摘要：本文以一款小型變頻器為例，利用PRO/E軟件對其進行結構建模，并且利用PRO/CABLING模塊進行三維線纜設計，從而闡述了小型電子設備建模與布線的基本方法，為三維布線在其它設備中的應用做了示范。
關鍵詞：變頻器；三維布線；PRO/CABLING

一、引言

1、速度調節的意義

節能是我國經濟和社會發展的一項長遠的戰略方針，也是當前極為緊迫的一項任務。而為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的余量，當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，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約電能。

當電機轉速從 N1 變到 N2時，其電機軸功率 （P）的變化關系如下： ，由此可見降低電機轉速可得到立方級的節能效果。

、速度調節的方式

電動機的同步轉速n0、工作頻率f和電機極對數p之間的關系如公式所示：n0=60f/p 可見，通過改變極對數p或頻率f，都可以改變電機轉速n0。極對數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連續可調時，電動機的同步轉速n0也連續可調。變頻器正是通過改變電流頻率從而實現調節電機轉速的目的的設備。

3、變頻器工作原理

變頻器是利用半導體器件的通斷作用來實現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）變換成頻率連續可調（多數為0～400Hz）的三相交流電源的設備。

二、小功率變頻器的結構建模

本文基于PRO/E軟件對小型變頻器進行結構建模，該變頻器的主要結構包括：電路部分、上殼體、散熱器等。因為小功率變頻器發熱量較低，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，使得塑料件的設計本身比鈑金件更具難度。本設計完成的三維模型如下圖1示：

圖1 變頻器模型圖

三、系統的三維布線

1、 三維布線的意義

三維布線在工程中應用廣泛，如通訊、電力電子、IT制造業（如電腦制造業）、家電等行業都可以應用該模塊。現在各式機柜/機箱設計得越來越緊湊，如果機柜中有了三維線纜，機柜內能否容納所需的電纜，機柜內元器件的布置能否滿足線纜的折彎要求，線纜在機柜內如何固定等問題，都可以考慮得更清楚。本文采用PRO/E軟件中的PRO/CABLING模塊進行三維布線設計。

2、應用PRO/CABLING模塊進行線纜設計

實際產品中應用到的線纜主要有3種：單根導線、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行。下面以相對復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，必須要對其設定坐標系。如下圖示，在扁平線纜的首尾兩點處建立坐標系，為了保證線纜垂直插入元器件中，各坐標系的Z軸應設定為軸線方向，并且Z向指向上方。同時，為了保證線纜展平，上述兩個坐標系的Y軸應沿線纜展平方向，并且指向向對。如下圖2示：

圖2 設定接插件的坐標系

2）設計線纜

線纜設計的步驟包括：導線、電纜線、特征、元件以及規定路徑5個步驟，其中以電纜線設計為重點步驟。

電纜線設計，對整體線纜而言，需要設定以下幾個參數：MIN_BEND_RADIUS（雖小折彎半徑）、THICKNESS（線徑）、NUM_CONDUCTORS（線纜芯數）、COLOR（顏色）等。導線設計，對整條纜進行設計后，還要對每根導線分別進行設計，需要設定COLOR、MIN_BEND_RADIUS以及THICKNESS等3個參數。并且，由于扁平線纜具有方向性，所以將其首根線設為紅色（ptc_painted_red），其他為灰色（ptc_cerimic）。設定如下圖3所示：

圖3 電纜線參數設定

如上設計完成后，將定義好的元件指定給線纜，并規定線纜路徑。如下圖4示

圖4 扁平線纜設計

3）線纜設計結果

與上述類似，分別設計各條線纜，設計后的模型如下圖5示。

圖5 線纜設計結果圖

四、小結

本文只是就本設備所用到的布線方式進行闡述，三維布線模塊PRO/CABLING的功能還有很多，其應用方式還有待于進一步研究和學習。

五、參考文獻
1、《構建數字化樣機--ProENGINEER Wildfire鈑金設計與三維布線》。人民郵電出版社。黃國振。2006.07
2、proe天空論壇，網址http://www.proesky.com
3、《變頻器原理及應用指南》。中國電力出版社。吳忠智、吳加林等。2007.9