(57)【要約】【課題】レーダ空中線の輻射器を、運用状態に応じた所望の回転数に制御するレーダ空中線の輻射器回転数制御装置を提供する。【解決手段】三相モータＭによって回転するレーダ空中線の輻射器２と、三相モータＭの回転を制御する三相インバータ３と、三相モータＭの運用状態を検出する運用状態取得部４１と、三相モータＭの回転数を検出する回転数検出部４２と、三相モータの運用状態と、三相モータＭの回転数とに基づいて、三相モータＭが運用中であり、三相モータＭの回転数が所望値以上である場合は、三相モータＭの回転数が所望値未満となるように制御するためのブレーキ信号を送信し、三相モータＭが非運用中であり、三相モータＭの回転数がゼロより大きい場合は、三相モータＭの回転を抑制するように制御するためのブレーキ信号を送信する信号制御部４３と、を備える。【選択図】  図１
2015094590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータによって回転するレーダ空中線の輻射器と、
前記三相モータの回転を制御する三相インバータと、
前記三相モータの運用中であるか否かを示す運用状態を検出する運用状態取得手段と、
前記三相モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記運用状態取得手段によって取得した前記三相モータの運用状態と、前記回転数検出手段によって検出した前記三相モータの回転数とに基づいて、前記三相モータが運用中であり、前記三相モータの回転数が所望値以上である場合は、前記三相モータの回転数が所望値未満となるように制御するためのブレーキ信号を送信し、前記三相モータが非運用中であり、前記三相モータの回転数がゼロより大きい場合は、前記三相モータの回転を抑制するように制御するためのブレーキ信号を送信する信号制御手段と、
を備えることを特徴とするレーダ空中線の輻射器回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ空中線の輻射器を、運用状態に応じた所望の回転数に制御するレーダ空中線の輻射器回転数制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、船舶の無線通信や航行支援に用いられるレーダ空中線は、主として、レーダを送受信するアンテナである輻射器と、輻射器を回転させるモータとを有している。モータは、レーダ空中線を支持する架台内に配設されており、外部から送信された制御信号に基づいて回転するようになっている。モータＭは、三相モータであり、図４に示すように、回路１００に供給される直流電圧ＤＣ１に基づいてインバータ回路によって作成された三相交流電圧が供給されることによって回転が制御されるようになっている。
【０００３】
船舶において使用されているレーダ空中線は、船体の上部に配設されているため、風の影響を受け易く、風力によって回転してしまうことがある。そして、レーダ空中線の回転によってモータＭは空転することとなり、モータＭが発電機として動作してしまう。このように、モータＭが発電機として動作した場合には、供給される直流電圧ＤＣ１を上回る過電圧が電源側に供給されることとなり、回路１００が破損するおそれがある。
【０００４】
このようなモータＭの空転による回路の破損を防止するために、図５に示すように、過電圧検出回路１１１を備えた回路１１０が知られている。この回路１１０は、過電圧検出回路１１１によって過電圧を検出すると、スイッチＳＷ１をＯＮして、モータＭの空転による発電によって生じた電流を放電抵抗Ｒ１において熱に変えて放電させるものである。
【０００５】
ところで、モータへのフィードバックが所定の閾値を超過すると、ＦＥＴ切換装置の一方のバンクが閉じられ、機械的フィードバックのダンピングが提供される単一の電流センサによる三相モータのダンピング制御に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術では、三相モータ巻線を短絡させることにより、三相モータが機械システムによって引き起こされる全ての動きに対抗するブレーキとして作用するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２３４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
船舶において使用されているレーダ空中線においては、レーダ空中線の回転によってモータが空転して、モータが発電機として動作してしまうことを確実に防止するために、レーダ空中線の輻射器を、運用状態に応じた所望の回転数に制御する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の技術は、三相モータの回転数を運用状態に応じて所望の回転数に制御することはできないものである。
【０００８】
そこでこの発明は、レーダ空中線の輻射器を、運用状態に応じた所望の回転数に制御するレーダ空中線の輻射器回転数制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明は、三相モータによって回転するレーダ空中線の輻射器と、前記三相モータの回転を制御する三相インバータと、前記三相モータの運用状態を検出する運用状態取得手段と、前記三相モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記運用状態取得手段によって取得した前記三相モータの運用状態と、前記回転数検出手段によって検出した前記三相モータの回転数とに基づいて、前記三相モータが運用中であり、前記三相モータの回転数が所望値以上である場合は、前記三相モータの回転数が所望値未満となるように制御するためのブレーキ信号を送信し、前記三相モータが非運用中であり、前記三相モータの回転数がゼロより大きい場合は、前記三相モータの回転を抑制するように制御するためのブレーキ信号を送信する信号制御手段と、を備えることを特徴とするレーダ空中線の輻射器回転数制御装置である。
【００１０】
この発明では、信号制御手段によって、三相モータの運用状態と、三相モータの回転数とに基づいて、三相モータが運用中であり、三相モータの回転数が所望値以上である場合は、三相モータの回転数が所望値未満となるように制御するためのブレーキ信号が送信され、三相モータが非運用中であり、三相モータの回転数がゼロより大きい場合は、三相モータの回転を抑制するように制御するためのブレーキ信号が送信される。
【発明の効果】
【００１１】
このような発明によれば、三相モータが運用中であり、三相モータの回転数が所望値以上である場合は、三相モータの回転数が所望値未満となるように制御するためのブレーキ信号が送信されるので、レーダ空中線の運用中に、例えば、強風などによって三相モータが過回転となることを防止できる。また、三相モータが非運用中であり、三相モータの回転数がゼロより大きい場合は、三相モータの回転を抑制するように制御するためのブレーキ信号が送信されるので、レーダ空中線の運用中に、例えば、三相モータが過回転となることを防止できる。すなわち、レーダ空中線の輻射器を、運用状態に応じた所望の回転数に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係るレーダ空中線の輻射器回転数制御装置を示す構成図である。
【図２】図１のレーダ空中線の輻射器を示す概略図である。
【図３】図１のレーダ空中線の輻射器回転数制御装置による情報処理を示すフローチャートである。
【図４】従来のインバータによる三相モータの整流制御を説明するための構成図である。
【図５】従来のレーダ空中線における回路の保護するために放電抵抗が配設された構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態に係るレーダ空中線の輻射器回転数制御装置（以下、単に輻射器回転数制御装置という。）１を示す構成図である。輻射器回転数制御装置１は、図２に示すような、船舶において使用されるレーダ空中線の輻射器２を、運用状態に応じた所望の回転数に制御するものであり、主として、図１に示すように、輻射器２と、三相インバータ３と、制御部４とを備えている。ここで、船舶の無線通信や航行支援に用いられるレーダ空中線は、主として、レーダを送受信するアンテナである輻射器２と、輻射器２を回転させる三相モータＭとを有している。
【００１５】
輻射器２は、架台２１を介して船舶の上方の見晴らしのよい箇所に配設され、後述するように三相モータＭによって所定方向に所望の速度で回転するようになっている。輻射器２が、略鉛直な軸（空中線主軸）周りで回動しながら、無線信号の送信および周囲からの反射波の受信を行うことによって、他の物体の存否、距離、方向などを探知できるようになっている。輻射器２の空中線主軸には、三相モータＭが配設されている。輻射器２は、船舶の上方の見晴らしのよい箇所に配設されているため、風の影響を受け易く、過回転となる。
【００１６】
三相モータＭは、架台２１内部に配設されており、輻射器２を回転させるためのゲート制御信号に基づいて回転し、輻射器２の空中線主軸を所定方向に所望の速度で回転させるようになっている。三相モータＭは、三相インバータ３に供給される直流電圧ＤＣ１に基づいて、三相インバータ３によって作成された三相交流電圧を供給することによって回転が制御されるようになっている。三相モータＭは、輻射器２が過回転となった場合は、輻射器２の空中線主軸を介して過回転状態となる。
【００１７】
三相モータＭのモータドライバである三相インバータ３は、三相モータＭの回転を制御するものであり、直流電圧ＤＣ１によって電力が供給され、半導体素子である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）ＴＲ１〜ＴＲ６をスイッチ素子として構成されている。この絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタという。）ＴＲ１〜ＴＲ６は、各相に２個ずつが直列接続されており、Ｕ相にはトランジスタＴＲ１とＴＲ４、Ｖ相にはトランジスタＴＲ２とＴＲ５、Ｗ相にはトランジスタＴＲ３とＴＲ６が接続されている。
【００１８】
トランジスタＴＲ１は、Ｕ相に接続されており、並列に転流用のダイオードＤ１が接続され、トランジスタＴＲ２は、Ｖ相に接続されており、並列に転流用のダイオードＤ２が接続され、トランジスタＴＲ３は、Ｗ相に接続されており、並列に転流用のダイオードＤ３が接続されている。トランジスタＴＲ４は、トランジスタＴＲ１と同様にＵ相に接続されており、並列に転流用のダイオードＤ４が接続され、トランジスタＴＲ５は、トランジスタＴＲ２と同様にＶ相に接続されており、並列に転流用のダイオードＤ５が接続され、トランジスタＴＲ６は、トランジスタＴＲ３と同様にＷ相に接続されており、並列に転流用のダイオードＤ６が接続されている。
【００１９】
三相インバータ３は、直流電圧ＤＣ１から供給される電力と、後述する制御部４からのゲート制御信号に基づいて三相交流電圧を生成して三相モータＭに出力する。
【００２０】
制御部４は、三相交流電圧を生成するためのゲート制御信号を三相インバータ３に出力する機能を有するものであり、例えば、マイクロコンピュータなどによって構成されている。ここで、ゲート制御信号は、三相モータＭに組み込まれたホール素子や三相モータＭの軸に取り付けられたエンコーダから得られるパルス信号の変化や、三相モータＭの巻線に発生する起電力の波形から三相モータＭの回転数を算出して、三相モータＭが所望の回転数となるように生成される。この制御部４は、図１に示すように、主として、運用状態取得部４１と、回転数検出部４２と、信号制御部４３を備えている。
【００２１】
運用状態取得部４１は、三相モータＭの運用状態、すなわち、レーダ空中線の運用状態を検出するものであり、具体的には、レーダ空中線のメインスイッチをＯＮであるか、ＯＦＦであるかを検出して、レーダ空中線が運用中であるか、非運用中（停止中）であるか、すなわち、三相モータＭが運用中であるか、非運用中（停止中）であるか、を取得する。
【００２２】
回転数検出部４２は、三相モータＭの回転数を検出するものであり、具体的には、三相インバータ３から三相モータＭの回転数を取得するようになっている。
【００２３】
信号制御部４３は、ゲート制御信号を三相インバータ３に出力する機能を有するプログラムであり、運用状態取得部４１によって取得した三相モータＭの運用状態と、回転数検出部４２によって検出した三相モータＭの回転数とに基づいて、三相モータＭが運用中、すなわち、レーダ空中線が運用中であり、三相モータＭの回転数が所望値以上である場合は、三相モータＭの回転数が所望値未満となるように制御するブレーキ信号を送信し、三相モータＭが非運用中、すなわち、レーダ空中線が停止中であり、三相モータＭの回転数がゼロより大きい場合は、三相モータＭの回転を規制するように制御するブレーキ信号を送信する。ここで、三相モータＭの回転数は、制御部４によって生成された際に記憶部（図示略）に記憶されている。
【００２４】
信号制御部４３は、図２に示すフローチャートに基づいて処理を行う。具体的には、まず、レーダ空中線が運用中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、レーダ空中線が運用中であると判定した場合（「ＹＥＳ」の場合）、三相モータＭの回転数が設定されている所望値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。三相モータＭの回転数が所望値未満であると判定した場合（「ＮＯ」の場合）は、そのまま処理を継続する。ステップＳ２において、三相モータＭの回転数が所望値以上であると判定した場合（「ＹＥＳ」の場合）は、三相モータＭにブレーキをかけるようなゲート制御信号（ｕ＝ｖ＝ｗ＝ＯＦＦ、ｕ−＝ｖ−＝ｗ−＝ＯＮ）を送信する（ステップＳ３）。
【００２５】
レーダ空中線が停止中であると判定した場合（「ＮＯ」の場合）、三相モータＭの回転数がゼロより大きいか否か、すなわち、三相モータＭが回転しているか否かを判定する（ステップＳ４）。三相モータＭが回転していないと判定した場合（「ＮＯ」の場合）は、そのまま処理を継続する。ステップＳ４において、三相モータＭが回転していると判定した場合（「ＹＥＳ」の場合）は、三相モータＭにブレーキをかけるようなゲート制御信号（ｕ＝ｖ＝ｗ＝ＯＦＦ、ｕ−＝ｖ−＝ｗ−＝ＯＮ）を送信する（ステップＳ５）。
【００２６】
次に、このような構成のレーダ空中線の輻射器回転数制御装置１の輻射器２の制御方法および作用について説明する。
【００２７】
まず、船舶が航行中であって、レーダ空中線のメインスイッチがＯＮであり、レーダ空中線が運用中である場合について説明する。
【００２８】
信号制御部４３によって、図２に示すフローチャートに沿って処理が行われて、輻射器２の回転数が制御される。航行時は、ステップＳ１において、レーダ空中線は運用中であると判定され（「ＹＥＳ」の場合）、ステップＳ２において、三相モータＭの回転数が所望値未満であると判定された場合（「ＮＯ」の場合）は、そのまま処理が継続される。ステップＳ２において、三相モータＭの回転数が所望値以上であると判定された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、三相モータＭにブレーキをかけるようなゲート制御信号（ｕ＝ｖ＝ｗ＝ＯＦＦ、ｕ−＝ｖ−＝ｗ−＝ＯＮ）が送信される（ステップＳ３）。
【００２９】
例えば、航行中に強風によって輻射器２が過回転となった場合は、輻射器２の空中線主軸を介して連結されている三相モータＭが過回転状態とされる。このとき、ステップＳ２において、三相モータＭの回転数が所望値以上であると判定されて、ステップＳ３において、三相モータＭにブレーキをかけるようなゲート制御信号（ｕ＝ｖ＝ｗ＝ＯＦＦ、ｕ−＝ｖ−＝ｗ−＝ＯＮ）が送信される。そして、三相モータＭの巻線が三相短絡されて、ブレーキがかけられる。これにより、レーダ空中線の運用中は、強風によって輻射器２が過回転となるような場合は、三相モータＭは回転数が所望値以上とならないように制御される。
【００３０】
つぎに、船舶が停泊中であって、レーダ空中線のメインスイッチがＯＦＦであり、レーダ空中線が停止中である場合について説明する。
【００３１】
信号制御部４３によって、図２に示すフローチャートに沿って処理が行われて、輻射器２の回転数が制御される。停泊時は、ステップＳ１においてレーダ空中線の停止中であると判定され（「ＮＯ」の場合）、ステップＳ４において、三相モータＭの回転数がゼロであると判定された場合（「ＮＯ」の場合）は、そのまま処理が継続される。ステップＳ４において、三相モータＭの回転数がゼロより大きいと判定された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、ステップＳ５において、三相モータＭにブレーキをかけるようなゲート制御信号（ｕ＝ｖ＝ｗ＝ＯＦＦ、ｕ−＝ｖ−＝ｗ−＝ＯＮ）が送信される（ステップＳ５）。
【００３２】
例えば、停泊時に輻射器２が風によって回転した場合は、輻射器２の空中線主軸を介して連結されている三相モータＭが回転状態とされる。このとき、ステップＳ４において、三相モータＭの回転数がゼロより大きいと判定されて、ステップＳ５において、三相モータＭにブレーキをかけるようなゲート制御信号（ｕ＝ｖ＝ｗ＝ＯＦＦ、ｕ−＝ｖ−＝ｗ−＝ＯＮ）が送信される。そして、三相モータＭの巻線が三相短絡されて、ブレーキがかけられる。これにより、レーダ空中線の停止中は、三相モータＭは回転が規制される。
【００３３】
以上のように、この輻射器回転数制御装置１によれば、三相モータＭが運用中であり、三相モータＭの回転数が所望値以上である場合は、三相モータＭの回転数が所望値未満となるように制御するためのブレーキ信号が送信されるので、レーダ空中線の運用中に、例えば、強風などによって三相モータＭが過回転となることを防止できる。また、三相モータＭが非運用中であり、三相モータＭの回転数がゼロより大きい場合は、三相モータＭの回転を抑制するように制御するためのブレーキ信号が送信されるので、レーダ空中線の運用中に、例えば、三相モータＭが回転して発電することを防止できる。すなわち、レーダ空中線の輻射器２を、運用状態に応じて所望の回転数に制御することができる。
【００３４】
また、レーダ空中線の輻射器２を、運用状態に応じて所望の回転数に制御するので、三相インバータ３に供給される直流電圧ＤＣ１を上回る過電圧が電源側に供給されることを防止するので、三相モータＭにおける発電によって回路が破損することを防止する。
【００３５】
さらに、三相モータＭの駆動を制御するためのモータドライバにおける処理によって、レーダ空中線の輻射器２を、運用状態に応じて所望の回転数に制御することができるので、回路を追加する必要がないので、小型化、簡素化することができる。
【００３６】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ６を、ＩＧＢＴで構成するものとして説明したが、電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成してもよいことはもちろんである。
【符号の説明】
【００３７】
１        レーダ空中線の輻射器回転数制御装置
２        輻射器
３        三相インバータ
４        制御部
４１      運用状態取得部（運用状態取得手段）
４２      回転数検出部（回転数検出手段）
４３      信号制御部（信号制御手段）
Ｍ        三相モータ
ＴＲ１    トランジスタ
ＴＲ２    トランジスタ
ＴＲ３    トランジスタ
ＴＲ４    トランジスタ
ＴＲ５    トランジスタ
ＴＲ６    トランジスタ
【図１】
2015094590.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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