インピーダンスについて ２

こんばんは。
今日はインピーダンスについての続編です。今回のテーマではちょっと数字が出てきますが、このブログであまり細かいことや専門的なことを言うのもどうかと思いますので、ちょっぴり端折って書きますので大まかなイメージだけでもつかんでいただければと思います。

スピーカーユニットの設計でインピーダンスがどのような意味を持つかは意外に語られていませんが、最初に結論を言ってしまうと、設計者からしてみると結構悩ましいテーマなのです。そのため、海外製のプロ用ユニット等で同じモデルで8Ωと16Ω仕様があったりするのは結構驚きます。おそらく一般のユーザーの方からすれば、仕様の一部が違うだけで、基本的には同じというイメージをお持ちかも知れませんね。

ではインピーダンスが違うことで何が起きるかを述べてみます。一番影響を受けるのはやはりボイスコイルということになります。話を分かりやすくするために、例題として小型ユニットで一般的なボイスコイル径Φ25で具体的な数字を出してみましょう。数字が苦手な方にはちょっととっつきにくいかも知れませんが、そんな難しい話ではありませんので我慢してついてきてくださいね。

前にもお話したように一般の市販ユニットでは、４Ω、6Ω、８Ω、16Ωがありますが、代表的な４Ωと８Ωを例に話を進めることにします。（おい、PARC Audioは6Ωユニットがほとんどじゃないの？　なんていうツッコミはご容赦を。あくまで分かりやすく説明するための例題ですから）

さてここからいよいよユニット設計の第一歩であるボイスコイルの設計に入ります。ユニットの公称インピーダンスが決まると、自動的にボイスコイルのおおよそのＤＣＲが決まります。メーカーやモデルによって若干のバラツキはありますが、一般にＤＣＲは公称インピーダンスの80％前後というのが相場です。先にも書いた聴感上の能率という点で、公称インピーダンスよりもプラスにＤＣＲを設定するケースは非常にまれかと思います。

そこで、それぞれのＤＣＲを仮に80％値の3.2Ωと6.4Ωとしてボイスコイルの設計値を見てみましょう。ボビン厚やボイス径は全て共通で、使用する線材は全て銅線、一般的な２層巻きとします。プレート厚は5ｍｍとしましょう。基本的にXmaxは同じにすることが基本となりますので、巻幅は可能な範囲で同じになるように計算します。

1)ＤＣＲ3.2Ω、線径Φ0.22、巻幅10.7mm (Xmax 2.85mm)
　線材重量2.3ｇ、巻数86Ｔ

2)ＤＣＲ6.4Ω、線径Φ0.17、巻幅10.2mm (Xmax 2.62mm)
　線材重量1.6ｇ、巻数102Ｔ


上の数値を見ると、インピーダンス設定（ＤＣＲ）を変えるだけで、同じボイスコイルサイズで設計しても使用する線材の線径サイズが大きく変わることが分かります。また線材重量や巻数も大きく違っています。ちなみに全く同じ巻幅になってないのは、通常量産されている線材が0.1ステップでしか存在しないためです。

ここでピンときた人もいらっしゃるかも知れませんね。そうなんです。線径が5ランクも違い、線材重量も大きく（50％）違うということは、もはやこの２つのボイスコイル言い換えればスピーカーユニットは別物と言ってもいいくらいなのです。

さらにボイスコイルの線材径が変わるということは、ボイスコイルそのものの最大外径も変わることになり、理想的な設計をしようとすると、磁気回路のギャップ寸法も変更することになります。当然線径の太い線材を使用する低インピーダンスのモデルは磁気ギャップが大きくなり、結果として磁束密度も落ちることになります。

ということで、聴感上の能率は別として、スペックとしての能率（当然1Ｗ入力での）を考えれば、低インピーダンスのモデルは重く、磁束も弱く、なおかつ有効磁束内の線材長も巻数にほぼ比例して短くなるので、あまりメリットはないように見えます。

じゃあインピーダンスは高い方が良いのかというと、簡単にそう言えないのがユニット設計の難しいところなのです。というのはここで音質ということを考えると、音質的には低インピーダンスユニットで線径の太い線材を使用するメリットということも結構あったりするからです。

おいおい、じゃあ結論はどんなんだ～？　ということですが、私自信の経験で言えば中間の6Ω設定というのが、そこそこ太目の線材が使えるわりにあまり磁気ギャップも大きめにせずにすみ、聴感上の能率も若干高めになることもあり、一番やりやすいかなぁといった感じです。

まぁ今日お話したかったのは、どっちがいいということではなく、インピーダンスが変わるということはスピーカーユニットにとってかなり大きな影響を受けるということなのです。今後、いろいろなモデルのスペック表を見るときにＲｅ値（ＤＣＲに近い値）に注目してみるのも面白いと思います。同じインピーダンスでも各社、各モデルで微妙に違ったりして、設計者の苦悩を感じることも出来ます。（笑）

ちなみに、Ｒｅが分からないものは、実際にテスターでＤＣＲを測ってそれを比較する方法もあります。では今日はこの辺で。


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