2013/07/16發表,已被閱讀 68,577 分類:原廠故事
挑選音圈有學問 2013Elac原廠專訪特輯

身為「喇叭專業廠商」,德國Elac擁有最強的核心技術,就是單體製作的技術。在國際喇叭大廠當中,不管是Hi End或一般Hi-fi廠家,實際上只有少數的公司擁有從單體、分音器到箱體全部自己動手設計製造的能力,譬如Dynaudio、Focal與PMC,這些都擁有設計與製作單體的能力,也才能做「有道理」的設計。

製作喇叭單體最基本也是最重要的各部份:振膜、音圈、懸邊、彈波、磁鐵等

一對喇叭大致包括三大部份,分別是單體、分音器、箱體,可是哪部份最重要?我認為是單體,因為單體決定了之後,才能依據單體性能設計適當的分音器,而單體的尺寸大小決定箱體的尺寸,所以一對喇叭的設計要從單體選用開始。我們在市場上看到許多喇叭公司,都是向單體廠商購買現成的單體,講究一些者特別指定規格,訂做合用的單體,但這些都比不上工廠自己擁有設計與製造單體的能力,因為他們最有資格針對特定喇叭設計「專屬」的單體。


不同材質的音圈 擁有不同的物理特性

在進入Elac工廠的生產線,第一關就是長得像實驗室的音圈組裝,窗明几淨,連機器也都維持得乾乾淨淨,廠長Thoams走到生產的工作桌面上,拿起了幾塊材料,問我們一行人:「什麼是製作音圈最好的材料?」嗯,大家是來Elac參訪的,沒想到Thomas突然「抽考」,大家都沒說話,腦袋裡思索著到底什麼材料最好?我想的鋁合金或Peek,但兩者各有好處,很難說哪一種材料最好,所以也沒回答,等Thomas給我們一套Elac式的專業技術解答。

Thomas繼續說:「喇叭單體是由許多元件組成,其實每一個部份都很重要,但材料的選擇是設計好單體的第一步。」Thomas接著拿起了工作桌面上的其中一個音圈作為例子,他說這是鋁合金線圈,鋁合金有三個好處:

第一、鋁合金經過陽極處理之後,容易上膠,音圈繞線容易加工固定。

第二、散熱性很好。

第三、質地很硬,不易變型。

Elac製作音圈有三種不同的材質,Elac會依照不同喇叭的設計而選擇音圈的材質

Thomas說這三項條件加起來,讓鋁合金成為製作音圈「非常好」的材料,但是有一項缺點,就是鋁合金本身會導電,所以會產生電損,大功率驅動的時候會產生比較多損耗,這是材料先天上的限制。

可是如果希望音圈沒有電損,有沒有其他材料?有的,那就是Kapton。Thomas說Kapton是一種特殊的塑膠,因為是塑膠,所以完全不導電,等於完全沒有電損,加上質量很輕,硬度也很好,等於擁有鋁合金音圈的好處,卻沒有鋁合金音圈的缺點。我之前心裡面想的Peek,其實和Kapton是類似的材料,只是專有名詞不同,但一樣是特殊用途的塑膠薄膜。這麼說來,製作音圈最好的材料就是Kapton了嗎?且慢,因為Kapton本身就是塑膠材料,所以散熱性能並不好,遠遠跟不上鋁合金,所以應用在單體設計的方向也不太一樣。Thomas說Kapton材料製作音圈大部份用在相對尺寸較小的喇叭上面,因為Kapton音圈可以增加最大音壓大約1dB,而尺寸較小的喇叭因為頻率響應的設計,不會延伸到很低的低頻,單體工作發熱問題相對較小。

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好吧,有沒有其他音圈材料可以魚與熊掌得兼?有的,Thomas拿起顏色略深的金屬片,他說就是這個:鈦金屬音圈。鈦金屬本身硬度很高,比鋁合金強得多,散熱性能也更好,質量又輕,加上電損大約只有鋁合金的一半不到,所以是製作音圈最頂尖的材料。Thomas用數據比較說明,如果以單體性能表現來說,鈦金屬音圈大約可以增加最大音壓約0.5dB。

鈦金屬音圈難道就沒有缺點了嗎?還是有的,主要問題就是成本較高。不僅是鈦金屬本身材料較格比較貴,還有鈦金屬的硬度更高,所以切割時對刀具的磨損更大,增加了加工成本,所以目前只有中高階以上的Elac喇叭用得起鈦合金音圈。

製作音圈所需要的「材料」,以及不同喇叭所使用的音圈皆不同,材質不同,大小也不盡相同

製作音圈最好的材質 視喇叭而定

解釋過這三種材料的音圈的物理特性,Thoams說這三種音圈在聲音表現上還有若干差異。Thomas進一步解釋,Kapton本身因為是塑膠,所以當它在「推動」喇叭振膜的時候,帶有一些阻尼,推動比較沒有那麼直接、那麼快速,可是鋁合金或鈦合金音圈推起振膜,因為材料硬度更高,所以聲音很直接、快速又乾淨。所以講到暫態反應速度,鋁合金或鈦合金音圈會更犀利猛爆,而Kapton因為材料本身的阻尼,會帶有一點軟調性,猛力推動振膜時會相對音質比較柔軟些。

該怎麼選擇「最好」的音圈材料?Thomas的答案是「看情況決定」。Thomas告訴我們,大多數情況Elac選擇鋁合金或鈦合金音圈,因為它們的散熱夠好,即便在大音壓下工作,依然可以維持穩定的工作溫度。可是在少數書架型喇叭的設計上,為了要在小尺寸單體獲得龐大的音壓與動態,那就沒有選擇,必須使用Kapton音圈。

講到這裡,Thomas告訴我們,因為Elac自己設計、製作單體,所以他們可以針對每一款喇叭的特性,設計專屬的單體,換句話說,我們看Elac的喇叭單體好像外觀長得一個樣子,可是實際上內部的細節,都是針對特定型號最佳化的單體。這個「最佳化」可不只是音圈的材料選擇而已,還包括音圈繞線。

廠長Tomas解說鋁合金、鈦合金音圈以及Kapton音圈的不同特性與用在Elac哪些喇叭上

Elac所製作的音圈多了預定型與人功熟化的步驟

Elac的單體為了追求高性能,幾乎全都是短音圈設計。為什麼音圈繞線組要短?因為單體工作時是做活塞運動,音圈會前後移動,可是在磁鐵間隙當中,如果音圈繞線前後活塞運動超出了磁隙,那就會產生磁力線下降的問題,這個現象講起來就是磁鐵抓不住音圈的運動,因而產生失真的問題。好,這裡講音圈繞線要短,可不是「少繞音圈」,因為音圈繞線長度與磁鐵的設計是相互配合的,多大的磁鐵,必須配合若干圈的繞線,那是預先計算而來,如果要在相同的繞線長度,製作更短的音圈,那就要採雙層繞線,甚至三層繞線。

雙層繞線或三層繞線難不難?講究的喇叭廠家都知道設計的奧妙,可是製作時要講究繞得平均,這就是「知易行難」的功夫了。為了掌握音圈繞線的品質,Elac全部都自己來,音圈繞組都在Keil工廠裡面完成。

工廠裡製作音圈的機器,Elac為了掌握音圈繞線的品質,音圈繞組都在Keil工廠裡面完成。

Thoams指著正在繞線的機器,他請我們仔細看繞線的過程,不僅是精密的繞線機器,而是完成繞線之後,工作人員會執行一道工序,讓106V的電壓通過音圈繞組,時間大約0.3秒,這個過程會產生一縷輕煙,馬上從排風口抽出去,我們只能看得到細微的冒煙,聞不到味道。

106V的電壓通過音圈繞組,時間大約0.3秒,這個過程會產生一縷輕煙,馬上從排風口抽出去,我們只能看得到細微的冒煙,聞不到味道。

這是甚麼特別的工序?Thomas解釋這是音圈的「預定型」(Prefixing)。原來一般音圈繞線,機器繞線會同步上膠,大部份工廠都是繞好線圈就完成了,沒有「預定型」這道功夫。Thomas解釋,基本上繞好線的線圈就可以直接使用,絕大多數喇叭廠就這樣送上下一段生產線了,可是Elac不一樣。Thomas說有時候新喇叭送到消費者手上,用家有可能馬上用大功率驅動,這時候新的音圈有可能會受損,而「預定型」的電壓加壓處理,等於先用超大功率「燒」一次音圈,經過「預定型」的音圈幾乎無堅不摧,就算全新的喇叭送到消費者手上,一樣不怕狂操猛催。音圈「預定型」是一個很小的細節,可是Elac依然照顧到了。

Elac的音圈都會經過電壓加壓處理,Elac稱這步驟為音圈的「預定型」(Prefixing)。Tomas解釋有時候新喇叭送到消費者手上,用家有可能馬上用大功率驅動,這時候新的音圈有可能會受損。但是Elac的音圈有經過電壓加壓處理,等於先用超大功率「燒」一次音圈,經過預定型處理的音圈,幾乎可以說是無堅不摧

還有什麼「費工」的預備動作?Thomas指著旁邊的烤箱,溫度設定在攝氏220度,剛剛完成的音圈要在這裡烤上90分鐘,Thoams說這是「人工熟化」(Artifical Aging),道理和前面所說的預定型很像,就是要讓Elac喇叭出廠的時候,已經不怕消費者用力操駕了。

為了讓Elac喇叭出廠時已經不怕消費者用力催喇叭,音圈除了經過預定型處理外,還要在攝氏220度的烤箱烤90分鐘,這步驟稱為「人工熟化」(Artifical Aging)

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為了提升單體的性能 選用耐熱400度的音圈

談到預定型與人工熟化,這些藏在細節裡的魔鬼都講完了嗎?還沒,Thomas告訴我們,Elac的音圈使用的線圈耐熱高達400度。咦?耐熱400度很重要嗎?Thoams表示,一般喇叭單體使用的音圈線材耐熱大約是250~300度,已經很不錯,而且在製做時有實際的好處,因為錫爐工作溫度是350度,如果音圈繞線耐熱較低,送入錫爐時,外表的漆同步融化,馬上就可以銲接,可是Elac的音圈繞線耐溫400度,所以錫爐350度不能融化外層,因此Elac必須多一道程序,用機器預先打磨音圈繞線尾端,這樣才能上錫爐銲接。

Elac的音圈繞線耐溫400度,錫爐350度不能融化外層,因此必須多一道程序,用機器預先打磨音圈繞線尾端,這樣才能上錫爐銲接。

不僅選用耐熱度超過錫爐溫度的線圈,還要預先打磨,才能銲接,不僅成本更高,還更費工,Elac幹嘛這麼麻煩?答案還是為了提升單體的性能,要知道單體劇烈運動時,會產生高溫,選用耐熱400度的音圈,才能確保Elac單體無堅不摧,除非擴大機本身短路或直流輸出,不然消費者怎麼操都不會把Elac單體的音圈燒掉。

光是一個音圈與繞線,Thomas就講了這麼多,您看,Elac不僅是自己設計、製作單體,他們還在每一個小地方都講究,也就是這許許多多、細細小小的、有道理的講究,成就Elac喇叭的超高德國品質。

廠商資訊

進口總代理:仩益
電話:02-2826-5656
網址:www.elac.com/en

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