摘要：本文以一款小型
變頻器為例，利用PRO/E軟件對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，并且利用PRO/CABLING模塊進(jìn)行三維線纜設(shè)計，從而闡述了小型電子設(shè)備建模與布線的基本方法，為三維布線在其它設(shè)備中的應(yīng)用做了示范。
關(guān)鍵詞：變頻器；三維布線；PRO/CABLING
一、引言
1、速度調(diào)節(jié)的意義
節(jié)能是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針，也是當(dāng)前極為緊迫的一項任務(wù)。而為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的余量，當(dāng)電機不能在滿負(fù)荷下運行時，除達(dá)到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成了電能的浪費，所以在壓力偏高時，可降低電機的運行速度，使其在恒壓的同時節(jié)約電能。
當(dāng)電機轉(zhuǎn)速從 N1 變到 N2時，其電機軸功率 （P）的變化關(guān)系如下： ，由此可見降低電機轉(zhuǎn)速可得到立方級的節(jié)能效果。
、速度調(diào)節(jié)的方式
電動機的同步轉(zhuǎn)速n0、工作頻率f和電機極對數(shù)p之間的關(guān)系如公式所示：n0=60f/p 可見，通過改變極對數(shù)p或頻率f，都可以改變電機轉(zhuǎn)速n0。極對數(shù)的改變相對比較困難，而改變頻率f相對容易，并且電流頻率f連續(xù)可調(diào)時，電動機的同步轉(zhuǎn)速n0也連續(xù)可調(diào)。變頻器正是通過改變電流頻率從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的的設(shè)備。
3、變頻器工作原理
變頻器是利用半導(dǎo)體器件的通斷作用來實現(xiàn)電能頻率變化的電子控制裝置，即將固定的（通常為工頻50Hz）的交流電（三相的或單相的）變換成頻率連續(xù)可調(diào)（多數(shù)為0～400Hz）的三相交流電源的設(shè)備。
二、小功率變頻器的結(jié)構(gòu)建模
本文基于PRO/E軟件對小型變頻器進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，該變頻器的主要結(jié)構(gòu)包括：電路部分、上殼體、散熱器等。因為小功率變頻器發(fā)熱量較低，采用塑料件即可滿足要求，但由于塑料零件一般采用開模方式加工，
模具造價一般較高，使得塑料件的設(shè)計本身比鈑金件更具難度。本設(shè)計完成的三維模型如下圖1示：
圖1 變頻器模型圖
三、系統(tǒng)的三維布線
1、 三維布線的意義
三維布線在工程中應(yīng)用廣泛，如通訊、電力電子、IT制造業(yè)（如電腦制造業(yè)）、家電等行業(yè)都可以應(yīng)用該模塊。現(xiàn)在各式機柜/機箱設(shè)計得越來越緊湊，如果機柜中有了三維線纜，機柜內(nèi)能否容納所需的電纜，機柜內(nèi)元器件的布置能否滿足線纜的折彎要求，線纜在機柜內(nèi)如何固定等問題，都可以考慮得更清楚。本文采用PRO/E軟件中的PRO/CABLING模塊進(jìn)行三維布線設(shè)計。
2、應(yīng)用PRO/CABLING模塊進(jìn)行線纜設(shè)計
實際產(chǎn)品中應(yīng)用到的線纜主要有3種：單根導(dǎo)線、多芯線纜以及扁平線纜。它們各自的建模方式不盡相同，但都是按照基本順序進(jìn)行。下面以相對復(fù)雜的扁平線纜建模為例：
1）定義接插件：建立好的接插件模型，在被引用為連接線纜的元件之前，必須要對其設(shè)定坐標(biāo)系。如下圖示，在扁平線纜的首尾兩點處建立坐標(biāo)系，為了保證線纜垂直插入元器件中，各坐標(biāo)系的Z軸應(yīng)設(shè)定為軸線方向，并且Z向指向上方。同時，為了保證線纜展平，上述兩個坐標(biāo)系的Y軸應(yīng)沿線纜展平方向，并且指向向?qū)ΑＨ缦聢D2示：
圖2 設(shè)定接插件的坐標(biāo)系
2）設(shè)計線纜
線纜設(shè)計的步驟包括：導(dǎo)線、電纜線、特征、元件以及規(guī)定路徑5個步驟，其中以電纜線設(shè)計為重點步驟。
電纜線設(shè)計，對整體線纜而言，需要設(shè)定以下幾個參數(shù)：MIN_BEND_RADIUS（雖小折彎半徑）、THICKNESS（線徑）、NUM_CONDUCTORS（線纜芯數(shù)）、COLOR（顏色）等。導(dǎo)線設(shè)計，對整條纜進(jìn)行設(shè)計后，還要對每根導(dǎo)線分別進(jìn)行設(shè)計，需要設(shè)定COLOR、MIN_BEND_RADIUS以及THICKNESS等3個參數(shù)。并且，由于扁平線纜具有方向性，所以將其首根線設(shè)為紅色（ptc_painted_red），其他為灰色（ptc_cerimic）。設(shè)定如下圖3所示：
圖3 電纜線參數(shù)設(shè)定
如上設(shè)計完成后，將定義好的元件指定給線纜，并規(guī)定線纜路徑。如下圖4示
圖4 扁平線纜設(shè)計
3）線纜設(shè)計結(jié)果
與上述類似，分別設(shè)計各條線纜，設(shè)計后的模型如下圖5示。
圖5 線纜設(shè)計結(jié)果圖
四、小結(jié)
本文只是就本設(shè)備所用到的布線方式進(jìn)行闡述，三維布線模塊PRO/CABLING的功能還有很多，其應(yīng)用方式還有待于進(jìn)一步研究和學(xué)習(xí)。
五、參考文獻(xiàn)
1、《構(gòu)建數(shù)字化樣機--ProENGINEER Wildfire鈑金設(shè)計與三維布線》。人民郵電出版社。黃國振。2006.07
2、proe天空論壇，網(wǎng)址http://www.proesky.com
3、《變頻器原理及應(yīng)用指南》。中國電力出版社。吳忠智、吳加林等。2007.9
