2016年自作スピーカ 2016' 8   更新2017’1
無共振コンクリート一体成形

第7回自作スピーカーコンテスト「来場者が選ぶNo.1」に選ばれました。
STEREO誌 付録8cmメタル振動板スピーカー Fostex M800

音楽之友社STEREO誌、恒例の夏の催し自作スピーカーコンテスト」は2010年から始まり、それに合わせて私も設計や製作を楽しんでいます。 参加は今回で6回目、書類選考通過するのでしょうか? 遂に金属コーン振動板が付録です! StereoがFostexとの共同企画したM800と言う8cmスピーカーでクオリティーは保障済み。 見た目も、音も付録とは思えない出来栄えです。 ただ、音圧レベルが低い事と最大出力5Wなので、大きな音量は望めません。 5Wと言うと、2A3シングルの真空管アンプでは鳴らしきれないので300Bクラスが必要に成ります。 この際、WE300Bで鳴らしてやろうと思います。
 さて、自作スピーカーコンテストは、毎年250名前後の参加としても1500件以上の名作が誕生している事に成ります。 構造はダブルバスレフが6割位と多いようです。 さて、中々名案が浮かんできません。 例年「オリジナリティー溢れる名機」のキャッチフレーズでしたが、今年は「あなたの魂がこもった一大工作」と成っています。 結果はどうであれ、工作は楽しいですし好きなので今年もスピーカーボックスを設計して製作したいと思います。 ま〜コンテスト参加を目標にしないと凝った物が作れませんし、こんなにも暑いのに何もしたくないのが本音でしょうか。

 今回は此処に紹介するスピーカーの他に、コンテストとは指向を変え、前から作ってみたかったコンクリートのたまご型バスレフ・スピーカーも製作してみました。

メーカー発表の周波数特性

上の表はメーカー発表の特性表です。 見方としては巨大な密閉箱に入れた場合の状態なので、低域は低く出ます。 100〜20khz以上迄かなり良い感じですね! 12khzのピークと15khzのディップが気に成りますが、金属系振動板はこの様な特性になると聞きました。 紙系のコーンは拡大すると隙間があり、この違いが大きく、良い事が沢山有ります。 最低共振周波数は私のユニットは2個共120hz位で高めでした。 発表されたユニットのは105hz。 此れはフレーム補強又はフレーム防振された物で、量産品では無いと推測します。 8月号記事ダブルバスレフは第2ポートを68hzに設定して60hzからフラット特性だったので、この辺りを中心に最適値を探す事に成ります。 標準バスレフ推奨容量は3.5リットルなので、2倍の7リットル位迄の範囲が空気室容量として丁度良いと思います。 それでも昨年13リットルだったので、約半分の容量、更に小型化させます。

スピーカーの形と構造

昨年、小澤先生が説明された黄金比1:1.618を調べると白銀比1:1.414、白銀長方比1:2.414、青銅比1:3.303、白金比1:1.732が有りました。 此処では白銀比1:√2を使います。 日本人好みのサイズなので大和比とも呼ばれます。 これを楕円形の筒2段重ねを考えました。 コピー用紙の縦横比やドラえもん、ミッキーマウス、トトロなど人気キャラクター等に採用される数学的な美的センスを此処では空気室定在波防止に利用します。「魂のこもった一大工作」と言う事で製作方法に工夫を凝らせました。 スピーカーの7不思議? 同じ空気室容量でも形や材質、ダクト位置などの違いで音も随分変わるので結果が楽しみです

楕円空気室と設計

ここで白銀比を採用する目的は形よりも、定在波対策なので材質の堅さに関係の無い音響的な対策を行います。 骨組を内側にすると空気室も凸凹が出来、更に良い方向に効果が有ると考えられます。 最初に思いついたイメージを優先し実現させる為に各空気室容量やダクトの共振周波数等は後から計算します。 面倒な計算はエクセルで表を作り数値化していきました。 昨年14リットルで十分な低音が出たので今年は8cm用に半分の7リットルを目標にしました。空気室の奥行も白銀比を意識して第2空気室を作りました。 無共振を目指していますが、実際には困難です。 コンクリート壁は厚みが全て違っており、前後のバッフル厚も違います。 厚みに変化を持たせる事で、共振分割も一応考慮しました。

製作工程

空気室はMDFを使い、6mm角のヒノキ棒56本が入るように型を作ります。  組み付けは木工専用の瞬間接着剤を使って造るので形に成るのが早いです。 そして、その隙間に約12kgのコンクリートを流し込みます。 たった1mmのベニアがコンクリートの重量に耐えられるか気に成りますが、見事にクリアし、少しも膨らむことが有りません。 構造上強度が得られるので厚みを極力減らし軽量化も目指しました。 勿論、コンクリートは繋ぎ目の無い構造で、内部には銅線を全体に巻きシールド効果と帯電防止の対策をしました。 昨年の反省としてスピーカーのバッフル面積を極力小さくして、更に前面に少し飛び出させた回析効果緩和対策。 木目を生かす為、1枚の無垢板を使いたかったので12mmの杉板を貼って、前面バッフルは異質材料の多層構造41mmの強固な厚みに成りました。 太く長いネジを有効に使いスピーカーをシッカリ固定できます。 又、マグネットがバッフル面の中から出ない厚みなので、空気の流れを妨げない様にテーパー状に大きく広げました。 問題が1つあり、1mmの航空ベニアは薄くて下のコンクリートが透けて見える為、骨組みが白く浮かび出て見えてしまいます。そこで0.3mmの突板シートを巻く事にしました。 木目を活かしたいと思って塗膜の厚い油性ウレタンニスをハケ塗りしました。 手づくり感いっぱいです。

簡易インピーダンス測定
2個の特性を重ねてみました。 ユニットのf0が公表値より少し高いのが気に成ります。 低域が不利に成りますが、2個揃っている事も大事です。 購入当時からクーラーボックスにユニット単品を入れ、既に1か月程連続エージングをしてきました。 直流抵抗はピッタリ8Ω。 上記表は基準抵抗の誤差で2.5Ω程低めに出ていますが参考程度にご覧ください。 第2ポートの共振周波数60hz付近に2〜3hz位のズレが有ります。 2個の空気室容量が合っていない証拠です。  第1空気室の構造からマグネット周辺の空気流通路が少ないので、現在フレーム強化等何もしていません。 実は、マグネット裏にコンクリート、ヒノキ、アルミ等の共振止めをくっつけてみましたが、何をやっても音が良く成る感じがしません。
ポート設計と調整
共振周波数は計算値で第1を247hz48φ24mm相当の角型ポートに成ります。 第2ポートは40φか44φで単管パイプも候補としてパイプの長さは80〜140mm迄、共振周波数帯域は55〜67hz位まで音を出して確認しました。 空気室容積7.2リットルを考えると低音が良く出るユニットで、中高域の鮮度とのバランスを探りました。 ボーカルの音像が前後に移動するので手前に来過ぎない様な調整を行いました。 この調整が好みの音作りに成る重要な調整ですので、音だし確認で最良点と思われるポートの長さを決めました。
周波数特性

周波数特性です。 スピーカー軸上30cm洋間じゅうたん部屋での特性を計測しました。 音質に最も関係すると言う第3次高調波歪の多い所を調べると第1ダクトの共振周波数240hz付近に有ります。 しかし、280hz〜3khz間は大きな定在波も無く、第2次と第3次高調波歪は音圧の−55db以上の低歪に仕上がりました。 メタル系振動板はチタンとマグネシシウムの10cmスピーカーを所有していますが、比べてみても全然負けていません。 M800特有の生々しい音がします。 公表された特性を見て12khzの持ち上がりが気に成りましたが、この中高域を減らす事では無く、逆に、此れを活かす事を考え40万の法則と言うのを思い出しました。 バランスを考えると、高域が出れば良いって物では無いです。 低域と言われる630hz以下をレベルが下がるギリギリ迄伸ばします。 豊かで締まった低音が中高域を支えて心地良く通った音に成りました。 8cmだから重低音が出なくて良いと言う事では無く、音量が小さな規模なりの重低音は必要と思います。 仮に出す方法が有るとしたら、何とか出したいものです。 倍音の低音では体に響きませんし、ハイエンド或いはHI-FIと呼べる物が理想です。 今回、目だった定在波が殆んど無い事から吸音材無しとしました。 試に吸音材を少し入れてみると小さな切れ端を何処に入れても生々しさが消えてしまいます。 ところで、吸音材にティシュを使う話を聞いたことがあると思いますが、マグネット後方のラベル。 此れが若干の吸音材として働いている様なので、剥がしました。 曲によっては私の年代の耳でもチョットですがシャリシャリ感じる事があります。 今回は、ラジコン模型を作る様な工程を思い出して構想を練り、航空ベニアを利用しました。 ペンギンを思わせる形、白銀比の楕円を2段構成の小型ダブルバスレフを木調で製作したコンクリートスピーカーです。 但し、どんなに良い物でも、完璧は無いです。 スピーカーの最大パワーが5Wで能率が低い為、音量を上過ぎると重低音域から歪が大きくなるのが1つ欠点です。 しかし、此れだけの音質のスピーカーなら文句付けようが有りません。 心地よいサウンドなので、ツイツイ音量を上げ過ぎてしまいます。 来年の付録は10cmアルミ振動板ゴールド色かな? 是非能率アップでお願いします! 無理か・・・。

高調波歪特性
マイク軸上5cm。 黒線:F特、緑:第3次校長波歪、青:第2次校長波歪、灰:ノイズで、F特以外は+40dbして表示。 2本の高調波歪は比較的低くしかも揃っています。 大きなバラつきも有りません。 良い音がするスピーカーは諸特性もやはり良いですね! 音量を上げると660hzに定在波と思われる山が大きくなります。 これだけ良い特性ですが、特性表で比べると同時製作したタマゴ型コンクリートバスレフに負けています。 ダブルバスレフはダクトポートが2個ある為で250hzが少し高めにでる為でしょうか? でも、重低音域の伸びはこちらの方に軍配が上がります。 コンクリート内部に巻き付けた銅線がシールド効果を発揮し静電やノイズ等を減らしていると思われます。 本当かな? 効果が有ると仮定すると、情報量が増している筈です。
製作方式 航空ベニア成形 コンクリート一体成型ダブルバスレフ
空気室 7.2リットル 第1:2.1リットル 第2:5.1リットル
共振周波数 第1:48φ相当24mm247hz 第2:40φ100mm61hz
サイズ 190mm(横幅)x 360mm(高さ)x 320mm(奥行き)
総重量 12.5kg
2016年。STEREO誌8月号の付録。 FOSTEXとの共同企画と言うM800スピーカー・ユニットです。 アルミ・メタル振動板で、等価質量が重いので低音が良く出ます。 但し最大出力5Wで能率は82.5db/W 一寸低いですな!

自作3Dプリンターでダクトやスピーカー端子の取付け用部品を作りました。 1個の部品を作るのに1日掛かります。 横側には細かな溝が有り、コンクリートに密着します。
90度の3角部品を付けながら直角を出し、ヒノキ6mm角棒の骨組を付けて行きます。 此処は全て木工専用の瞬間接着剤を使っています。 普通の白色の木工用ボンドは水に溶けるのでコンクリートが入る部分には使用できません。
前工程で中に入ってしまう第1ポートを作っていきます。 MDFは水を吸ってしまうので、シリコン・コーキングでコンクリートが入る部分は塗っていきます。
この様なイメージです。 3Dプリンターで作った部品はコーキングして、木ネジで固定します。 コーキングで接着して約1日、硬化後はネジを外します。 勿論、スーパーX等の接着剤でも良いです。
ラジコン模型飛行機の羽と同じ作り方で、1mmの航空ベニアを貼っていきます。 空気室を繋ぐ第1ポートはこの時点で既に製作して組込みます。 楕円構造と6mmの角棒で定在波が無い様に思います。 実際に吸音材は不要でした。

空気室内部。 此処が白銀日1:√2の楕円形です。 この骨組の6角のヒノキの棒が定在波防止の手助けします。 そして吸音材が不要に成り、過去に経験した事の無い生々しい再生音が生み出せました。(未だ隙間有ります)

第1層目の型枠が完成しました。 この部分はコンクリート中側の壁に成るので防水処理も済ませます。 MDFは水を吸うのでシリコンコーキングを薄く塗ってあります。
コンクリートを注入するための外側も同じ様に製作します。 中には銅線をグルグル巻き、後に端子のグランドに接続して静電気防止処理します。
スピーカーバッフルは小さい方が良いので、可能な限り小さくしました。 更に前面に突き出すように出し不要な反射を抑える工夫をしてみました。 スピーカー軸は中心から若干ずらしてみました。
1mmの航空ベニアはシナベニアとも呼ばれます。 カッターで2〜3回筋引くと板は切れますが、あて木をしないと割れてしまいます。 この場所は目の細かなノコギリの方が断面が綺麗に仕上がります。
底からコンクリートを打設します。イメージがつかめるでしょうか? コンクリートを少しゆるめに作って挿入。 そして、ハンディーマッサージ器を外側に当てて振動を与えます。 中にドンドン入っていきます。 白く見えるのはMDFにコーキングを塗った所です。
インスタント・コンクリートは水を入れ混ぜるだけです。 汚れない様にビニールシートで養生して、ホームセンターに売っているホームモルコンは少し水を多めにして、細部まで行き渡るようにします。

大きなゴミ袋に500cc程の水を入れ袋を密封状態にして急激な乾燥を防ぎます。 コンクリートの打設をして。 翌日上のMDFが水を吸って膨らんでいたのでビニールを外しました。 後は約1週間は動かさない無い様にします。 

普通は1週間待ちます。 今回は4日程してから簡単な作業を時始めました。 型枠を外さないので其のまま加工が出来るので便利です。
普通木材はノコギリで切りますが、1mmの航空ベニアはカッターで簡単にカット出来ます。 下側に板等の固い物を置かないと、板の角が欠けてしまうので注意が必要です。
裏面はあまり重要視していません。 コンクリートは1〜2mm位下がってしまうので、隙間ができます。 此処もコーキングを充填して板をはりました。 でも、たった1mm厚の合板です。 中に手が入る大きめのスピーカーターミナルを使いました。
1mm航空ベニアがコンクリートと密着して黒色が強く、6mmの角材が白く浮き出て透けて見えてしまいます。 でも、胴体も膨らまず綺麗に仕上がりました。 もちろん内部も曲がる事無く順調です。
ホームセンターで無垢板を探しましたが、有ったのは此の杉板のみで、なんだか全て少し反っています。 仕上げもイマイチでしたが、良い部分を切って使いました。 後はカンナとベルトサンダーで仕上げていきます。 でも価格が安く150X1800X12mm6枚で1500円位でした。
スピーカー取付用の孔は79φで空けます。この刃は回転を上過ぎると危ないので、電動ドリルが安心です。 半分くらい削ったら板を裏返して同じ様に加工すると綺麗に仕上がります。
本来ならばジグソーで切る所ですが、今回デビューした、ベルトサンダーを使うのでスライドノコで荒切りで済ませました。 此の機械は危ないです。 2010年の初参加の時に大怪我しました。
このベルトサンダーは荒目なのでメチャクチャ簡単に削る事が出来ます。 毛書いた線に合わせられるのが素晴らしい!
スピーカーの取付け孔と合っているか、サイスが合っているか確認します。 2個のスピーカーは其々若干の違いが出てくるので、最後は現物合わせが必要と成ります。
機械を使ったので意外と簡単でしたが、反って曲がった板は両面ともベルトサンダーで削って、此処まで綺麗に成りました。
本来、突板専用のボンドがあります。 昨年購入した物ですが、ボンドは硬くなり既に使えませんでした。 待てません・・・普通の木工ボンドで行っちゃいました。
突板は0.3mm。 普通の木工ボンドで張りました。 スチーム・アイロンで張っていきます。 後はカッターで紙を切るように簡単に切れました。
0.3mmでも木目が綺麗に出て、シートには見えません。 此処もカッターで簡単に切る事が出来ます。
5.5MDFでコンクリートをサンドイッチして更に12mmの杉板です。 42mm位のスピーカーバッフルです。 なんと、マグネットが中に入いってしまう。 中はテーパー状に広げてあります。
箱のイメージは完成に近付いています。 イメージがペンギンみたい!と言われたので、一寸遊び心で似せてみようと思います。
ジグソーは新建材用では無く、鉄用の細い刃を使って正確に切ります。 切り口は熱く成り、煙が出て真っ黒になりますが、出来るだけ正確にカットする事が出来ます。
ジグソーでカットした板は隙間が空いてしまうので、この様なベルトサンダーが重宝します。 この機械は直線は勿論ですが、写真の様なカーブの部分の加工も簡単に行えます。
孫に「ペンギンみたい!」と、大受けでした。 そして、この板を追加したので更に丈夫になって、なんとバッフル板41mmに成っています。
今回購入したスピーカー端子はパッキンが付いていなかったので断熱シートを使う事にしました。 後方面は見えないので全面に貼ってしまいました。 部屋の不要な定在波を抑える効果を期待します。
ルーターでバスレフダクトを7mm落とし込みました。 円を毛書いてから手動でゆっくり移動させて削ります。 削り口が少しめくれ、線が消えてしまい、近くでみると凸凹カーブに成ってしまいました。
ダクトは沢山の種類を確認しました。 10cmスピーカーの時も使ったので手持ち品も有り、10種類位は、実際に音を聴いて確認しました。 単管もサイズが同じだったので使ってみましたが、此処では音が響かず全然良くありません。 材質で音が変わります。
ポートは最低共振周波数を決める大切な工程です。8月号記事では68hzでしたが、今回、箱を少し大ききしたので最適値が変わります。 この7リットルの箱では61±2hz辺りに最良点がある有る様です。 写真の様に作ったので、簡単に交換して確認ができます。
バスレフポートの切り口部分は空気流速が早いので一応、角を落としました。 R3位の緩やかなカーブで削ります。
音量を上げた時に前後面の定在波が出てきます。 後方面に四角垂の木材を四個入れ対策しました。 何故かマグネット裏では逆効果で、何も無い方が良いようです。 マグネットに貼ってあるラベルも吸音効果がある様なので剥がしました。 「気のせいだ」と言わないで!
ユニットの特徴
 コーンとセンターキャップはアルミニウム素材で、金属振動板特有の立ち上がりと切れ込みの良さが特徴。ワイドレンジでフラットな周波数特性はナチュラルな音質でありながら、浸透力のある高音と厚みのある低音が持ち味として特筆される。 これは説明文の一説で、言うね〜と思ってましたが、大げさでも無い様で確かに言う通りだと思います。 コンテストが終わってから他のユニットに変えてしまう事も有ると思いますが、此れは他の高価なスピーカーと互角に戦えるクオリティーが有ります。 プラシーボ効果だけでもない様で、少なくても私はこのユニットに惚れました。
ステレオ誌開催自作スピーカーコンテスト

今回も良い音に成ったと思うので自作スピーカーコンテストには応募しました。
私は匠部門ですが、発表会に参加できるのでしょうか?
締切は9月27日でしたが、完成後早々に申込書メールを送りました。
既に調整が終わったので、これ以上手を加えない方が良いと思ったからです。
発表会が12月23日、クリスマスか! その前の一次審査突破しないと・・・。

で・・・・・第一次審査通過のお知らせが届きました。(11/4日)

31作品が選ばれた様子ですが全然喜べません。 なんと2次審査で20セットに減るそうです!
発表会で全数視聴を考えると20台位にしたいのも理解できます。
実際に視聴して20作品と言うのも最善の方法でしょう。
ま〜音を聴いて決めて欲しいと思っていたのは確かですが・・・。
企画もワンパターに成らない様にしているのも評価できますよ。
音質と書類の総合評価なのでヤバイですな!
あくまで、私の好みの音創りと言う事で・・ご理解下さい。
なにはともあれ、締切迄半月もありますが、セットを早々に送りました。
12月初旬には2次審査の結果連絡が来ます。

来た来た! 第2次審査通過のお知らせが来ました。(12/2日)

今回も会場で選ぶNo1投票が有るようですね!
更に・・・持参CD1曲鳴らして頂けるようです。
でも困りました。
何時も音源はPCの中!
そんな事、考えても居ませんでした。
仕方ないので、適当に持っていきますが! 

音楽之友社ホールの展示発表会に行ってきました。(12/23日)

さて、此れで全て終わりました。 応募数297名 1次審査通過31名
2次審査通過はシンプルワーク部門3名、一般部門13名、匠部門4名の計20名。
7作品が表彰されましたが、俺の名が有りませんな!
持ち込んだCDはセリーヌディオンのALL THE WAY...A Decade OF Song
EPIC RECORDS / ESCA 8070 の1曲目の THE POWER OF LOVE を聴いて頂きました。

映画タイタニックの主題歌を彼女が歌いました。 18年も前のCDです。


今年のセッティングは直接耳に届き音量も大きくて良かったと思います。
音が歪む場面も有ったので定格出力を超えてたかも?

匠部門はさすがです。 しかし作品の全てが参考に成ります。
5角形JSPバスレフはバランス良く綺麗に鳴ってました。

曲選びも良くて、あの会場でコンサートしている錯覚に陥りました。
形はMIN”I”ETと言うドロンコーン式。 残念ながら音は聴いてません。
塩ビ管バックロードホーンは将来性を感じました。

残る最後の1枠は最も気に入った1台を投票する選抜総選挙。
此れが1番の楽しみでもあります。
結果は来月号の紙面で発表です。

来場者が選ぶNo.1スピーカーの結果発表( 1/20)

 



音楽之友社から荷物が届きました。

もしかして! てっぺんとった?

夢の様な話ですが、1位の賞状と景品が・・・有難うございます。

Stereo誌2017年2月号にゴン川野さんの魅力的なレポートが有ります。

改めて眺めてみると、ダクトの内部の塗装もしてませんよね。

これは、調整後に塗装すると、又性能が変わってしまうのを避けました。

好みの音と言うよりも鮮度の良いと思う音を探る形でしょうか?

真空管アンプの詰めと似てますが、スピーカーは其の調整範囲が狭いです。

でも、自作は楽しいですよ!

2月号文中にミスプリントあります。 正しくは 黄金比1:√2(1.414)です。

ところで、スピーカーケーブルは何を使っていますか?。

私は此れです。

ウエスタンエレクトリックのビンテージケーブル撚り線4φ。

太い撚り線タイプにバナナピンを加工して使っています。

 

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