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、鈦鍍金、鋁合金與鋁合金四種

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

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

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