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実は簡単!?自作スピーカーのきほんの「き」

2019/02/04
 
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20歳、理系の学生です 中学生のときにオーディオにハマり今日この頃。多趣味な生活をしています。 オーディオの記事を始め様々な記事を書いていこうと思います! コメント等どんな事でも頂けるとウレシイです。 オーディオ・カメラ・ミリタリー・DIY・プラモデル・旅行 気になったらフォローよろしくお願いしますm(_ _)m 〜主に使っているイヤホン〜 shure se535 ue 900s 〜カメラ〜 EOS7d mark2
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こんにちは。久しぶりの投稿となってしまいました。
今回は、タイトルにもある通り、自作スピーカーのきほんの「き」、について解説したいと思います。

ポタオデばっかレビューしてましたが、高校で4つ、卒業してから3つのスピーカーを自作してきました。

そこで「自作スピーカーって何?」という人から「自作したいけど何をしたらいいのかわからない」という人向けに解説したいと思います。

次回あたりに詳しい説明と、個々の自作ポイントについて解説します。

自作スピーカーとは?

自作スピーカーと言っても

この部分(ユニットといいます)を自作するわけではないんです。

ユニットの組み合わせを考えたり、周りの箱(エンクロージャ)を設計・製作したり、回路(ネットワーク注1)主にマルチウェイスピーカーで用いられる回路。音を高さごとに分配する。)を自作したりします。

自作パソコンと同じ考え方ですね。

自作パソコンもパーツを買ってきて組み上げるだけなんです。

そんな点で、自作スピーカーは木工ができれば誰でも簡単に作れてしまいます。

大きいスピーカーや高性能なスピーカーって結構な値段がしますよね?

自宅にオーディオ設備がほしい時間のある人、特に学生には自作スピーカーはおすすめです!

ちょっと手間を加えるだけでウン十万するスピーカーを安く作れてしまいます。

Fostexさんが発売している「かんすぴ」等のキットを買ってしまう事もできます。木材もカットしてあり組み立てるだけで、かなり完成度が高く初心者におすすめです。

作るのに必要なもの

具体的にスピーカーを自作するのに必要になってくるものを説明します。

まず、絶対に必要なもの。それは

  • スピーカーユニット
  • エンクロージャー
  • アンプ
  • ケーブル

の四点です。これさえあればそれなりのスピーカーが自作できます。

更に買っておいたほうがいいものは

  • 端子(ターミナル)注2)アンプとスピーカーを接続するのに用いる
  • 吸音材
  • ネットワーク(必要に応じて)

です。適宜工具等も必要になってきます。

  • ノコギリ
  • ヤスリ*
  • ドリル
  • キリ
  • カナヅチ*
  • ドライバー*
  • 半田ごて(ネットワーク作成時)

注)*は必須

ユニット・エンクロージャー・ネットワーク・アンプに関しては後述することにして、他の部品に関して説明します。

ケーブル

アンプとスピーカーを接続したり、スピーカー内の配線など電気信号を伝える役割があります。

ケーブルには素材、太さ等の選択肢があります。

したにポピュラーな線とその素材の特徴をまとめておきます。

銀線や銀メッキ線 × 高域に独特の特徴があるサウンドになってしまう。
○ かなり音の印象が変わるため、劇的な変化と特徴的なサウンドを楽しみたい人向け。
無酸素銅 × 最もベーシックとなる線材。ケーブルの作りこみによって仕上がりに差が出やすく、評価が難しい。
○ 素材の特徴が比較的少ないので、構造などの作り込み次第では優秀なケーブルに仕上がる事も。
高純度銅線 × 純度が上がるほどキツく、うるさい音になる。
よく聴けば音はスカスカで、芯のない音になっているのがわかる。
○ パッと聴いた印象としてはメリハリがあり、S/Nが上がったような気がする。
単線(Fケーブルなど) × スピーカーからの音離れが悪く、表面的なキツさ、うるささが目立つ。
○ 音がまとまってひとかたまりで前に出てくるので、音圧がグイグイくる感じが好きな”音圧マニア”に好まれる。

それぞれの線に特色があり好みで選ぶしかありません。

デメリット、メリットを踏まえて自分の好みのサウンドが作れるのも自作スピーカーのメリットですね。

太さもお好みで・・・

おすすめはこのケーブル。(安いというのに尽きます

端子(ターミナル)

アンプから来たスピーカーケーブルとスピーカー本体をつなぐ端子です。

こんなやつ。

プッシュタイプや差し込みタイプ、ネジのタイプ等あります。

簡単に脱着できるのがプッシュタイプ

しっかり接続するならネジタイプがおすすめ。

私はネジタイプを愛用しています。そうそう動かさないのでこれでいいです。

吸音材

吸音材はエンクロージャー内で音が反響し不用意な音がならないようにするためのものです。

素材としてグラスウールやロックウール、ウレタン、などがあります。

安さを取るならグラスウールですが取扱に注意が必要で、少し高価ですがウレタンがおすすめです。

エンクロージャー内の必要なところに適宜貼り付けるだけです。

ユニットについて

ユニットの種類

スピーカーユニットの分類(音域別)

スピーカーはユニットの数で1Way(ワンウェイ)、2Way(ツーウェイ)等の名前が付きます。

2つずつユニットを積んでいる場合2Wayスピーカー、3つなら3wayというように名前が付きます。

また、ユニットには名前があり、すべての音域を鳴らすユニットをフルレンジユニット、高音域を鳴らすユニットをツイーター(トゥイーター)ツイッターではないです。低音域を鳴らすのをウーファーといいます。

1wayスピーカーはフルレンジ1つ、2wayはフルレンジとツイーター、3wayはツイーター、フルレンジ、ウーファーを搭載します。

スピーカーユニットの分類(音の放射方式別)

コーン型スピーカー ドーム型スピーカー ホーン型スピーカー
振動板の形状が円錐形で、最も多く見られるタイプである。振動板はコーン紙と称されるように、主として紙パルプを中心に発展してきた。現在は様々な素材が開発されている。紙パルプのほかの代表的な素材に、PP(ポリプロピレン)材や、カーボンファイバーなどが挙げられる。また、この構造は用途が広く、全体域を再生するフルレンジから、低音再生を目的としたウーファーや中音用スコーカーや高音用のツィーターまで幅広く採用されている。 ドーム状の振動板を持ったスピーカーである。このドームから直接音を出す方式であり、特長として指向性が良いことが挙げられる。また、ツィーターなどでは、ホーン型に比べて低い周波数から使えるものが多く、2wayなどを組むときに手軽に組み合わせることが出来る。振動板にシルクや綿、ポリエステルフィルムなど柔らかい素材を使うソフトドームと、アルミやチタンなど硬質な素材を使うハードドームと、素材によって使い分けることも出来る。 振動版の前面にホーン(ラッパ)を取り付けて音を出す方式である。主に中音用や高音用に用いられる。
特長として、ホーンロードがかかるため、能率が高く、トランジェント特性が良いことがあげられる。

スピーカーユニットの分類(磁気回路の種類別)

外磁型磁気回路 内磁型磁気回路
ほとんどのスピーカーはダイナミック型と呼ばれるフレミングの左手の法則の原理を利用した方式でその磁気回路を構成している。現在、最も多く使われている構造が、主にフェライトマグネットを利用した外磁型と呼ばれる磁気回路構成である。外部に対して磁気漏れが発生するため、モニター・ディスプレイなどに近づけると、色ズレなどを発生させる。現在は、AV対応として外部に漏れる磁気をキャンセルする対策を施されたタイプもある。 壷ヨークなどと呼ばれる、壷上のヨークの内部に永久磁石を入れた構造である。アルニコ・マグネットを磁石として使っている。このマグネットはフェライトマグネットと比較してどう体積で強い磁場を得ることが出来る。また、磁気の流れが外側に漏れない構造となり、このままでAV機器との使用も可能。多方面に長所を持つアルニコ・マグネットだが、レアメタルであるコバルトなどを含む合金のため、非常に高価な点が唯一の欠点でもある。

カタログの規格の意味は?

カタログを見ると”規格”として色々な単位で数字が表されているのがわかります。

  • 最低共振周波数(f0)
  • Q0
  • 等価質量(m0)
  • 実行振動半径(a)
  • インピーダンス(imp)
  • 出力音圧レベル(S.P.L.)
  • 最大許容入力
  • 定格入力

最低共振周波数(fo)…[Hz]

通常エフゼロと呼ばれ、その単位はHz(ヘルツ)で表示されます。低音再生の限界を決める要素として見ることの出来る数値です。
全てのものに共振周波数がというものがあり、foは最低共振周波数と呼ばれるように、そのものが、最も低く共振する周波数ということになります。

Qo

キューゼロと呼ばれるこの値は、スピーカーのエンクロージャーを設計するときの重要な要素の一つです。この値はfoにおける共振の鋭さ(共振鋭度)を示している数値で、この数値が大きいほど共振鋭度が鋭くなります。通常、Qoは1ぐらいまでが良いスピーカーとされています。

等価質量(mo) …[g]

振動系の質量とその振動板にかかる前後の空気の抵抗(付加質量)を加えたもの。つまりスピーカーが実際前後に動いて音を出すときに発生する実質的な質量です。空気の質量も加味されていますが、質量の大半は振動系の質量となります。エムゼロと呼びます。

実効振動半径(a)…[mm]

実効振動半径とは、一般的に呼ばれている口径とは異なり、そのスピーカーユニットが実際に音を出すために動いている主な部分(コーン紙)などの半径を示しています。エッジの部分も一部含まれて表記される場合もあるので注意がひつようです。

インピーダンス…[Ω]

スピーカーの入力端子インピーダンスを代表する値、インピーダンスは一部のもの(RF方式のツィーターなど)を除いて入力周波数によって変化します。スピーカーのインピーダンスはfo以上の周波数で一番低下したところの値を公称インピーダンスとして表します。

出力音圧レベル(S.P.L)…[dB]

スピーカーの能率を示す。1wの入力を加えてどれくらいの音圧(音の大きさ)が得られるかを示しています。数値が大きいほど、同じ入力を加えたときに効率よく音に変えることができます。

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最大許容入力…[W]

この値は、瞬間に与えられることの出来る最大の入力を示しています。特定の周波数で測られた値で、決してその入力までは全ての周波数で入力が可能ということではなく、カタログに表記されている”Mus.”は一般的な音楽ソースを加えたときピーク時に可能な入力を示しています。
入力の数値は、「その数値でなければ音が出ない」、『スピーカー許容入以下のアンプでなければスピーカーが壊れる』という数値を示しているというわけではないです。
一般的に家庭内などで聞かれる音量では、たとえ数100W出るアンプであっても、特別な場合を除いて過大な入力が加わることは極めてまれで、家庭内でHiFiサウンドを楽しむ場合、入力の数値は「一定の目安」となります。

定格入力…[W]

この値は連続して与えられる入力の限界を示しています。ただし最大許容入力他同様に特定の周波数で測定される値で、全ての周波数において可能な入力ではなく、測定や実験などで一定の周波数のみを連続して入力する場合、示されている入力までが、必ずしも可能とはいえません。単一の周波数を連続して入力することは、スピーカーにとって非常に負担の大きい動作になります。

ユニットの購入

ユニットはAmazonや楽天等でも購入できますが、店舗に行って購入することをおすすめします。

店員さんにアドバイスを求めることもできるし、何より実物を見て購入することをおすすめします。

おすすめのお店は秋葉原にある「コイズミ無線」さん

豊富な品揃えで店員さんも丁寧に接客してくれます。

エンクロージャーについて

エンクロージャーで重要になってくるのは形、材質です。

形にも多くの種類があります。単純な箱から、音を反響させる構造まで多数あります。

箱の大きさによっても鳴らしやすい音等が変化していきます。

最近は、様々な材料が東急ハンズなど、一般でも入手しやすくなっていますが、価格、加工性、音響特性などからも、合板が一般的です。代表的な合板とその特徴をまとめておきます。

  • ラワン合板
  • シナ合板
  • 米松合板
  • ランバーコア
  • バーチクルボード
  • MDF

ラワン合板

最も入手しやすい合板である。南洋系の合板で、3mmピッチで合板の厚さが用意されています。適度な剛性もあり、音響的にも優れた材料の一つです。

シナ合板

一般的にシナ合板と呼ぶものは、ラワン合板の表面に、シナ材が仕上げに貼られている合板を指します。表面がラワン合板に比べ平滑であり、また外観上も美しい音響用に適した材料です。
シナ材のみの合板では、柔らか過ぎて、音響用にはあまり適しません。

米松合板

北米系の合板です。やわらかい合板で、響きが美しいのが特長!北米からの輸入のため、やや入手が難しい点がありますが、積極的に箱鳴り注3)スピーカーユニットから出る音を箱でさらに共鳴させることを利用するエンクロージャーなどに最適です。

ランバーコア

合板の芯材に角材を寄せて、表面材でサンドした合板です。表面材にシナ材を使ったものが多く見られますが、この合板は芯材が柔らかく、また芯材間に空洞があったりして、音響的にはあまり適しません。使用する際には、材料をよく吟味して、芯材の密度の高いものを選ぶとよいです。

バーチクルボード

木のチップを固めて板にしたものです。接着剤により固められたチップは、非常に硬く、重い板になる。内部は大きめのチップが使われ、木ねじ・釘の使用には適しません。板同士の接着が難しく、一般の工作には他の合板に比べるとやや不向きです。

MDF

バーチクルボードと同様に、接着剤を用いて加熱圧縮されたものです。バーチクルボードと大きく異なる点は、非常に細かい木の粉によって出来ているところです。このため、木ねじなどが使用できるから、工作しやすい材料です。

 

設計については別記事にしたいと思います。

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ネットワークについて

ネットワークはマルチウェイスピーカー注4)スピーカーユニットが複数ついており、それぞれ鳴らす音程の違うものを自作するときに入力された音を高音域、中音域、低音域に振り分ける回路になります。

電子工作をしたことのある人は簡単にできると思います。

電子工作が苦手、やったことがない人は組み上がっているネットワークをおすすめします。

詳しい説明は別記事にしたいと思います。

自作スピーカーのネットワークを設計しよう

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オススメのアンプ

家庭用のアンプは様々な種類があり選ぶのが大変だと思います。一般にプリメインアンプ注5)再生機器を選択し音域のバランスなどを調整するプリアンプと、スピーカーを駆動させるために音を増幅させるメインアンプが一体となっている製品を利用します。簡易的なアンプもありますが大きいスピーカーになると音がならなかったり、小さな音しか出なかったりします。

しかしながら、プリメインアンプはかなり高価な買い物になります。

最近はハイレゾ対応のアンプやiPhone、iPod対応のアンプが発売されていて、音のソースに適したアンプを選ぶのも良いです。

私が使っているアンプはYAMAHAのA-S801というプリメインアンプです。

ヤマハのラインナップには A-S301といった2万円台のアンプもあります。

アンプの有名なメーカーはDenon,TeacOnkyo,marantz,Pioneerなどがあります。

例として以下に示しておきます

おそらくこれらのメーカーのアンプでは15000円は下らないと思います。

価格を抑えたい人におすすめなのはFOSTEX  パーソナル・アンプ AP15dです。

音量のつまみだけのシンプルな作りですがしっかりと音を鳴らすことができます。

以上自作スピーカーのきほんの「き」について解説しました

今後詳しいエンクロージャーの設計、ネットワークについて等の記事も書いていこうと思いますのでご覧ください。

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脚注   [ + ]

1. 主にマルチウェイスピーカーで用いられる回路。音を高さごとに分配する。
2. アンプとスピーカーを接続するのに用いる
3. スピーカーユニットから出る音を箱でさらに共鳴させること
4. スピーカーユニットが複数ついており、それぞれ鳴らす音程の違うもの
5. 再生機器を選択し音域のバランスなどを調整するプリアンプと、スピーカーを駆動させるために音を増幅させるメインアンプが一体となっている製品
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