2010/05/14發表,已被閱讀 53,858 分類:原廠故事
Elac原廠採訪報導(三)
廠長Thomas在工廠為我們解釋ELAC的技術細節
此番ELAC原廠之旅,廠長Thomas Werner雖然只有不到半天的時間可以引到我們參觀,但ELAC的技術底子實在太強了,我的報導也必須區分為許多段落,才能把報導的焦點集中,接下來我們把話題擺在ELAC單體設計與製作,看看銀白色鋁質三明治振膜與水晶表面振膜究竟厲害在哪裡!

喇叭單體的結構其實萬變不離其宗,以動圈式單體而言,大約包括磁鐵引擎、音圈、彈波、振膜、懸邊與喇叭框架這幾個部分,看起來不是那麼的複雜,但每一個地方都有大學問,把每一個小細節都深入研究,選擇最適當的材料與加工方法,綜合起來才能製作出性能頂尖厲害的單體。在ELAC工廠巡禮的過程中,廠長Thomas Werner順著工廠生產流程的順序走,分階段解釋ELAC喇叭的設計與製造邏輯。

ELAC工廠製作實況。機器與人工相互配合,有些步驟還需要顯微鏡配合,因為ELAC的零件要求誤差值為0.01 mm,單靠人手無法達到如此高精密度,所以機器輔助與顯微鏡通通都要派上用場。

音圈材料就有三種選擇

ELAC喇叭所使用的音圈,由左至右分別是KAPTON、鈦合金、鈦鍍金與鋁合金四種

好,我們先來看ELAC單體所使用的音圈。Thomas隨手指著一個工作桌面,上面擺放著各種音圈,那都是ELAC單體所使用的音圈樣品,讓現場人員可以當作生產範本參考。Thomas拿起其中幾個音圈,向我們解釋音圈材料的特性,銀白色是鋁合金材質,有金色光澤的也是鋁合金,但表面經過金色電鍍處理,黑色是Kapton,而淺香檳金色澤的則是鈦金屬。Thomas說音圈選擇鋁合金材料時,其散熱性能很好(金屬熱傳導效率高),但電損率很高,而選擇Kapton材料則完全沒有電損,可是散熱效能不好,兩種材料各有自己的優缺點。

各種ELAC喇叭所使用的音圈樣本,用來做生產線上的參考標準

可是有沒有電損低,熱傳導性能又好的材料?有的,Thomas說鈦金屬音圈就可以兼顧兩種特性。既然鈦金屬音圈這麼好,怎麼ELAC沒有全面採用,還要選擇鋁合金與Kapton?Thomas說鈦金屬音圈當然很棒,但只能用在ELAC自家高級型號喇叭,原因很簡單,鈦金屬音圈加工成本很貴。Thomas繼續解釋鈦合金音圈很貴的原因,他說鈦金屬切割不易,刀片磨損很厲害,至少比切割鋁合金振膜的磨損率要高出兩倍以上,所以加工成本更高,因此ELAC自家喇叭只有高價位型號可以使用鈦金屬音圈。

自動繞製音圈的機器

廠長Thomas說:完成後的音圈還要送入烤箱熟化90分鐘

接著Thomas指著旁邊的烤箱說,繞線完成的音圈還要經過「熟化」,擺進烤箱用攝氏220度烤上90分鐘,溫度會讓繞好的線圈與音圈完全合為一體。這個過程很重要,Thomas廠長解釋,很多單體製造者懂得選擇好的材料,但製作程序未必有熟化這一段,而音圈繞線完成之後,結構還不是很緊密,而且ELAC在音圈完成後,還會塗上一層薄薄的阻尼膠,這些東西經過220度的烤箱熟化90分鐘之後,就會緊緊結合為一體,日後不管用家再怎麼猛烈地操,也很難讓音圈燒毀或脫落。

工作人員把完成的音圈送入烤箱熟化

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短音圈、長磁隙的LLD獨家設計

請注意左右兩張圖的差異,左邊是普通的ELAC單體,右邊則是ELAC LLD所使用的音圈與極板,右邊LLD單體採用成本較高的鈦金屬音圈,音圈長度比右邊普通單體要短得多,但磁鐵厚度比左邊幾乎厚了一倍,如果以ELAC單體懸邊最大前後移動3 mm的距離來觀察,音圈移動的範圍都在磁鐵間隙當中,這就是「短音圈、長磁隙」大幅降低失真的道理。

不僅音圈材料慎選,Thomas還從音圈把話題帶到ELAC自家LLD單體設計。LLD單體是ELAC最近幾年新發展的單體技術,全名是Linear Long Drive,直接翻譯是「長線性單體」,Thomas拿起音圈和磁鐵,音圈進行活塞運動時,有時候音圈繞線會離開磁鐵的磁隙,這時候音圈的作動力量就會降低,工作線性跟著改變,而LLD單體採用短音圈,並增加磁鐵厚度,如此一來音圈在進行往負運動時,幾乎不會離開磁隙的範圍,工作線性變得非常好。簡單解釋LLD技術,基本上就是「短音圈、長磁隙」的設計,這和美國Thiel喇叭的設計有異曲同工之妙,而且在單體設計的理論上非常有名,大部分的喇叭設計者都懂得「短音圈、長磁隙」是王道,理論絕對正確,但是很難真正做到。

繞製當中的音圈

繞製音圈的機器,ELAC為了做出「短音圈」,這機器不僅可以繞單層音圈,甚至雙層、三層、四層都有辦法繞得均勻平整,繞線精密度與技術層次很高,這些都是Know-how,旁人很難模仿。

為何「短音圈、長磁隙」這麼難做?先從音圈講起,磁鐵的磁束力和音圈繞組的長度有固定的比例,所以音圈長度基本上已經定下來了,如果想要縮短音圈長度,但繞線的長度不能減少,也有辦法,繞雙層就可以縮短一半,想要再短一些也可以,基本原則就是線圈長度不能減少,你可以繞三層、繞四層,繞越多層這音圈就越短。道理很簡單,是吧?難題來了,怎麼繞二層、繞三層、繞四層,而每一層繞線都很平均?Thomas說他們特別選擇扁平鋁線,這樣可以減少線圈繞組之間的空隙,線圈繞多層也不會增加太多厚度。這又是難題!鋁線很難銲接,少不了要動用錫爐,而且銲接也比傳統銅線多花費好幾倍的時間,偏偏德國最貴的就是人工工時。再來,要增長磁隙,磁鐵的厚度就要增加,材料用得多,成本也更高,所以LLD技術講起來內涵雖然就是「短音圈、長磁隙」,並不是高深莫測的學問,但做起來每一處細節都要注意,而每一個小地方都是成本負擔。

音圈完成之後還要手工焊接,因為音圈繞線採用質量輕的鋁線,銲接很耗時間,也是成本增加的原因之一。

銲接中的單體工作人員,面前還有小抽風機吸走有害氣體,可見工廠非常重視勞動衛生與安全。

鋁合金與紙盆複合式單體振膜

Thomas一邊帶著我們四處參觀工廠,一邊順手拿起各種製作中的單體元件,用實際例子解釋ELAC設計與製作喇叭單體的內涵。譬如ELAC的單體振膜,很多人看到表面銀白色漂亮的凹盆,就說ELAC用的是鋁質振膜單體,這話說對了一半,ELAC使用的振膜全部是複合式振膜,而且大部分是使用鋁合金振膜與紙振膜複合而成。

ELAC的鋁質振膜和紙盆複合,表面是銀白色的鋁質振膜,底下則是紙盆,中間的黏接要靠膠水。

為何要採用複合材料?Thomas說他們其實比較喜歡紙盆的聲音,也認為紙盆的聲音最好、最自然,但是紙盆先天剛性不如金屬振膜,所以ELAC很多年前就發現把鋁合金振膜和紙盆合起來,基本設計就沿用至今,但其中還藏著許許多多研發奧秘。譬如鋁盆和紙盆要能「複合」,兩種材料中間要用膠水合起來,中間還會噴上特殊阻尼物,進一步降低諧振,至於用什麼膠?噴什麼樣的阻尼物?這些都是ELAC研發部門用了很多經費與時間開發出來的成果。在這家大約五十人的德國公司裡面,研發人員大約有多少人?老闆Wolfgang John告訴我們總共有七個人,這比例很高,可見ELAC也真的是靠技術取勝,靠聲音征服市場。

AS-XR單體的剖面圖。

ELAC這幾年在高階款式喇叭還配備了水晶振膜單體(Crystal Edition),最早用在240系列上,然後330.2、310.2這些ELAC暢銷多年的喇叭,也逐漸換上CE版本,2010年更即將把旗艦Spirit of Music改款為CE版本,可見這項技術另有巧妙。CE版本的ELAC單體特別之處是鋁合金表面變成特殊的水晶表面振膜,這水晶一般的表面其實是由許多三角形構成,其技術名稱為AS-XR振膜。所以不要看到水晶就以為ELAC拿水晶來做單體振膜,只是表面閃閃亮亮有如水晶一般,才用這個名字讓消費者比較好認識新產品。

鋁合金振膜與水晶表面振膜

CE版本的水晶表面振膜,比起傳統平滑的凹盆鋁合金複合材料單體,主要的差異是最外層的水晶表面鋁質振膜,經過特殊形狀處理後的鋁質振膜,剛性更好,在大功率驅動下產生盆分裂的失真更低。其主要物理特性是靠著許許多多三角形構成的形狀,增加振膜對橫向壓力的剛性,這是我來ELAC之前就熟悉的部分,但Thomas拿起單體零件,這才看到更重要的細部改變,原來CE版本的單體,其音圈喉管長度增加,更貼近CE鋁質振膜表面,這增加一點點長度,增加一點點音圈與振膜的接觸點,竟然大幅度提升了CE版本單體的性能。以前音圈喉管只能和紙盆部分結合,現在CE版本把接觸點直接和第一層CE鋁質振膜接觸,而整個複合式材料振膜增加了許多和音圈喉管的接觸點,這些新增的接觸點都可以上膠,讓音圈與振膜的耦合更好,音圈推動振膜的力量也更少機械損耗,效率也跟著提高。根據ELAC的技術資料,新版水晶振膜單體其頻率響應提高了3kHz,動態表現也更上層樓,無怪乎240 CE版本推出之後,ELAC就一直努力要把自家高階產品一個接一個的換成CE版。

X-JET同軸單體結構使然,所以音圈特別短,打洞處則是為了提升散熱效率

組裝X-JET的機器和模具Thomas手上拿的是X-JET中音的音圈

X-JET中音單體振膜-準備要上膠

X-JET中音振膜內緣自動上膠

X-JET中音振膜底部自動上膠

完成後為單體懸邊塗上阻尼,這段也要靠手工

超強力的釹磁鐵低音單體

ELAC前不久還發表釹磁鐵引擎中低音單體,像是迷你的魔術方塊超低音,體積那麼小,卻能發出超強的低頻量感與延伸,答案就是釹磁鐵引擎單體。釹磁鐵是一種強力磁鐵,比一般鐵粉芯磁鐵性能好得多,體積又很小,如果兩個磁鐵擁有相同的磁力,釹磁鐵的體積大約只要傳統鐵粉芯磁鐵的1/8,是小尺寸、強磁力的最好選擇,因為性能好,釹磁鐵也比傳統磁鐵貴得多,所以大部分廠家頂多把釹磁鐵拿來做高音單體,很少把釹磁鐵拿來做中低音單體。釹磁鐵幾乎沒用在中低音單體還有一項重要原因,這種磁鐵怕高溫,一旦溫度過高,磁力會跟著下降,所以不太適合用在中低音單體上面。

X-JET外圈中音的半完成品正面/背面

部分手工上膠過程需要戴放大鏡製作
但是釹磁鐵的性能超級好,讓ELAC實在割捨不下,想盡辦法要把釹磁鐵用在中低音單體上面,所以他們使用了許多5顆小型釹磁鐵,排成一圈,中央還設計了排風口,想盡辦法提高散熱效率。散熱的設計在釹磁鐵引擎當中,其實無所不在,譬如音圈筒有打洞、所有金屬部件都有增加表面積的散熱設計,這些都是為了因應釹磁鐵引擎怕熱所做的設計。你看,一般人覺得釹磁鐵不適合製作低音單體,但ELAC就是願意不斷研究,把強力釹磁鐵用在低音單體上,做出尺寸小卻力量強悍的強力低音單體。

關於ELAC的單體,大概介紹到此,我這趟工廠巡禮其實走得很快,Thomas廠長還沒有足夠的時間向我們解釋技術細節,但我整理筆記才發現,原來這短短幾個小時的行程,竟然已經藏著這麼多重點,如果我在ELAC多住幾天,那恐怕可以寫出好幾篇論文出來了。

磁鐵引擎與喇叭框架之間還是需要上膠接合

上膠固定後再鎖緊螺絲

長長的輸送帶,讓半成品慢慢等待膠水乾燥

廠商資訊

進口總代理:仩益
電話:02-2599-2598
網址:www.elac.com.tw

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