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。

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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。

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スピーカーエンクロージャーの設計のヒント

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。フロントプレートのわずか20%のホールパターンを除去することで、堅牢な保護を実現できますが、40-60%はスピーカーの保護と音の減衰の最小化の間に妥当な妥協点となることがよくあります。この穴の配列は、効率的な音の伝搬を可能にするために、スピーカーの振動板のサイズとほぼ同じでなければなりません。フロントキャビティ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。

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サウンドの音量を制限し、音の特徴を変化させます。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。スピーカーの物理的な容量の3倍のリアキャビティ容量を構築することは、ミニスピーカーとマイクロスピーカーのアプリケーションでは良い出発点といえます。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。ベストプラクティスについては、スピーカー取り付けのガイドラインのブログ記事をご覧ください。

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。Same Skyでは、優れたサウンド品質とシンプルな設計統合に最適化された密封型スピーカーも提供しています。エンジニアに独自のエンクロージャーを設計する必要がないという、もう一つのサウンド出力オプションが提供されます。

スピーカーエンクロージャーの概要

主な取り組み

• スピーカーは振動板、コイル、磁石を使用して、音として検出される空気圧の波を生成します。
• エンクロージャーは、スピーカーを保護し、オーディオ出力を向上させ、位相がずれた音波がキャンセルされることを防ぎます。
• フロントキャビティ（グリル）のホールパターンによって表面積の20～60%が除去され、振動板のサイズとおおよそ一致するはずです。
• また、振動板との接触を避けるため、グリルの間隔も1～2mmにする必要があります。
• リアキャビティは気密性があり、堅い壁や吸音材を使用して、スピーカーの物理的容積の約3倍の容積を持つ必要があります。
• キャビティ領域を増やすことで、総容積を維持しながら深さを少なくすることができます。
• 高密度フォームで振動を減衰させるタイトなフィットを実現した、しっかりしたスピーカー取り付けでガタつきを防止します。
• 効果的なエンクロージャー設計により、保護、サイズ、音質のバランスが取れ、複雑なエンジニアリングなしで優れた性能を実現します。
• 統合が容易で信頼性の高い音質を実現するため、あらかじめ最適化された密閉型スピーカーも提供されています。