三維技術在電力電子設備的研發中的應用
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摘 要：本文主要介紹三維技術運用于電力電子設備研發過程的基本步驟及要求，利用其建立虛擬工作平臺，縮短了研發周期，還可以在實際的加工生產前，對電力電子設備各方面信息有更全面的了解，從而使研發的質量得到有效提升。
關鍵詞：三維技術 電力電子設備 研發應用
中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0122-02
在當前對電力電子設備的開發生產中，通過對三維技術的有效應用，不僅能夠大幅度提升生產制造的效率，而且能夠通過三維技術構建實體模型，且該模型與最終生產制造完成的電力電子設備有較高的還原度。由此在電力電子設備研發中，應用三維技術進行優化和完善，對提升研發的整體質量和效率起到了不可或缺的重要作用。
1 三維設計在電力電子行業中的分析和應用
目前在三維建模行業中，著名的三維建模軟件有Auto CAD、3Dmax、vr虛擬現實、Solid Works等，Solid Works在實體建模方面表面出較好的性能，將其應用到電力電子設備的研究中，其能夠通過對電力電子設備的特征分析，然后逐一完成各內部零件的優化設計，并在軟件平臺中進行智能化裝配，自動進行零件之間的干涉檢查和有限元分析等。從其在實際中的應用情況來看，該三維技術不僅在操作上較為簡單，方便人們對其學習和使用，而且有著較高的智能化程度，能夠將更多的設計信息進行參數化處理，為研發設計帶來實質性的幫助。此外Solid Works等三維軟件與基本的Auto CAD表現出較高的兼容性，這也為許多設計人員設計工作開展帶來便利，能夠讓設計人員花費更多的精力在電力電子設備研發工作上。
2 三維設計平臺的建立
三維設計平臺主要指的是完成基本模型建立后的計算機三維軟件，通過該平臺能夠完成電力電子設備各零件的繪制，并在平臺中對零件進行組裝。而三維設計平臺的建立實質上就是對三維設計中相關模型的虛擬設計制作，組裝組合整體構建等等。
?。?）三維設計平臺構建的要素。在利用三維設計軟件研發電力電子設備的過程中，對于其中只能夠通過購買，而不能自行制作的元器件，將之稱為剛性器件，而這也因此成為電力電子三維設計平臺的關鍵要素。
?。?）根據圖紙采集剛性器件。結合電力電子設備設計的原理圖，對其中需要的剛性器件種類做出確定，然后將這些剛性器件采集出來。
在對電子產品進行結構設計的過程中，主要通過三維設計技術來完成對其結構的設計制作，并以此來進行元器件安裝。在具體操作中，首先需要對電力電子設備的運行原理圖進行仔細分析，將其中的標準電氣元件進行細分，然后利用這些元件構建出設計工作開展需要的三維設計平臺。當三維設計平臺構建完成后，通常只能夠對其移動，而不能夠再隨意的對之進行更改。
通過三維軟件（3dsmax、Solid Works等）設計，對于上面步驟中分解出的剛性元件主要需根據其具體尺寸來進行三維模型繪制，然后將之用實際的元器件名稱來進行存儲。在對零件三維模型繪制的過程中，需要先繪制草圖，然后完成零件的平面圖形繪制，最后基于該草圖進行拉伸、切除、旋轉等操作處理，構成想要的三維模型。在此繪制過程中需對繪制的比例引起重視，通常都需嚴格按照1：1的比例進行設計輸入，由此能夠構建出一個相對精確的電力電子三維虛擬設計平臺。
3 虛擬工作平臺的研發進程
3.1 制定研發原則
為有效實現整機或單元虛擬工作平臺的研發，在實際應用三維技術進行研發的過程中，還需要遵循相應平臺的特點，制定出與之對應的研發原則，這樣才能有效保證其研發效率。（1）在應用三維技術設計元件結構時，在設計過程中需要完成對結構元件的組裝定位，盡量減少需要后期人工完成安裝的部件數量，有效保證配合精度。（2）重點考慮設備加工精度，提升設備元件的合理性。（3）分別設置強弱電系統，避免強弱電并排布線等相關電力問題。（4）元件在空間布置上應滿足EMC設計國家標準。（5）在保證技術參數以及在科學合理的前提下，應盡可能縮小設計體積。
3.2 三維技術在電力電子設備研發中的實際應用
在應用三維技術進行電力電子設備的研發時，首先需進行實體建模，然后設計電力電子設備的單體零件，并對之形成的各個部件進行組裝，最后在軟件中組裝出三維的裝配體。該應用過程實質上就是對電力電子設備進行單體的切除，然后將各個單體進行疊加組裝的過程。從具體應用來看，主要按照如下的步驟來進行：第一，開啟三維設計軟件，并進入到設計模式中。第二，對電力電子各部件的特征進行分析，并確定各具體參數信息，然后按照相應的特征對之開始創建繪制。第三，繪制電力電子各個零件的特征草圖，并對其參數信息做具體調整。第四，對基本參數信息調整后的電力電子零件進行凸臺特征和切除特征等操作。第五，完成所有特征處理后的電力電子零件，應分別進行零件模型存儲。第六，調取完成制作的電力電子零件模型，并對其進行合理的組裝組合。第七，完成全部的設備組裝以后，進行虛擬三維的檢查和調試。
對電力電子設備進行三維設計的過程，實質上也是一個生產實踐的過程，而其中各個零件的設計是電力電子設備設計工作中最為重要的部分，同時也是最為基礎的部分。而三維設計中應用到的特征處理，是一個對零件單體到完整電子電力設備不斷優化完善的過程，有助于最后電力電子設備的順利裝配，以及最終大型設備完成。對當前三維設計的理念展開分析，其主要包括兩種形式：其一，自上而下的設計理念。這種設計理念主要從電力電子設備的整體出發，在確定某個零件的尺寸和特征之后，根據相應的裝配工藝，以該零件為基準然后開始另一個零件的設計，以此來完成電力電子設備中所有零件的設計，最后組裝成實際所需的電力電子設備。其二，自下而上的設計理念。該理念主要要求設計人員按照各零件的功能需求進行設計，然后將所有零件按照裝配關系組裝成產品。雖然從理念上存在不同，但在實際的設計中，兩種理念常相互配合應用，且對實際設計效果的提升有較多的幫助。
在設計電力電子設備的相關零件時，應當對其中的繪畫基準面做出確定，然后利用三維軟件來進行特征草圖的繪制，使設計出來的零件能夠在功能上滿足實際需求。零件設計是產品三維設計的基礎，在完成零件設計后，就可以開始對產品的零部件進行裝配，并且按照所需要的視角來完成三維圖紙的繪制。在實際的設計應用中，為有效提升設計的效果，還需對其中的技巧進行靈活的把握，從具體來看，主要可以進行如下的操作：（1）對工作模板做對應的設置，以保證設計零件能夠滿足企業標準和國家標準；（2）設定自身熟悉的快捷鍵操作模式，三維設計在電力電子設備中的應用，通常是一個較為復雜的設計過程，合理應用快捷鍵能夠提升設計的效率；（3）采用延緩配合法。在裝配過程中，常常會遇到許多配合上的問題，此時采用延緩配合法能夠有效提升裝配的速率，使電力電子設備裝配設計具有更高的效率。
4 結語
三維設計技術在現代各領域的設計中已越來越被廣泛的采用，而要真正掌握此項設計方法，還需要研發人員全面的了解設計對象及三維設計軟件的功能，在實際設計中不斷的體會、應用和總結。
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