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大澤式FE-206Σベースの自作スピーカーユニット
(2005.8.20、 2006.10.30追加) 
コーン紙:伊勢型紙 渋紙コーン、
ボビン:雁皮紙2枚、楮和紙2枚を水性ニスで貼合、
ボイスコイル:0.16mmPUW線
エッジ:手もみ楮和紙

 2004年の10月に大澤ユニットを借りることができ、その音をじっくり聞く機会に恵まれました。バッ クロードホーンに入れて使っ てみると、それまでの裸のユニット単体で聞いていた印象とは異なり、低音が豊かで指向性、音離れも良好です。メーカー製のユニットでは味わうことのできな いハイコンプライアンスタイプ音は、一度聞くと病みつきになります。それ以降、大澤ユニットを使うようになってい ます。
 前回はFW-200を改造してみましたが、元 々がウーハーということでバックロードホーンで使ってみると低音が出過ぎです。またボイスコイルはメーカー製のままでしたので、ボイスコイルも自作してみ たいと思っていました。
 2005年7月に大澤さんがボイスコイルを巻く治具を作るという話を聞き、早速作ってもらうことにしました。エンジニアリングプラスチック(ジュラコン 樹脂?らしい)材料で 作ってあるので、滑りがよく取り扱いが容易です。
 この治具を使い、FE-206∑の完全改造版を作ってみることにしました。フレームの穴あけなどはFW-200の場合と同様です(というか、マグネット 部分以外は同じフレームでした)。

道具、材料な ど
 色々な道具、材料が必要になります。主なものをを以下に示します。
道具

はさみ、ニッパ、直定規30cm、ステンレス直定規15cm、コンパス、デバイダ、円分度器、方眼紙 (B4或いはA3サイズ)、工作用紙(A3サイズ)、 ハンダごて、ハンダ、ハンダ吸い取り線、先の尖ったピンセット(エッジ接着用)、カッターマット(A3サイズ)、使用済テレホンカード、カッター、円切り カッター小(ここではNTカッターC-600GPを使用)、円切りカッター大(ここでは、オルファ円切りカッターL型を使用)、マスキングテープ、鉛筆、 消しゴム

ボール盤(なければハンドドリルを使うことになるが、孔あけ精度が出るように注意)、ポンチ、2.5mm ドリル、3mmタップ、タップ回し或いは充電ド リル、5.5mmスパナ(3φネジナット回しに使用)

100mm×200mm位のガラス板、筆、先の平らなへら

ボビン作成用治具、
治具を支える台(私は、10cm角の角材に4mmφの真鍮棒を縛り付け、治具を通して使いました)、
ポリウレタン線(PUW)のコイルを巻き出すための棒(私は、ミニ万力に4mmφの真鍮棒を挟んだものを使用)
材料

伊勢型紙 渋紙(型地紙)11番
楮揉み紙
雁皮紙
楮和紙(今回は手漉きの10匁くらいのものを使いました)
約0.8mmワックス綿コード(蒲田ユザワヤ10号館3Fで購入)
6N銅線(オヤイデ電気で売っているアクロテックの6Nコードの心線を利用)
0.16mmポリウレタン線(PUW)
3φ×20mmネジ3本とナット9個
接着剤

エポキシ接着剤(10分間硬化型、30分間硬化型の両方): ボビンとコーン紙、センターキャップの接着

セメダインスーパーX2或いはボンドSU (セメダインC、「フエ キ SPEED 紙用」でもOK): コーン紙接着

DBボンド(ヒノオーディオで入手可能): コーン紙とキャップの接着、リード線の接着(コーン紙表側)

信越シリコーン: リード線の接着(コーン紙裏側)、ダンパー糸とコーン紙の接着

ボンドG17: エッジの接着

水性ニス: ボビン用和紙の貼り合わせ
(蒟蒻のりを使用する場合: 蒟蒻粉スプーン一杯をお湯200ml位に溶かし、半日くらい馴染ませてほぼ透明になってから使うそうです。)

その他: 瞬間接着剤



1.ボイスコイルボビンの製作
(1) 材料
 ボビンですが、今回は大澤さんから頂いた雁皮紙と楮和紙を互いに2枚ずつ貼り合わせました。(当初は雁皮紙3枚にする予定だったのですが、1枚がガラス 板に貼りついて しまいとれなくなったのです。)
 大澤さんには「貼り合わせには蒟蒻糊がいい」と言われたのですが、蒟蒻粉がなかなか見つからなかったので、水性ニスを使いました。和信ペイントの「水溶 性つやだしニス」を専用うすめ液で1/2に希釈したものです。

 金魚の水槽に使うガラス板などの上に雁皮紙、楮和紙を載せ、水性ニスをはけで塗り、先が平らなヘラで余分なニスを掻き出します。乾いてから次の紙を載 せ、同様の操 作で張り合わせます。
 ガラスの板は、車窓用の撥水剤(スーパーレイン・X GTなど)を塗っておかないと紙がはがれないようです。撥水剤などの手段がない場合は、薄いポリエチレンなどをガラス板の上に載せ、その上で作業す るとよいでしょう。

左から雁皮紙、楮和紙、張り合わせたボビン用の紙

 ボイスコイルは、0.16mmのポリウレタン線(PUW)を使います。オヤイデ電気で聞いたら、耐熱性が少し高いフォルマル線は細い線がないようです。 PA 用のスピーカーではないし、自宅で聞くのであればほとんど発熱しないので、PUWで十分でしょう。半田付けも簡単になります。

(2) 治具の準備
 今回は、大澤さんに作って頂いたエンジニア リングプラスチックの削り出し品を使いました。このようなものが手に入らない場合は、塩ビ管などを利用します。スピーカーユニットに付いていたオリジナル のボビンの内径をなるべく正確に測り、適当な材料を準備します。少し太めの塩ビ管を削るとか、少し細めの塩ビ管にマスキングテープを貼るなどして作りま す。
 スピーカーユニットのギャップはかなり狭く、0.1mm程度の精度が必要です。しかしながらボイスコイルとポールピースとの隙間が0.2mm程度以上あ り、平行になっていれば、かなりの音量(100畳の広間でうるさいくらい)で音出ししても擦れることはないようです。 糸ダンパーと紙エッジでも、問題な く使えることを確認しています。

(3) ボイスコイルの巻き付け
 ボビンに使う貼り合わせ和紙は、適当なサイズに切り取り、ボイスコイルを巻く部分に印をつけ、できれば一日以上前に治具に巻きつけて馴染ませておきま す。


 ま ず、薄いポリエチレン(スーパーの袋詰する場所においてあるようなものをテープ状に切ったものが便利)を治具に被せ、その上にボビンを巻き、輪ゴムなどで 縛ります。次に、ボイスコイルの引き出し 線を輪ゴムの下を通します。


 ボイスコイルを巻きつける部分にエポキシ接着剤(30分以上の硬化時間型)を塗り、ボイスコイルの巻きつけ位置よりも数ターン前から巻きつけていきま す。



 一層目が巻き終わったら、はみ出している接着剤を取り除き、固まるまで待ちます。余計に巻いた部分は、エポキシ接着剤が固まった後にほどいてボイスコ イル長さを調整します。
 次に、一層目の上にエポキシ接着剤を塗り、二層目を戻り方向に巻きます。巻き終わったら、はみ出したエポキシ接着剤を取り除き、固まるまで待ちます。

 巻きつけには時間がかかる場合があり、また失敗して巻き戻したりしているとエポキシ接着剤が固まってしまうことがあるので、硬化時間が30分以上のもの が使いやすい と思います。
 写真は状況が分かりやすいように手で持って巻いていますが、実際には治具と0.16mmのPUWコイルは心棒を通し、大体平行に配置し、巻き やすいようにしています。そうしないと、綺麗に巻けないようです。

 完成した状態です。ボビンは、広がろうとするので上端をPUWで軽く縛っています。
 

 ボイスコイル・ボビンの製作は慣れると比較的簡単です。一回目は、練習にするとよいでしょう。綺麗に作れるようになるのは、3回目くらいからだと思いま す。

2.コーン紙の製作
2.1 採寸とコーン紙の形状決定
  このユニットはバックロードホーンに取り付けて使いたいので、エッジの面積を小さくし、振動板の面積を大きくなるように形を決めます。また、見栄を張って センターキャップを付けることにしました。センターキャップがないと、見た感じで高音がちゃんと出ているのか不安になるので、気分で付けてみました。
 しかし、FE-206∑のフレームは出っ張りがあちこちにあるので、コーン紙の面積を大きくしようとすると大振幅時にコーン紙とフレームがぶつかりやす くなります。このため、下図のようにコーン紙前面を前に4mmほど出すことにしました。こうすれば、フレームとぶつかる心配が減ります。
 当初は、ボイスコイルの振動をコーン紙にうまく伝えるように、ボイスコイルと コーン紙の接着部分を接近させようと考えていました。そうなるとコーン紙の センター部分が奥に引っ込むことになります。しかし、大澤さんにこの話したら、コーン紙のセンターが奥になると音が引っ込むと言われました。私は、音が前 面に張 り出してくる音が好きなので、ボイスコイルとコーン紙を接近させる案は撤回です。
 また、和紙を張り合わせたボビンが思った以上に丈夫であり、ボイスコイルとコーン紙に距離があっても大丈夫そうです。このため、コーン紙を前面側に移動 することができるようになりました。

 コーン紙の形を決めるため、方眼紙に、フレーム各部の寸法、ボビンとコーン紙の接着位置、ギャップ深さ、ボイスコ イルの位置などを実寸で書き入れていきます。次に、 コーン紙の開き角度を分度器で測ります。
 大澤さんによると、メインコーンの角度は110~120°が適当だそうです。今回は、コーン紙を前面側に出した関係で少し深く(小さな角度に)なりまし たが、110°に近い角度だし、センターキャップとサブコーンを付けているので、まあ、許容範囲でしょう。
 サブコーンは大澤さんの貼合コーン紙にサブコーンを追加した結果がよさそ うなので、60°に決まりです。また、センターキャップを付けることにしたので、高音が伸びることが予想されます。このため、サブコーンは小さめにしまし た。
 センターキャップは、ボイスコイルの先端に接触しかつ適当な角度になるように決めて線を引き、形を決めます。中心の穴は、オリジナルコーンを参考にし て、仕上がりで10mmΦくらいになるようにしました。 これも、開 き角度を分度器で測ります。
 



実際に手書きした図。この程度で十分

2.2 型紙作成
ダンパー糸止めネジのタップ位置決め用型紙は、FW-200と同じ方法で作成します。

2.3 コーン紙切り抜きと作成
 まず、上のからコンパスで長さを測り、方眼紙 (採寸図と同じ方眼紙の上の方に描くのが便利)  に下図のように作図します。 切取り角度は、コーンの角度をθとすると、下式になります。

  切取り角度=(1-sin(θ/2))×360°



 


方眼紙に手書きした図

 これを、伊勢型紙(渋紙(型地紙)11番)に同じように線引きします。この場合、コーン紙同士の接着しろの線は表面に、他は裏面に線を引きます。こうす ると、コーン紙を接着するときに 半円の曲線を表面に出して接着するこ とができ、仕上がりが綺麗になります。面倒なときは、全て前面に線引きし、切り抜いた後に接着しろの部分を残して消しゴムで消してもOKです。
 作図が終わったら、コンパスの鉛筆部分を針に交換するか 或いはデバイダを使い、裏面の折り返し線Cに針で軽く傷を付 けます。 これが終わったら、円切りカッターで切り抜きます。接着しろは忘れがちですので注意します。また、刃を入れる 順番を間違えると切り抜きできなくなりますので、後に続く作業を良く考えて切ります。
 サブコーン、センターキャップも同様の作業で切り抜きます。


 コーン紙はセメダインスーパーX2、ボンドSUなどの強力高速硬化型の接着剤で接着します。接着面が動かなくなるまで、指でしっかり固定しま す。 セメダインC、「フエキ SPEED 紙用」も使え ますが、乾燥が早いので慣れていないと寸法が違ったり、接着不良になりがちです。何度か練習してから接着します。
 接着が終わったら、エッジに近い折り返し部分を右の写真のように折ります。デバイダの針で傷を付けてあるので、簡単に作業できます。


2.4 エッジの作成
 ここでは、楮揉み紙(銀座 伊東屋などで購入可能)を使いました。これだと、柔らかいので手で揉むだけで使えます。)
 まず、エッジの型紙を作ります。採寸図からコンパスで長さを測り採り、厚紙を下図のように切り出します。エッジ部分は、短くしたため14mmとしまし た。


 この型紙を楮手揉み和紙に当て、スリットに沿って折り返し線を書きます。次に、デザインカッターで切り抜きます。紙が動かないよう にうまく押さえて作業する必要があります。次に、切り抜いた楮揉み紙のエッジを手で丸めながらクシャクシャに揉みます。紙の固い感じがなくなり、皮のよう な感じになったら止めます。
 

 次に、書き込んだ折り返し線の内側を写真(FW-200改造の時の写真を流用)のように三角の切 り込みを入れて行きます。今回はオルファの「別たち」 を使いました。
 

3.フレームの加工
 FW-200改と同様です。
4.組み立て
(1) ダンパー糸張り
 これも、FW-200改と同様です。採寸図にダンパー糸止めの位置と、ダンパー糸の平面位 置を書き込むと(手書き採寸図)、ボイスコイル・ボビンとの距離からおおよその糸の高さが分かるので、ほぼその高 さに合わせておきます。

(2) ボイスコイル・ボビンの位置決め、ダンパー糸高さの調節、ボイスコイルリード線の処理、コーン紙とボビンの接着 及び サブコーンの取付け
  まず、ボイスコイル・ボビンにコーン紙を嵌め込んでみます。コーン紙がちょっときつく入るくらいが適当です。小さすぎて入らない場合は、棒ヤスリでコーン 紙を軽く削りながら調整します。逆にユルユルで入る場合は接着剤でごまかします。ボイスコイルのリード線は、コーン紙の上に出るようにしておきます。

 次に、ボイスコイル・ボビンを磁気回路のギャップに挿入し、テレホンカードを幅2~3mmに切ったスペーサーで仮止めします。ボイスコイルがギャップか ら決まった長さだけ出るようにします(ロングボイスコイルの場合)。これにコーン紙を嵌め込み、接着位置を確認します(上と同様に、ボイスコイルのリード 線はコーン紙の上に出るように しておきます)。

 コーン紙がダンパー糸に僅かに触れ(0.5mm位ならば、離れていてもOK)、かつダン パー糸がコーン紙に押されることなく真っ直ぐになっていることを確認します。この状態で、 コーン紙の位置が設計通りになっていなければ、ダンパー糸の高さを調節します。

 次に、ボイスコイルリード線を通す穴をコーン紙に開けます。ダンパー糸と干渉しない位置であれば、どこでもOKです。ダンパー糸とよりも上側(前面側) に開けると、ダンパー糸との干渉が小さくなると思います。

 以上の作業が終わったら、ボイスコイル・ボビンの位置がずれていないか、再確認します。OKであれば、コーン紙とボイスコイル・ボビンをエポキシ接着剤 で接着 します。ボイスコイル・ボビンとコーン紙の間の隙間が広い場合は、瞬間接着剤などで仮止めするなどしてからエポキシ接着剤で接着します。

 接着が終わったら、ボイスコイル・ボビン-コーン紙の振動系を外し、すぐにギャップにマスキングテープを貼ります。

  コーン紙のボイスコイルリード線を通す穴に6N銅線を通し、ボイスコイルの線とハンダ付けします。ポリウレタン線と裸の銅線ですから、互いに絡げてそのま まハンダ付けすることができます。余った線を切り取り、コーン紙上に這わせ、上の写真のようにDBボンド黒を塗って固定します。


 その後、サブコーンを取り付けます。コーン紙の場合と同様に、きつければヤスリでサブコーンを軽くけずります。ゆるい場合は、接着剤でごまかします。
 サブコーンを所定の位置にセットできたら、エポキシ接着剤で接着します。


(3) コーン紙にエッジを貼り付け
 下の写真はFW-200の例ですが、このようにコーン紙にエッジを貼り付けていきま す。
 

(4)ダンパー糸とコーンの接着、リード線の接着
 コーン紙をフレームにセットし、テレホンカードのスペーサーで仮止めします。4(2)と同様に、糸ダンパーコーン紙がダンパー糸に僅かに触れ(0.5mm位ならば、離れていてもOK)、かつダンパー糸がコーン紙に押されることなく真っ直ぐになるように位置を決めます。


 ダンパー糸とコーン紙の接触部分に信越シリコーンを盛ります。ダンパー糸と、コーン紙の間にも信越シリコーンが確実に入るようにします。また、リード線 の裏側引き出し部分にも信越シリコーンを盛ります。この状態で、半日以上放置します。
FW-200の例

(5)フレームにエッジの貼り付け、ターミナルへのハンダ付け
 ダンパー糸とコーン紙の接着が終わったら、エッジをフレームに貼り付けます。逆ロールエッジにするので、一旦、エッジを押し込み、形を整えながら接着し ていきます。接着が終わったら、フレーム側はピンセットの裏などで押しつけて形を整えます。
 最後にFE-206Σのゴム製ガスケットを接着します。
 リード線も、ターミナルに線をハンダ付けします。

(6) 振動試験
 ボビンとポールピースの間に入れているスペーサーを外し、20Hz~40Hzくらいの信号を入れてボイスコイル・ボビンとポールピースが擦れていないか 確認します。振動系を壊さない範囲で、なるべく大きな信号(1~2W程度以上)をいれると問題点の発見が早いようです。
 擦っている場合は、問題箇所を見つけ修正します。ボイスコイル・ボビンの傾きなどは、糸ダンパーを支えているネジのダンパー糸の位置を調整すると直るこ とがあります。
 エッジの接着不良、リード線の接触などで、異音が出ることがあります。

 どうしても、異音が止まらない場合は、一旦分解してギャップのゴミなどをチェックする必要があります。

(7) センターキャップの取付け
 振動試験で問題なければ、センターキャップを接着します。接着剤をたっぷり使って、接着不良がないようにします。但し、接着剤がボイスコイル・ボビンの 中にたれていかないようにします。


5.インピーダンス特性(2006年10月) 
 ユニット単体及びD-50砂入りバックロードホーンに取り付けた時のインピーダンス特性を測定し てみました。 最初はスピーカーユニット端子電圧を300mVで測定していたのですが、バックロードホーンに取り付けて測定すると音が大きくて、家族から苦 情がきたので60mVに変更しました。
 ユニット単体のインピーダンスは36.8Hzで最大となり、1kΩ程度の値になっています。自作のボイスコイルですが、正常に動作しているようです。  これをD-50砂入りバックロードホーンに取り付けると、D-50の性質がそのままインピーダンスに出てきてしまい、他のユニットを取り付けたときとほぼ 同等の特性になっています。
 砂を詰めて空気室を小さくしたのですが、200Hz付近の暴れが大きくなったことと、70Hz付近のピークが少し高くなった程度で、大きな違いは出てい ません。砂を詰める前に較べるとだいぶ音は変わっていると思うのですが、意外とインピーダンスカーブに違いは出ないことが分かりました。




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