時に、その下限周波数は 20 Hz で、当時としては非常に低かった (そして私たちの周波数にとっても悪くありませんでした)。 ロングスローのコンセプトは人気を博し、数年後、Acoustic Research は同様のテクノロジーを AR-3 フルレンジ ステレオ システムに適用しました。 音響を含めたオーディオ業界の根本的な変化は、50 年代後半のステレオ録音の出現によってもたらされたと言わざるを得ません。 この運命的な出来事の後に、同じくステレオで動作する FM ラジオが普及しました。 オーディオは日曜大工の趣味としては徐々に廃れ、エンジニアリングの趣味から大きな将来性を秘めた産業へとゆっくりと進化してきました。 音楽を再生するには、中規模のアパートの使用可能な面積の半分を占有しないように、現在は60つのスピーカーではなく275つのスピーカーが必要であり、できればそれほど大きくないスピーカーが必要です。 当時のパワーアンプは今のようなものではなかったので、これだけでも緊張しました。 75 ワットの Dynaco と McIntosh MCXNUMX (XNUMX ワットのチャンネルが XNUMX つ) は、当時、他のものと比べてモンスターのように見えました。 したがって、ほぼ唯一の選択肢は、JBL と Altec が製造した、巨大ではあるが感度の高いスピーカーでした。サイズは、両社が当初専門としていた映画館の音響システムとそれほど遜色ありませんでした。 しかし、もちろん、このような状況が長く続くはずはありません。 70 年代初頭、ジェンセンの才能あるエンジニアであり数学者であるジェームス ノバクは、ウーファーがバスレフで適切に動作するように教える方法を考え出しました。 新しいテクノロジーを使用して、ジェンセンは、Acoustic Research スピーカーよりも数桁効率が良いコンパクトなスピーカーをいくつか製造しましたが、依然として低音の深みが欠けていました。 包装分野の研究は、著名な科学者のティールとスモール、そしてアシュリーとベンソンによって継続されました。 ちなみに、音響設計を計算するコンピュータプログラムは当時の研究に基づいています。 研究は実を結びましたが、位相反転装置の主な欠点はまだ残っています。 バスレフハウジングは、従来の密閉箱に比べて一桁複雑であることが知られています。 ここでの主なトリックは、低音域の非常に深いところから周波数を再生するには、光反射トンネルが長い長さと大きな直径を持たなければならないことです。 場合によっては、トンネルを通過する空気の速度を下げるために、トンネルの面積を物体自体の体積よりも大きくする必要がありますが、もちろんそうではありません。 ここでハリー・オルセンが助けになり、位相反転ポートの代わりにパッシブラジエーターを使用するというアイデアを提案しました。サスペンション付きのディフューザーですが、磁気システムはありません。 この場合、ダイアフラムの質量は、従来の位相反転装置のポートを通過する空気の質量と同等である必要がありました。 JBL は 60 年代後半にこのようなラジエーターの製造を開始し、ダスト キャップに取り付けられた特殊なスチール リングを使用して質量を増やすことでラジエーターを調整することが提案されました。 しかし、それを量産化するのは非常に困難でした。 閉じたボックスの方がはるかに簡単です。 そして「聖杯」の探索は続いた。 Cerwin Vega の創設者である Gene Cervinsky は (もちろん単独ではなく、同社のスタッフとともに) コーン ディフューザーを備えたコンパクトなサブウーファーの開発に貢献しました。 彼はプロのコンサートおよびクラブモニターの製造からスタートし、わずか 30 年後には、革新的な Infinity Servo-Static 音響システムを実現する初の家庭用ロングスローウーファーを製造しました。 そのサブウーファーにはサーボ制御のボイスコイルと独自のアンプがあり、広帯域スピーカーは一対のダイポール静電パネルでした。 すぐに有名な Stroker がリリースされましたが、これも最初はプロ向け、次に家庭用、そして自動車用になりました。 「ストローカー」の特徴は、細長いボイスコイルと巨大なセンタリングワッシャーで、すべては超低周波音のパワー、純度、深さを活かすためのものでした。 そしてもちろん、Stroker は重い荷物にも耐えられる頑丈な多層フォームサスペンションを備えていました。 そして仕事量は増え続けました。 Electro Voice は、15 インチを超えるトラベルを備えた自家製 18 インチおよび XNUMX インチ EVX サブウーファー ドライバーをリリースしました。 確かに、それらは一度に広く普及することはありませんでした。技術はあまりにも先進的であり、ある意味では不当に高価であることが判明しました。 JL Audio は、家庭用および業務用サブウーファーの実証済みの製造方法を自動車に導入した企業の XNUMX つです。 これらは、重いコーンと大きな可動システムを備えた強力なスピーカーでした。 同時に、（当時としては）比較的小さなクローズドボリュームでプレイすることもできました。 JL Audio は外国技術の実用化に取り組むだけでなく、独自の技術も発明しました。 たとえば、コーンの作動ストロークを増やすという同じ目標を持って、同社のエンジニアはセンタリングワッシャーをスピーカーハウジングから遠ざけ、同時にその直径を根本的に大きくすることを決定したとします。 ハウジング内の高圧からディフューザーを保護するために、コーンの剛性と強度を高める作業も行われました。 80 年代半ば、アースクエイク製品は非常に人気がありました。 カリフォルニアの自動車ウーファーの設計は、強力なサスペンション、大きなセンタリングワッシャー、および組み立て式の磁石によって際立っていました。 同時に、同社は複数のフォーム層から波形を製造する実証済みの技術を放棄しました。サスペンションは、より優れた特性を持つ同じフォームの 1993 つの厚い層から作成され始めました。 さらに、その形状も変更され、高さと幅が増加し、ディフューザーのストロークの長さの増加にも貢献しました。 興味深いことに、車のスピーカーで開発された方法は、その後、同社の家庭用コンパクトサブウーファーの生産にも使用されました。 サブウーファー構造の先駆者には、10 年にロングスロー SS-XNUMXR スピーカーを製造した SoundSrtream も含まれます。 Velodyne の初期の作品を無視することは不可能です。 80 年代初頭に、同社は優れたパフォーマンスを備えた ULD-18 18 インチ ホームシアター サブウーファーでその名を轟かせました。 さらに、このスピーカーは、そのサイズの割には非常に小さく、完全に密閉された容積、つまり許容最小値の約半分で動作しました。 これはすべて、高ゲイン/超低歪みサーボ制御システムのおかげです。 スピーカーメーカーが密閉ボックスを使用するというアイデアを好んだことは知られていますが、その主な理由は、密閉容積内のバスレフエンクロージャーと比較してスピーカーの直線性が向上しているためです。 ただし、これはボリュームがヘッドのパラメータに対して適切である場合の話です。 そうでない場合は、直線性については何の疑問もありません。 ULD-18では、ボイスコイルに特殊なセンサーを設置し、コイルの位置を監視して補正しました。 すぐにベロダインは業界のリーダーとなり、サーボ制御技術は同社の車用スピーカーに移されました。 一般に、ディフューザーの作動ストロークが増加し、ハウジングの作動容積が減少する傾向が現在も続いています。 それはスピーカーの設計にも反映されています。 彼女について話す時が来ました。 差し支えなければ上から下へ移動させていただきます。 念のため、同等の英語を提供します。 シールカラー（ガスケット） 定義により、棚が取り付け面との密接な接触に役立つことは明らかです。 サブウーファー製造の初期には、主に紙とコルクがシール材として使用されていました。 現在の主な素材はゴムです。 発泡体やさまざまなプラスチックもあります。 古典的な取り付け方法では、ケースの内側に、スピーカーケースの縁の上面に沿って接着されます。 スピーカーを「外側」に取り付けるための下端のガスケットはあまり一般的ではありません。 取り付け作業を容易にするために、スピーカーに追加のガスケットが付属している場合があります。 その逆も起こります。明らかに、設計上の理由から、多くのメーカーが最近自社製品にガスケットを装備することをやめています。あるいは、そのような側面もありますが、それは純粋に装飾的な目的を果たしています。 サスペンション（サラウンド） 現在、サスペンションの製造にはブチルゴム、ポリウレタンフォーム、サントプレンが使用されています。 最初の XNUMX つの材料はより一般的で、十分な強度があり、温度負荷によく対処します。 ただし、それぞれに独自の利点があります。 ゴムはより柔らかいため、サブウーファーの共振周波数は低くなりますが、等価体積も大きくなります。 つまり、ダイナミクスにはフルボイスで「歌う」ためのスペースが必要です。 ポリウレタンフォーム - この素材は耐久性に劣り、ゴムよりも温度や紫外線にさらされますが、より剛性が高く軽量であるため、根本的ではありませんが、現代において重要な動きの直線性を高めることができます。 サスペンションはまさにそれを行います (もちろん XNUMX つではありません)。コーン振動の直線性を監視し、ボイス コイルが磁気ギャップから離れて磁気回路と衝突するのを防ぎます。 最新のディノストロークウーファーの多くは、半径が大きくなり、高さが増加した硬い波形を備えています（ただし、広い波形が大きなストロークを保証するというわけではありません）。 場合によっては、サスペンションの面積がディフューザー自体の面積とほぼ同じになることがあります。 まず第一に、これは XNUMX つの重要なパラメータに影響します。それは、移動システムの動作ストローク (Xmax) の長さ (増加) と感度 (減少) です。 後者は、知られているように、ディフューザーの放射面の面積に大きく依存します。 スピーカーに供給される電力が問題ではなくなったため、Xmax を高めるために感度を犠牲にする傾向がありました。 ダストキャップ ここでも、主な機能は名前にあります。 ダスト キャップはコーンの中央、ボイス コイルの上にあり (多くの場合、接着されています)、異物、特に塵が磁気ギャップに侵入するのを防ぎます。 これらの粒子はコーンの動きを妨げ、ボイスコイルを損傷する可能性があります。 以前はサブウーファーのこれらの設計の詳細が必然的に凸形状を持っていたとしても、現在ではその伝統がますます侵害されています。 平らなキャップや凹面のキャップを備えたウーファー、またはまったくキャップを持たないウーファーがますます増えています。 別の極端な例もあります。ダスト キャップ (この場合「キャップ」という言葉は適切ではありません) が放射面のほぼ全体を占めます。 この実験は、ディフューザーの剛性を何らかの手段で高めたいというメーカーの要望によって決定されました。これは、高出力で動作する場合に特に重要な要素です。 さらに、円錐の幾何学形状を継続する凹面形状が、より規則的な音波の形成に寄与し、非線形歪みを低減すると考えられています。 ただし、超低周波リンクの中低音や中音域と比べると、その効果は目立ちにくいと言わざるを得ません。 材質に関しては、ダスト キャップはスピーカー コーンと同じ材質で作られることがよくあります。 プラスチックも普及しています。 ディフューザー ここはメーカー側の実験用の畑で、すでによく耕されています。 もちろん、ディフューザーの目的は誰にとっても同じであり、本質的にはピストンであり、空気を動かし、音波を生成します。 しかし、形状と材料の点では、解決策は大きく異なる可能性があります。 ダストキャップが凸面のみであった場合、ディフューザーは凹面、つまり円錐形のみになります。したがって、英語の名前はコーン（円錐）になります。 現在、すべてがそれほど明確ではありません。 円錐形が引き続き主流ですが、多くの企業は「ピストン」の剛性を高め、非線形歪みを減らすために、「ピストン」の前面を平らなダイヤフラムの形にしています。 他の「列」も同様で、逆に、円錐の曲率を高めるように機能します。 どちらも成功することがよくあります。 数年前、American Still Water Designs は、数十年にわたる自動車音響の「丸い」現状に初めて侵入しました。 この侵害は、角形低周波キッカー ソロバリック L7 の作成で表現されました。 オクラホマ州の企業は、放射面の面積を増やしたいという願望によってそのような「冒涜」を動機付けました。 彼女は目標を達成しました。増加は 30% でした。これは、第一に、L7 が提供できる歪みのないパワーの量にプラスの効果をもたらしました。 これまでのところ、Still Water Designs の取り組みは幅広い反響を呼んでいません。 私たちの情報によると、Power Acousticは正方形のサブウーファーも製造しており、六角形のウーファーは昨年から悪名高いXtantブランドで生産されています。 残りは注意深く観察しているため、結論を出すのは時期尚早だ。 素材に関しては、最近、剛性、軽さ、強度という XNUMX つの要素の最適な妥協点を徹底的に模索した結果、すべてを列挙するのは無理があるほど多くの素材が登場しましたが、主なものを挙げてみる価値はあるでしょう。 興味深いことに、確立された意見によれば、セルロースは非常に「音楽的」な素材であると考えられているため、リーダーのリストには依然としてセルロースが含まれています（安価なモデルだけではありません）。 今日、それが何も交差していないことは明らかです。 ポリプロピレンは非常に一般的ですが、同様にさまざまなコーティングや含浸（ニッケル、チタン）が施されており、これもコーンの剛性を高め、ボイスコイルからの放熱を改善する役割を果たします。 カーボンとグラスファイバーを使用した複合材料や、ハニカムコアを備えた XNUMX 層コーンも珍しくありません。 紙やポリプロピレンほどではないものの、アルマプロによって誕生したアルミニウム振動板はかなり定着しました。 ケブラー (Eton、Focal、Power Acoustik) もほぼ同程度の普及率を示しました。 「ゴールデンディフューザー」の公式がいつ導き出されるのか、私たちは予測することを約束しません。 しかし、パンフレットを見る限り、多くのメーカーが毎年発売しています。 バスケット
「フレーム」とも呼ばれることが多いですが、実際には、そのコンポーネントが組み込まれているスピーカーのハウジングです。 最新のサブウーファーが再生できる音圧レベルでは、バスケットに対する要件が増加していることは明らかです。 主なことは共振からの自由です。 ダイキャストアルミニウムフレームは共振が少ないと言われており、高価なウーファーモデルの主な製造方法が鋳造である理由です。 また、バスケットはいわばスピーカーのヒートシンクであり、放熱の点ではアルミニウムが勝者です。 一方、非常にサラブレッドなサブウーファーの中には、共振を軽減するために特殊な化合物でコーティングされた型抜きスチール製のバスケットがあり、何も鳴らず、正常に動作します。 ケースの形状やバスケット内の補強リブの存在によって、共振の減衰が促進される場合があります。 最近では、プラスチック複合材料で作られたバスケットも登場し始めています。 リードコンタクト（端子） ここでも均一性は観察されませんが、コンタクトを節約しようとしないメーカーが増えていると言えます。 今ではかなり安価なモデルでもしっかりしたネジ端子があり、メッキもすっかり定番になりました。 「ネジ」の代わりにスプリング クリップを使用すると、アンプ出力への信頼性の高い接続が可能になります。 そしてもちろん、製品のコストを削減するためにサブウーファーで従来のスパチュラを使用することを禁止する人はいません（推奨はしていませんが）が、より大きな口径の場合は、ネジまたはスプリングクランプの方が依然として好ましいです。 センタリングワッシャー（スパイダー）
英語ではスパイダー、つまりクモです。 見た目はXNUMX本足の昆虫に似ており、その活動の産物でもあります。 センタリングワッシャーは伝統的にコーンの真下に配置されており、ボイスコイルの直線性、ひいては可動システム全体の動きの直線性を担っています。 スピーカーのこの部分は通常、綿、綿とポリマーの混合物 (コーネックス)、またはノーメックスで作られています。 場合によっては、強度と耐久性を高めるために、ワッシャーの波形に金属テープ導体が織り込まれていることがあります。 通常、大きなセンタリングワッシャーはディフューザーの機械的ストロークが大きいことを示します。 凹ワッシャーと平ワッシャーを区別します。 前者はあまり一般的ではなく、主に安価なスピーカーで使用され、この場合の凹型の形状はボイスコイルの移動を制限するために使用されます。 ロングスローサブウーファーでは、慎重に計算されたキンクの数と形状を備えた平ワッシャーが非常に一般的であり、これによりボイスコイルの高い直線性が可能になります。 遠投ドライバーの人気が高まるにつれ、プログレッシブ波形プロファイルワッシャー（中心から外周に向かってピッチが大きくなる）やダブルセンタリングワッシャーの使用が増えています。 逆磁気システムを備えたサブウーファー スピーカーでは、コーンの前面にセンタリング ワッシャーが配置されているケースが知られています。 音声コイル おそらくスピーカーにとって最も重要な要素です。 ボイスコイルは磁気ギャップ内に配置され、ディフューザーのコーンとセンタリングワッシャーに取り付けられています。 磁場の影響下でそれらが動き始め、最終的に音響エネルギーが形成されます。 ボイスコイルはフレームに巻かれたワイヤーです。 標準の直径は2インチです。 フレームは通常、アルミニウム、マイラー、グラスファイバー、カプトンなどの熱伝導率の良い素材で作られています。 ディフューザーのストロークの長さとアンプから供給される最大電力にとって非常に重要なのは、巻線の長さとワイヤー (通常は銅またはアルミニウムで作られている) のゲージです。 過小評価すべきではないもう 4 つの要素は、ワイヤーをカラカスに接着する接着剤の品質です。 車のサブウーファーの標準的なボイスコイルのインピーダンスは XNUMX オームですが、よく言われるように、変動する可能性があります。 また、近年ではXNUMX巻きコイルを使用してスピーカーを製作するケースも多くなってきています。 アンプのポテンシャルを最大化するために、通常は並列に接続されます。 電力が増加すると温度も上昇することは明らかです。 したがって、最新の高出力スピーカーでは、下部磁気回路のエンドホールから冷却フィンやエアフィルターを備えた複雑なシステムに至るまで、ボイスコイルの換気にさまざまな工夫が施されています。 上部磁気回路（トッププレート）
バスケットの底に直接固定（ボルト締めまたは圧力をかけて接着）します。 「トップカバー」の役割は、磁束を磁気ギャップに導くことです。 この構造コンポーネントは鋼で作られていますが、炭素含有量が低いと磁場の強度が低下するため、必然的に炭素含有量が低くなります。 しかし、これは問題ではありません。炭素フリー鋼は安価です。 磁石
ほとんどの場合、サブウーファー スピーカーは磁気システムの重量と高さによって判断されます。 それは基本的に理解できます。 特に現在では、窮屈なキャビネット内でウーファーを強制的に再生させたいという要望により、可動システムの重量が大幅に増加し、それに応じて感度が低下しています。 可動システムの大きな重量を補う唯一の方法は、磁気システムの重量を増やすことです。 そのため、現代の「ロングストローク」には、原則として、高さがXNUMX倍、さらにはXNUMX倍の重い磁石が装備されています。 最近、円形に配置された小さなサイズのフェライトビーズのいくつかの「スタック」からプレハブ構造が出現しました。これにより、磁場の均一性をさらに高めることができると考えられています。 フェライトは依然として最も一般的な材料です。 しかし最近、多くの企業が「前面」に小型希土類磁石（ツイーターと同様）を備えたサブウーファーを発表しましたが、傾向について語るのはまだ時期尚早です。 リア磁気回路（バックプレート） 磁気システムの「バック カバー」は、フロント カバーと同様に低炭素鋼で作られています。 最新のロングスロー サブウーファー スピーカーの後部磁気回路のほぼすべての場所に、ボイス コイルを冷却するための通気口があります。 そして、多くの場合、単なる穴ではなく、よく考えられた換気システムが使用されます。 また、ボイスコイルの移動量を大きくするために、スピーカーの端に円錐形の厚みを持たせた部分を使用することも珍しくありません。 出版物: 12voltsmagazine.com
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