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一切都有动力的Elac:挑选音圈有学问
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一切都有动力的Elac:挑选音圈有学问

  • 分类:公司新闻
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2016-11-30 13:52

一切都有动力的Elac:挑选音圈有学问

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  • 发布时间:2016-11-30 13:52
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身为「喇叭专业厂商」,德国Elac拥有较强的核心技术,就是单体制作的技术。在国际喇叭大厂当中,不管是Hi

End或一般Hi-fi厂家,实际上只有少数的公司拥有从单体、分音器到箱体全部自己动手设计制造的能力,譬如Dynaudio、Focal与PMC,这些都拥有设计与制作单体的能力,也才能做「有道理」的设计。

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制作喇叭单体较基本也是较重要的各部份:振膜、音圈、悬边、弹波、磁铁等

一对喇叭大致包括三大部份,分别是单体、分音器、箱体,可是哪部份较重要?我认为是单体,因为单体决定了之后,才能依据单体性能设计适当的分音器,而单体的尺寸大小决定箱体的尺寸,所以一对喇叭的设计要从单体选用开始。我们在市场上看到许多喇叭公司,都是向单体厂商购买现成的单体,讲究一些者特别指定规格,订做合用的单体,但这些都比不上工厂自己拥有设计与制造单体的能力,因为他们较有资格针对特定喇叭设计「专属」的单体。

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不同材质的音圈 拥有不同的物理特性

在进入Elac工厂的生产线,第一关就是长得像实验室的音圈组装,窗明几净,连机器也都维持得干干净净,厂长Thoams走到生产的工作桌面上,拿起了几块材料,问我们一行人:「什么是制作音圈较好的材料?」嗯,大家是来Elac参访的,没想到Thomas突然「抽考」,大家都没说话,脑袋里思索着到底什么材料较好?我想的铝合金或Peek,但两者各有好处,很难说哪一种材料较好,所以也没回答,等Thomas给我们一套Elac式的专业技术解答。

Thomas继续说:「喇叭单体是由许多组件组成,其实每一个部份都很重要,但材料的选择是设计好单体的第一步。」Thomas接着拿起了工作桌面上的其中一个音圈作为例子,他说这是铝合金线圈,铝合金有三个好处:

第一、铝合金经过阳极处理之后,容易上胶,音圈绕线容易加工固定。

第二、散热性很好。

第三、质地很硬,不易变型。

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Elac制作音圈有三种不同的材质,Elac会依照不同喇叭的设计而选择音圈的材质

Thomas说这三项条件加起来,让铝合金成为制作音圈「非常好」的材料,但是有一项缺点,就是铝合金本身会导电,所以会产生电损,大功率驱动的时候会产生比较多损耗,这是材料先天上的限制。

可是如果希望音圈没有电损,有没有其他材料?有的,那就是Kapton。Thomas说Kapton是一种特殊的塑料,因为是塑料,所以完全不导电,等于完全没有电损,加上质量很轻,硬度也很好,等于拥有铝合金音圈的好处,却没有铝合金音圈的缺点。我之前心里面想的Peek,其实和Kapton是类似的材料,只是专有名词不同,但一样是特殊用途的塑料薄膜。这么说来,制作音圈较好的材料就是Kapton了吗?且慢,因为Kapton本身就是塑料材料,所以散热性能并不好,远远跟不上铝合金,所以应用在单体设计的方向也不太一样。Thomas说Kapton材料制作音圈大部份用在相对尺寸较小的喇叭上面,因为Kapton音圈可以增加较大音压大约1dB,而尺寸较小的喇叭因为频率响应的设计,不会延伸到很低的低频,单体工作发热问题相对较小。

好吧,有没有其他音圈材料可以鱼与熊掌得兼?有的,Thomas拿起颜色略深的金属片,他说就是这个:钛金属音圈。钛金属本身硬度很高,比铝合金强得多,散热性能也更好,质量又轻,加上电损大约只有铝合金的一半不到,所以是制作音圈较顶尖的材料。Thomas用数据比较说明,如果以单体性能表现来说,钛金属音圈大约可以增加较大音压约0.5dB。

钛金属音圈难道就没有缺点了吗?还是有的,主要问题就是成本较高。不仅是钛金属本身材料较格比较贵,还有钛金属的硬度更高,所以切割时对刀具的磨损更大,增加了加工成本,所以目前只有中高阶以上的Elac喇叭用得起钛合金音圈。

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制作音圈所需要的「材料」,以及不同喇叭所使用的音圈皆不同,材质不同,大小也不尽相同

制作音圈较好的材质 视喇叭而定

解释过这三种材料的音圈的物理特性,Thoams说这三种音圈在声音表现上还有若干差异。Thomas进一步解释,Kapton本身因为是塑料,所以当它在「推动」喇叭振膜的时候,带有一些阻尼,推动比较没有那么直接、那么快速,可是铝合金或钛合金音圈推起振膜,因为材料硬度更高,所以声音很直接、快速又干净。所以讲到瞬时反应速度,铝合金或钛合金音圈会更犀利猛爆,而Kapton因为材料本身的阻尼,会带有一点软调性,猛力推动振膜时会相对音质比较柔软些。

该怎么选择「较好」的音圈材料?Thomas的答案是「看情况决定」。Thomas告诉我们,大多数情况Elac选择铝合金或钛合金音圈,因为它们的散热够好,即便在大音压下工作,依然可以维持稳定的工作温度。可是在少数书架型喇叭的设计上,为了要在小尺寸单体获得庞大的音压与动态,那就没有选择,必须使用Kapton音圈。

讲到这里,Thomas告诉我们,因为Elac自己设计、制作单体,所以他们可以针对每一款喇叭的特性,设计专属的单体,换句话说,我们看Elac的喇叭单体好像外观长得一个样子,可是实际上内部的细节,都是针对特定型号优化的单体。这个「优化」可不只是音圈的材料选择而已,还包括音圈绕线。

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厂长Tomas解说铝合金、钛合金音圈以及Kapton音圈的不同特性与用在Elac哪些喇叭上

Elac所制作的音圈多了预定型与人功熟化的步骤

Elac的单体为了追求高性能,几乎全都是短音圈设计。为什么音圈绕线组要短?因为单体工作时是做活塞运动,音圈会前后移动,可是在磁铁间隙当中,如果音圈绕线前后活塞运动超出了磁隙,那就会产生磁力线下降的问题,这个现象讲起来就是磁铁抓不住音圈的运动,因而产生失真的问题。好,这里讲音圈绕线要短,可不是「少绕音圈」,因为音圈绕线长度与磁铁的设计是相互配合的,多大的磁铁,必须配合若干圈的绕线,那是预先计算而来,如果要在相同的绕线长度,制作更短的音圈,那就要采双层绕线,甚至三层绕线。

双层绕线或三层绕线难不难?讲究的喇叭厂家都知道设计的奥妙,可是制作时要讲究绕得平均,这就是「知易行难」的功夫了。为了掌握音圈绕线的质量,Elac全部都自己来,音圈绕组都在Keil工厂里面完成。

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工厂里制作音圈的机器,Elac为了掌握音圈绕线的质量,音圈绕组都在Keil工厂里面完成。

Thoams指着正在绕线的机器,他请我们仔细看绕线的过程,不仅是精密的绕线机器,而是完成绕线之后,工作人员会执行一道工序,让106V的电压通过音圈绕组,时间大约0.3秒,这个过程会产生一缕轻烟,马上从排风口抽出去,我们只能看得到细微的冒烟,闻不到味道。

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106V的电压通过音圈绕组,时间大约0.3秒,这个过程会产生一缕轻烟,马上从排风口抽出去,我们只能看得到细微的冒烟,闻不到味道。

这是甚么特别的工序?Thomas解释这是音圈的「预定型」(Prefixing)。原来一般音圈绕线,机器绕线会同步上胶,大部份工厂都是绕好线圈就完成了,没有「预定型」这道功夫。Thomas解释,基本上绕好线的线圈就可以直接使用,绝大多数喇叭厂就这样送上下一段生产线了,可是Elac不一样。Thomas说有时候新喇叭送到消费者手上,用家有可能马上用大功率驱动,这时候新的音圈有可能会受损,而「预定型」的电压加压处理,等于先用超大功率「烧」一次音圈,经过「预定型」的音圈几乎无坚不摧,就算全新的喇叭送到消费者手上,一样不怕狂操猛催。音圈「预定型」是一个很小的细节,可是Elac依然照顾到了。

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Elac的音圈都会经过电压加压处理,Elac称这步骤为音圈的「预定型」(Prefixing)。Tomas解释有时候新喇叭送到消费者手上,用家有可能马上用大功率驱动,这时候新的音圈有可能会受损。但是Elac的音圈有经过电压加压处理,等于先用超大功率「烧」一次音圈,经过预定型处理的音圈,几乎可以说是无坚不摧

还有什么「费工」的预备动作?Thomas指着旁边的烤箱,温度设定在摄氏220度,刚刚完成的音圈要在这里烤上90分钟,Thoams说这是「人工熟化」(Artifical

Aging),道理和前面所说的预定型很像,就是要让Elac喇叭出厂的时候,已经不怕消费者用力操驾了。

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为了让Elac喇叭出厂时已经不怕消费者用力催喇叭,音圈除了经过预定型处理外,还要在摄氏220度的烤箱烤90分钟,这步骤称为「人工熟化」(Artifical Aging)

为了提升单体的性能

选用耐热400度的音圈

谈到预定型与人工熟化,这些藏在细节里的魔鬼都讲完了吗?还没,Thomas告诉我们,Elac的音圈使用的线圈耐热高达400度。咦?耐热400度很重要吗?Thoams表示,一般喇叭单体使用的音圈线材耐热大约是250~300度,已经很不错,而且在制做时有实际的好处,因为锡炉工作温度是350度,如果音圈绕线耐热较低,送入锡炉时,外表的漆同步融化,马上就可以焊接,可是Elac的音圈绕线耐温400度,所以锡炉350度不能融化外层,因此Elac必须多一道程序,用机器预先打磨音圈绕线尾端,这样才能上锡炉焊接。

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Elac的音圈绕线耐温400度,锡炉350度不能融化外层,因此必须多一道程序,用机器预先打磨音圈绕线尾端,这样才能上锡炉焊接。

不仅选用耐热度超过锡炉温度的线圈,还要预先打磨,才能焊接,不仅成本更高,还更费工,Elac干嘛这么麻烦?答案还是为了提升单体的性能,要知道单体剧烈运动时,会产生高温,选用耐热400度的音圈,才能确保Elac单体无坚不摧,除非扩大机本身短路或直流输出,不然消费者怎么操都不会把Elac单体的音圈烧掉。

光是一个音圈与绕线,Thomas就讲了这么多,您看,Elac不仅是自己设计、制作单体,他们还在每一个小地方都讲究,也就是这许许多多、细细小小的、有道理的讲究,成就Elac喇叭的超高德国质量。

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