マイクロスピーカーエンクロージャーの設計

2017年7月11日ブルース・ローズ(Bruce Rose)

マイクロスピーカーエンクロージャーの設計

小型および超小型のスピーカーのエンクロージャーは、スピーカーを保護し音量を強化するためで、大型スピーカーのエンクロージャーと同様の目的があります。簡単なガイドラインに基づいて設計された一部のエンクロージャーは、ほとんどのアプリケーションのニーズを満たします。

スピーカー101

剛性フレームに吊り下げられた振動板で構成されているスピーカーは、前後に自由に移動させることが可能です。ワイヤーのコイルは振動板に取り付けられ、永久磁石の極間に吊り下げられています。このワイヤーのコイルに電気信号を印加すると、磁界の移動が発生します。振動板はコイルの動きで振動し、音として検出される空気圧の波動が生成されます。これらの空気圧の波動は、スピーカーの前面と背面の両方から同様に良好に放射します。前後の圧力波は位相がずれているため、お互いに部分的または完全に打ち消し合って音のレベルを下げることができます。

異なるラベル表示された部分を示すスピーカーの図面
スピーカーの図面の例

スピーカーエンクロージャー

エンクロージャーのフロントキャビティは、スピーカーを物理的に保護する役割がありますが、希望する音の減衰を最小限に抑える設計をする必要があります。

スクリーンを使う、またはソリッドプレートに円形またはスロット付きの穴をあけるといった方法は、スピーカーエンクロージャーのフロントキャビティーを作成するための一般的な方法の一つです。スピーカーのサイズとほぼ同じ大きさの穴の配列を作成し、20%を削除した穴のパターンは、スピーカーの保護と音の減衰の最小化の間で妥当な妥協点を見出すことができ、効率的な音の伝搬を可能にします。エンクロージャーの前面はスピーカーのスペースを確保する必要があり、これにより可動式の振動板がエンクロージャーに接触することを防ぎます。一般的に、ほとんどの小型スピーカーおよび超小型スピーカーには、1から2 mmが十分な間隔です。

通常スピーカーエンクロージャーの背面は、背面音圧の波動の放射を防止する設計がなされています。後方圧力の波動を利用してスピーカーからの正面の音を増強するようにリアエンクロージャーを設計することは可能です。しかし、これはデザインが複雑になり、当ブログで扱う範囲を超えてしまいます。

フロントおよびリアのスピーカーエンクロージャーを示す図面
フロントおよびリアスピーカーエンクロージャーの図面の例

リアエンクロージャの効果的な設計は気密性のあるキャビティの確保です。キャビティの内部を吸音材料で充填するか、壁を十分に硬くして音の反射を防ぐ必要があります。

リアキャビティの容積は、スピーカーの効率とサイズとの間の妥協点です。小型または超小型スピーカーを使用するアプリケーションでは一般により小さいサイズが理想的でしょう。残念ながら、スピーカーの振動板の動きにより、小さなリアキャビティの容積はリアエンクロージャー内の空気圧に大きな変化を生じさせてしまいます。このような空気圧の変化は、スピーカーの振動板の動きを抑制し、スピーカー前面から発生する音量を制限します。リアエンクロージャーの容積を設計する際は、小型のサイズと最小の圧力変化の間でバランスを取ることが理想的です。スピーカーの直径にほぼ等しいリアキャビティの深さを作り上げることは、小型スピーカーと超小型スピーカーのアプリケーションにとっては有効な出発点と言えるでしょう。同時に、リアキャビティの投影面積を拡張することで、キャビティの容積を維持し同時にキャビティの深さを縮小することができます。

スピーカーエンクロージャーのフロントとリアのぴったりした接合部は、リアキャビティからスピーカーの前面への音の伝播を減少させるのに役立ちます。フロントとリアキャビティの間のインターフェースにスピーカーをしっかりと設置する必要がありますが、これはスピーカーがリアエンクロージャーの構造の一部として機能するためです。スピーカーをしっかりと設置し、スピーカーとエンクロージャーからガタガタ音が発生しないようにします。スピーカーフレームをエンクロージャーに設置するときは高密度フォームがしばしば使用され、安全でタイトフィットな構成を作るのに役立ちます。

スピーカーエンクロージャーの設計は矛盾するパラメータ間のバランスですが、わずかな労力で許容範囲の妥協点を見つけることができます。これらの簡単なガイドラインに従うことで、オーディオ専門家を必要とせずに、小型スピーカーと超小型ロスピーカーから優れた音質を実現できます。

スピーカーエンクロージャーの概要

フロントキャビティ

  • 穴パターンの部位
    スピーカーの部位の少なくとも20%
  • スピーカーフレームからの間隔
    1-2 mm

リアキャビティ

  • 建設
    剛性フレーム
  • 充填剤
    吸音
  • 深さ
    スピーカーの直径にほぼ等しい

スピーカー設置

  • 安全な設置
    ガタガタ音の防止
  • 高密度のフォーム
    設置の容易性

役に立つリソース

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ブルース・ローズ(Bruce Rose)

ブルース・ローズ(Bruce Rose)

主席アプリケーションエンジニア

ブルース・ローズは、エレクトロニクス業界で長年にわたり、設計、販売、マーケティングを担当し、アナログ回路と電力供給に重点を置いてきました。国際的なワークショップを開催し議長を務め、40以上の技術会議で論文の出版や発表をするなどの職務経験に加え、7件の特許を取得しています。ローズ氏は自分の仕事はもちろん、家族でハイキング、サイクリング、カヌーを楽しみ、また本格的な模型飛行機にも情熱を注いでいます。

 
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