ボイスコイルについて（２）

今日は、ボイスコイルについての実践編です。
実際にスピーカーユニットを設計する際、一般には口径は商品企画で決まっていることが多いので、振動板の材質の次に設計者が考えることはボイスコイルのサイズをどうするかということです。

ボイスコイルのサイズ（内径）は下記のようにいろいろなことに関係しており、そのスピーカーユニットの仕様を決定付ける重要パーツと言えます。

１）コスト
　サイズが大きくなればボイスコイルそのものの価格が上がりますが、それに加えて磁気回路も当然大きくなりますので、むしろそちらの方の影響が大きいと言えます。

２）耐パワー
　基本的に同じ線材とボビン材では、ボイスコイルの大きさに比例してそのスピーカユニットの耐パワー能力は向上します。それは主に磁気回路内のボイスコイル線材の長さが増えることや磁気回路の面積が増えることにより放熱効果が上がるためです。

３）周波数レンジ
　大きなサイズのボイスコイルにすれば、それに比例して線材の長さが増え、結果としてボイスコイルのＬ分が増えるため、そのスピーカーユニットの高域は出にくくなります。ネットワークで大きなコイルを使った時と考えてください。

　もちろんこれを防ぐために磁気回路でショートリングを使ってＬ分をキャンセルしたり、意図的に巻き幅の狭いボイスコイルにする等の方法はありますが、一般的に言えばサイズの大きいボイスコイルを使うということは高域が出にくくなります。

４）能率
　ボイスコイルのサイズが大きくなれば、磁気回路内の線材の有効長さは増えますが、その重量も比例して大きくなるので、能率も低くなることがあります。

５）振動板の形状
　スピーカーユニットのサイズ（外径）が決まっていて、ボイスコイルのサイズが大きくなれば、結果として振動板のカーブも影響を受けます。単純に言えば、ボイスコイルのサイズが小さくなるほど振動板のネック部は角度が浅くなってくるので同じカーブなら強度が弱くなり高域は出にくくなります。
これを防ぐために、一般に小口径のボイスコイルの場合はネック部のカーブが少しきつくなるようにした複合Ｒの振動板が多いようです。

上記を見てもお分かりのように、ボイスコイルのサイズというのはいろいろな要素と密接な関係があり、設計としては非常に悩むところなのです。

例えば、小口径のボイスコイルを使えばコストは安く、周波数レンジも有利で、ボイスコイルの重量も軽く出来るので能率も高くできフルレンジにはうってつけですが、反面耐パワー的には非常に厳しくなります。

ウーファーユニットの方がフルレンジユニットよりも高耐パワーのものが多いのは、このような事情があります。

またこれに加えて厄介なのが、部品メーカーの標準サイズの問題です。
実は、スピーカー部品の中で部品業界で最も標準化できていない部品がボイスコイルなのです。私も会社に入ってボイスコイルのサイズ（内径）の種類の多さには本当に驚きました。先輩から大昔に聞いた話では、関西の松下系と、関東のフォスター、パイオニア系等の元の流れがあり、各社がそのボイスコイルに合わせて製造治具やその他の磁気回路等のパーツも設計していたため、その後どれかのサイズに合わせるという事が業界でできなかったそうですが、その理由についての真偽は定かではありません。

特に1インチ（25mm）と呼ばれるサイズは本当に細かくサイズが分かれており、Φ25.xxは丸線しか巻き治具が無いとか、Φ25.xxにするとこの振動板のネック径が微妙に違うので使えないとか、流用部品で設計をしようとすると制約条件がかなり多いことがあります。

もちろん企画台数が何十万台もあるようなモデルでは、金型や治工具を新規に作ることも可能なので問題にはなりませんが、普通のモデルでは流用できるパーツが限られるというのは結構しんどいものです。まぁこれは私が今まで企画台数の少ない高級モデルの設計が多かった事がきいているのかも知れませんが・・・・。

 

さてボイスコイルのサイズが決まると、次は線材と線径の決定です。
これもサイズと同様にコスト、耐パワー、周波数レンジ、能率に効いてきますので求められるスペックに合わせて選んでいきます。

丸線の場合はそのユニットのＸmax（有効ストロークと考えてください）が決まれば簡単に線径は決まるのですが、リボン線やスリット線の場合は自由度がある分非常に悩むところです。ただこの場合も、やはり欲しいサイズのワイヤー在庫があるとは限らないので、またここでもいろいろと調整が必要となります。

スピーカーの場合、インピーダンス（ボイスコイルで言えばＤＣＲ）は商品企画で最初から決まっていますから、線径を大きく（太く）することで巻き幅が増え、Ｘmaxを増やすことができます。

もちろん、この時に何層巻きにするかも決定します。一部の高級モデルを除けば２層巻きが一般的ですが、スーパーウーファー等に対して4層巻きのような多層巻きも行われています。

線材については、前回の説明でお話したとおりですが、これはメーカーや設計者によって微妙に考え方や好みが違うように感じます。特にアルミ線についてはほとんど使わないメーカーもあり、かなり差を感じます。
私は個人的にはウーファーは銅線、トゥイーターにはアルミ線がベストで、フルレンジは出来るだけ銅線でまとめたいと考えています。

最後に、ボビン材の選定となります。これも各社の設計手法が出て非常に興味深いですが、スペック重視になりがちのＯＥＭメーカーでは耐パワーに有利なアルミボビンを使うことが多いような感じがします。
まぁ一番無難なところがＴＩＬ等のガラスイミド系だと思いますが、私は音色的にあまり好きではないので、PARC Audioのユニットでは出来るだけ使わないようにしています。

スピーカーユニットの仕様書では、一般的にボイスコイルのこのような重要な情報はあまり表記しないことが多く、ユーザーの方にはあまりなじみが無いかも知れませんね。

蛇足ですが、私見として私は良いスピーカーユニットメーカーはボイスコイルを内製しているメーカーだと思っています。有名な例ではＪＢＬがその代表例で、巻き線後に後からボビンを接着する彼らの製法は国内ではあまりやられていない独特のものです。

国内でも大手のユニットメーカーはほとんどが内製をしており、ヤマハやビクター等でもかつては小規模ながら内製をしていました。もちろん、ボイスコイル専業のパーツメーカーでも非常に優れたところがあり、一概に内製していないから悪いということではありませんが、自社で例え一部でも内製しているところはボイスコイルというキーパーツについての技術の蓄積があり、結果的にそれはスピーカーユニットの完成度にも影響しているように感じるのです。

今まで新しいユニットメーカーの採用を検討する場合は、私は必ずこの点を確認するようにしていました。もちろん現在PARC Audioのウッドコーンモデルを製造依託している中国のメーカーもボイスコイルを内製しています。

あと経験的な事を言えば、ボイスコイルのサイズ（径）を大きくすればそのユニットの音質も良い意味で太めでしっかりとした方向になります。これは径が大きくなることで使用する線材の径も太くなることが影響しているのでは感じていますが、例外もあるので参考としてください。



さて一応簡単にボイスコイルについて述べましたが、今回は少し内容が専門的なところもあったため、皆様にうまく分かっていただけたかどうかちょっと不安です。皆様の感想等、お待ちしております。
是非、率直なコメントをいただければ今後の参考になり、うれしいのですが・・・・・。

では今回はこの辺で。