JPH0430804Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は主として船舶用に適するレーダアン
テナ装置に関するものである。

（従来の技術） レーダアンテナは目標の遠近に応じて探知距離
範囲を切換えるが、探知距離の長短に見合つた回
転速度にすれば、より適切な情報量が得られるの
で、最小限高低２速にアンテナ回転速度を切換え
ることが要望されており、例えば４浬以下の探知
では高速とし、４浬以上の探知では低速とする等
の２速にすることが、大型船舶用などの高級レー
ダでは実施されている。

さてこの様な２速にするために、従来は交流モ
ータを用い、極数を２組設けてこれを切換える方
式と、交流周波数を２組設けて周波数を切換える
方式とが行われているが、何れにしても交流モー
タは１速のものに比べて大型となり高価となるこ
とはまぬがれず、小型船では直流源船が主であ
り、そのままでは使用できないという不便があつ
た。更に上記交流モータによる回転速度切換にリ
レーを使用する場合には、この切換時に過渡的に
少なくとも20〜50ミリ秒の電源無印加時間が生
じ、この間モータの駆動力は０となるので、風力
によりアンテナの回転に以上シフトが起こり、切
り換えの前後に角度誤差が発生し、探知映像の表
示方向を狂わすという重大な欠点を含んでいた。

アンテナの回転が風力によつて影響されること
も、もう１つの問題であり、これについて詳しく
解析しておく必要があるので、次に図面によつて
説明する。第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄはアンテナの1/
２回転中の風力との相対関係を示す４つの主要モ
ードの平面図である。今、アンテナの回転中心を
原点Ｏとし、風の吹いて来る方向をｙ軸方向と
し、これに直角な方向をｘ軸と定めた場合、アン
テナが上方から見て右廻りに回転している場合を
想定する。第２図ａはアンテナの電波放射軸がｙ
軸に一致した瞬間を示す第１モード、第２図ｂは
アンテナの電波放射軸がｙ軸から右へ45°回転し
た瞬間を示す第２モード、第２図ｃは、同じくｙ
軸から90°回転した瞬間を示す第３モード、第２
図ｄは同じくｙ軸から135°回転した瞬間を示す第
４モードを示す。以上でアンテナは1/2回転を終
わつたにすぎないが、後の1/2回転はアンテナの
電波放射面の裏側に対して以上とほぼ同様のモー
ドを生ずるので、同一条件と見做してよい。

レーダアンテナを強風下（船の進行速度も加味
して）で回転した時、アンテナの回転用負荷は、
上記第１乃至第４モードに応じて時々刻々に変化
する。即ち第３図に示す様に、第１モードに対応
するａでは風力による負荷のトルクは０である
が、第２のモードｂに進むに従い、回転阻止方向
のトルクは最大となる。次に第３モードのｃを通
過するときは、再び０となり、第４モードのｄを
通過するとこは回転を助ける方向のトルクが最大
となる。これでアンテナは1/2回転したわけであ
るが、あとの1/2回転も表裏の差はあるが、ほと
んど同一のトルク変化を生ずる。この風力による
トルクは電力による回転を行つているモータのト
ルクに重畳されて、減速並びに加速の効果をもた
らすので、一定速度で回転を持続させるためには
無風の場合の定常電流に対して風力対応の電流を
付加する必要があり、第４図に示す様に、第１モ
ードから第３モードを通過するまでは回転子電流
Iaは正電流が流れるが、第３モードの途中から第
４モードを経て第１モードの少し手前までは回転
子電流が負電流となるような異状加速が発生する
などの問題がある。

（考案が解決しようとする問題点） この考案は、上述したレーダアンテナの複数速
度回転に速度切換時に過渡的に生ずる電源無印加
による異状シフト、風力によるアンテナの異状加
速回転の防止、直流電源による安定な回転速度変
更という問題を安価な構造で解決し、小型船舶に
も提供しうるようにするものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は直流電源による安定な回転速度変更と
いう問題をスイツチングレギユレータ電源の出力
電圧制御用基準電圧を複数個設けて、これを選択
切り換えする手段によつて解決すると共に、これ
によつて副次的に、その切換時に生ずる過渡的な
電源無印加を無くして、アンテナ回転の異状シフ
トという問題を解決し、この電源によつて駆動さ
れる直流モータによりアンテナを回転し、風力に
よるアンテナの異状加速回転によつて発生する直
流モータの入力端の電圧が駆動電源電圧を超えた
ときは、この入力端を制動抵抗に側路して直流モ
ータを制動する手段を講ずることによつて風力に
よるアンテナの異状加速回転をも防止するという
問題を解決する手段を提供することを特徴とする
ものである。

（考案の構成） 以下第１図により本考案の構成例を説明する。

直流電源部１は船内電源、ラインフイルタ２は
後述のスイツチングレギユレータ２１で発生する
雑音信号の外部流出を抑止する濾過回路、インバ
ータ部３は後述のパルス増幅部９により駆動さ
れ、直流電源１を比較的高周波数の矩形波状交流
に変換して出力する交互切換スイツチング回路、
昇圧部４はインバータ部３の出力を後述の直流モ
ータ１６を駆動するために必要な電圧に昇圧して
出力する変圧回路、整流部５は昇圧部４の交流出
力を直流に整流して出力するための整流回路・平
滑回路の組合わせ回路、電流検出部６は整流部５
の出力の負荷電流量を検出するための電流値検出
回路、抵抗制動部１５は整流部５の出力による電
圧点Ａと後述の直流モータ１６の回転子入力端の
電圧点Ｂとの差を検出して電圧点Ｂの電圧が電圧
点Ａよりも高いときのみ側路を開き制動抵抗を直
流モータ１６の回転子入力端に負荷させるための
逆流阻止電圧差検出回路Ｄ、側路導通回路Ｔ、制
御抵抗回路Ｒの組合わせ回路、直流モータ１６は
電圧の変化に対応して回転速度が変化する電圧変
速型の直流モータ、アンテナ１８はレーダの送受
波を行うためのアンテナ、減速ギヤー１９は直流
モータ１６の回転を減速してアンテナ１８を回転
さすための組合わせ歯車、電圧検出部１０は整流
部５の出力の電圧を検出するための電圧検出経
路、比較部１１は電圧検出部１０の検出電圧Ｃに
対して後述の基準電圧部１３より与えられる基準
電圧Ｄの方が大きいとき比較出力Ｅを得るための
比較回路、自基準比較部１２は、この部が自蔵す
る基準値に対して電流検出部６の検出電流量の方
が大きいとき比較力Ｆを得るための比較回路、制
御部８はこの部が自蔵する50KHz程度の比較的高
周波数のパルス発生回路の発生する矩形波パルス
のパルス幅を比較出力Ｅと比較出力Ｆとにより狭
小化するように変調制御した出力を得るためのパ
ルス発生回路・パルス幅変調回路の組合わせ回
路、パルス増幅部９は制御部８の出力パルスをイ
ンバータ部を駆動するために必要なパルス出力に
増幅するためのパルス増幅回路、補助定電源部７
は制御部８とパルス増幅部９を安定に動作させる
ための小容量の定電圧回路、基準電圧部１３は複
数の基準電圧を得るための回路であつて、本実施
例では高基準電圧１３Ａと低基準電圧１３Ｂとが
得られる微小容量定電圧回路の組合わせ回路、回
転速度切換操作部１７はレーダの探知距離範囲を
選択するためのレンジスイツチによつて連動させ
られ後述の基準電圧切換部１４を動作させるため
の出力を得る操作回路、基準電圧切換部１４は、
回転速度切換操作部の出力により基準電圧部１３
のいずれか１つの基準電圧を選択して比較部１１
へ与えるための切換回路である。

（作用） 以上の構成のうち、インバータ部３・昇圧部
４・整流部５・電流検出部６・電圧検出部１０・
自基準比較部１２・比較部１１・制御部８・パル
ス増幅部９・補助定電源７で構成される部分に基
準電源部１３の基準電圧を単数としたものを組合
わせた構成で成る部分は従来のスイツチングレギ
ユレータと同一の動作を行うスイツチングレギユ
レータ２１であり、負荷の変動にかかわらず制御
部８のパルス幅変調によつて一定電圧の出力が得
られるようにしたものである。

従つて回転速度切換操作部１７・基準電圧切換
１４が動作して基準電圧部１３の基準電圧の選択
が切換えられると、電圧点Ａの出力電圧は、その
切り換えにより選択された基準電圧部１３の基準
電圧の高低に応じて変化し、それによつて定まる
電圧値を維持するように動作するので、直流モー
タ１６は電圧点Ａの電圧値の高低に応じた速度に
よつて回転する。そして電圧点Ａより直流モータ
１６に供給される電流はアンテナ１８の回転負荷
の変動に応じて変化しながら、電圧点Ａの電圧を
一定に維持するので、直流モータ１６は一定回転
を行い、アンテナ１８の回転も一定速度に保たれ
るように動作することになる。

しかし、アンテナ１８の回転負荷が減速ギヤー
１９その他の回転機構の故障などによつて異状に
大きくなり、特定値を超えた場合には、電流検出
部６の検出量により自蔵基準比較部１２が比較出
力Ｆを出力し、これによつて制御部８はパルス幅
を狭小化するように動作し、電圧点Ａの電圧は降
下させられるので、直流モータ１６、スイツチン
グレギユレータ２１はともに損傷しないように保
護される。

また、風力によつてアンテナ１８の回転が異状
加速された場合には、直流モータ１６の回転も加
速され、その入力端の電圧点Ｂの電圧が電圧点Ａ
の電圧よりも高くなり、これが抵抗制御部１５の
逆流阻止兼電圧差検出回路D₁によつて検出され、
側路導通回路T₁を導通状態にして制動抵抗R₂を
電圧点Ｂに負荷接続（直流モータ１６の電機子に
並列に接続）するように動作するので、直流モー
タ１６が制動され、結局アンテナ１８は風力など
による異状加速回転が制動され、一定速度の回転
を維持することになる。

（実施例） 次に第５図により本考案の具体的な回路構成の
一実施例について説明する。図において、ライン
フイルタ２はチヨークコイルとコンデンサによつ
て、補助定電源部７は逆電圧保護用ダイオードＤ
１０１を接続した、シリーズレギユレータIC−
１を主体とする回路によつて、制御部８はコンデ
ンサＣ１０１〜Ｃ１０３・抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０
２・ダイオードＤ１０２〜Ｄ１０３などによる立
ち上がり徐行用積分回路を組付けたレギユレーテ
イングパルス幅変調器IC−２を主体とする回路
によつて、パルス増幅部８はトランジスタＴ−１
０１〜Ｔ１０４を主体とする増幅回路によつて、
インバータ部はFET（電界効果トランジスタ）Ｔ
１０５〜Ｔ１０６を主体とするプツシユプルスイ
ツチング回路によつて、昇圧部はコンデンサＣ１
０４・抵抗１０３による波形鈍化回路を組付けた
トランスＴ１０１を主体とする回路によつて、チ
ヨークコイルCH１０１・コンデンサＣ１０５な
どによる平滑回路を組付けたダイオードブリツジ
Ｄ１０５を主体とする整流回路によつて、電流検
出部６は＋側電路に挿入した小値の抵抗R₁を主
体とする電流の電圧置換検出回路によつて、抵抗
制動部１５はダイオードD₁による逆流防止兼電
圧差検出回路とトランジスタT₁を主体とする側
路導通回と小値の抵抗Ｒによる制動抵抗回路とで
なる逆電圧シヤント回路によつて、直流モータ１
６は永久磁石界磁型の直流モータの電機子巻線の
端子を電圧点Ｂとしたものによつて、電圧検出部
１０は抵抗Ｒ１０４，Ｒ１０５と比較レベル調整
用の可変抵抗VR１０１などによる分圧回路によ
つて、比較回路１１はトランジスタＴ１０５〜Ｔ
１０６による差動増幅回路を主体にしてホトダイ
オード、ホトトランジスタの対向組合わせでなる
ホトカプラーPC２による出力回路を組付けた比
較検出回路によつて、基準電圧部１３は高側のツ
エナーダイオードＤ１０７と、低側のツエナーダ
イオードＤ１０６との組合わせを主体とする定電
圧回路群によつて、基準電圧切換部１４はホトカ
プラーPC１の導通制御でなるツエナーダイオー
ドＤ１０６のツエナーダイオードＤ１０７に対す
るシヤント回路によつて、自基準比較部１２・抵
抗Ｒ１０６・レベル調整用可変抵抗VR１０１を
組付けたホトカプラーPC３のホトダイオードＤ
１０８の順方向電圧を内蔵自基準電圧レベルとす
るレベル超過導通型のゲート回路によつて、回転
速度切換部１７は探知レンジ選択スイツチ回路と
連動するスイツチ回路SW−２によつて、それぞ
れ構成してある。またインバータ部３以後の回路
はアンテナ１８を回転するときのみ動作させるよ
うにモータON用スイツチSW−１で操作される
リレーＫ−１０１を付加してある。図中に示した
各部電圧はリレーにＫ−１０１を閉路動作した場
合の概略値であり、ホトカプラーPC２とホトカ
プラーPC３とは一種のORゲートとして動作す
る。なおシリーズレギユレータIC−１の内部構
成を市販の78M12により第６図に、またレギユレ
ーテイングパルス幅変調器IC−２の内部構成を
市販のSG3524により第７図に示し、ホトカプラ
ーPC−１，PC−２，PC−３を一体構成した回
路素子IC−３を市販のTPL521−３により第８図
に示す。

本考案は次の変形実施が可能である。

(1) 直流モータ１６を巻線界磁型のシリーズモー
タで構成する場合にはこれと抵抗制動部１５と
の接続は第９図のようにすることで目的の動作
を行わせることができる。

(2) 基準電圧部１３の基準電圧を３種類以上設
け、基準電圧切換部１４・回転速度切換部１７
の構成をこれに見合つた構成とすることにより
アンテナ回転速度を３種以上の選択動作させる
ことができる。

(3) 交流電源船などで交流電源を利用する場合に
は、この交流電源を直流に変更する回路を付加
すればよい。

（考案の効果） 本考案によれば、以上のように、スイツチング
レギユレータ２１の電圧比較による制御系に複数
の基準電圧を設け、このうちの１つを選択するこ
とにより、スイツチングレギユレータ２１の出力
電圧を変化させ、この電圧により直流モータ１６
を回転することにより直流モータの回転速度を切
換運転して、アンテナ１８の回転速度の切り換え
を可能にし、スイツチングレギユレータ２１の電
圧比較による制御による定電圧制御によつて直流
モータ１６の負荷に見合つた電流を供給すること
によりアンテナ１８の回転負荷の変動にかかわら
ずアンテナ１８の回転を一定化することを可能に
し、また直流モータ１６の異状加速による電圧を
検出して回転子回路に制動抵抗を接続する抵抗制
動によりアンテナ１８の風力による異状加速回転
を制動して回転を安定化することを可能にするな
どにより、従来のように大型の多巻線交流モータ
を用いることなく、安価な直流モータによつて複
数の回転速度切換運転を行ないうるレーダアンテ
ナ装置を提供しうる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例等を示し、第１図は構成を示すブ
ロツク図、第２図はアンテナ回転中の風力と回転
負荷の関係を示す平面図、第３図、第４図はアン
テナ系の負荷トルクと負荷電流の関係を示す特性
図、第５図は具体的な回路構成を示す回路図、第
６図、第７図、第８図は要部回路要素の内部構成
図、第９図は要部の変形回路構成図である。 １……直流電源、２……ラインフイルタ、１３
……基準電圧部、１４……基準電圧切換部、１５
……抵抗制動部、１６……直流モータ、１７……
回転速度切換部、１８……アンテナ、１９……減
速歯車、２１……スイツチングレギユレータ部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 アンテナの回転を複数の速度に切換えて使用す
   るレーダアンテナ装置において、 ａ 前記アンテナを回転するための電動機であつ
   て、電圧によつて回転速度が変化する直流モー
   タと、 ｂ 前記直流モータを駆動するためのスイツチン
   グレギユレータと、 ｃ 前記スイツチングレギユレータの出力電圧を
   基準電圧と比較して制御するとともに前記出力
   の出力電流を基準値と比較して制御する制御手
   段と、 ｄ 複数の前記基準電圧を設け、そのうちの１つ
   を選択するための切換手段と、 ｅ 前記直流モータの回転子入力回路に負荷接続
   される制御抵抗と、 ｆ 前記出力の出力電圧と前記直流モータの入力
   端の電圧との電圧差を検出して前記負荷接続を
   行う制御手段と を具備することを特徴とするレーダアンテナ装
   置。