三维技术在电力电子设备的研发中的应用
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摘 要：本文主要介绍三维技术运用于电力电子设备研发过程的基本步骤及要求，利用其建立虚拟工作平台，缩短了研发周期，还可以在实际的加工生产前，对电力电子设备各方面信息有更全面的了解，从而使研发的质量得到有效提升。
关键词：三维技术 电力电子设备 研发应用
中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0122-02
在当前对电力电子设备的开发生产中，通过对三维技术的有效应用，不仅能够大幅度提升生产制造的效率，而且能够通过三维技术构建实体模型，且该模型与最终生产制造完成的电力电子设备有较高的还原度。由此在电力电子设备研发中，应用三维技术进行优化和完善，对提升研发的整体质量和效率起到了不可或缺的重要作用。
1 三维设计在电力电子行业中的分析和应用
目前在三维建模行业中，著名的三维建模软件有Auto CAD、3Dmax、vr虚拟现实、Solid Works等，Solid Works在实体建模方面表面出较好的性能，将其应用到电力电子设备的研究中，其能够通过对电力电子设备的特征分析，然后逐一完成各内部零件的优化设计，并在软件平台中进行智能化装配，自动进行零件之间的干涉检查和有限元分析等。从其在实际中的应用情况来看，该三维技术不仅在操作上较为简单，方便人们对其学习和使用，而且有着较高的智能化程度，能够将更多的设计信息进行参数化处理，为研发设计带来实质性的帮助。此外Solid Works等三维软件与基本的Auto CAD表现出较高的兼容性，这也为许多设计人员设计工作开展带来便利，能够让设计人员花费更多的精力在电力电子设备研发工作上。
2 三维设计平台的建立
三维设计平台主要指的是完成基本模型建立后的计算机三维软件，通过该平台能够完成电力电子设备各零件的绘制，并在平台中对零件进行组装。而三维设计平台的建立实质上就是对三维设计中相关模型的虚拟设计制作，组装组合整体构建等等。
（1）三维设计平台构建的要素。在利用三维设计软件研发电力电子设备的过程中，对于其中只能够通过购买，而不能自行制作的元器件，将之称为刚性器件，而这也因此成为电力电子三维设计平台的关键要素。
（2）根据图纸采集刚性器件。结合电力电子设备设计的原理图，对其中需要的刚性器件种类做出确定，然后将这些刚性器件采集出来。
在对电子产品进行结构设计的过程中，主要通过三维设计技术来完成对其结构的设计制作，并以此来进行元器件安装。在具体操作中，首先需要对电力电子设备的运行原理图进行仔细分析，将其中的标准电气元件进行细分，然后利用这些元件构建出设计工作开展需要的三维设计平台。当三维设计平台构建完成后，通常只能够对其移动，而不能够再随意的对之进行更改。
通过三维软件（3dsmax、Solid Works等）设计，对于上面步骤中分解出的刚性元件主要需根据其具体尺寸来进行三维模型绘制，然后将之用实际的元器件名称来进行存储。在对零件三维模型绘制的过程中，需要先绘制草图，然后完成零件的平面图形绘制，最后基于该草图进行拉伸、切除、旋转等操作处理，构成想要的三维模型。在此绘制过程中需对绘制的比例引起重视，通常都需严格按照1：1的比例进行设计输入，由此能够构建出一个相对精确的电力电子三维虚拟设计平台。
3 虚拟工作平台的研发进程
3.1 制定研发原则
为有效实现整机或单元虚拟工作平台的研发，在实际应用三维技术进行研发的过程中，还需要遵循相应平台的特点，制定出与之对应的研发原则，这样才能有效保证其研发效率。（1）在应用三维技术设计元件结构时，在设计过程中需要完成对结构元件的组装定位，尽量减少需要后期人工完成安装的部件数量，有效保证配合精度。（2）重点考虑设备加工精度，提升设备元件的合理性。（3）分别设置强弱电系统，避免强弱电并排布线等相关电力问题。（4）元件在空间布置上应满足EMC设计国家标准。（5）在保证技术参数以及在科学合理的前提下，应尽可能缩小设计体积。
3.2 三维技术在电力电子设备研发中的实际应用
在应用三维技术进行电力电子设备的研发时，首先需进行实体建模，然后设计电力电子设备的单体零件，并对之形成的各个部件进行组装，最后在软件中组装出三维的装配体。该应用过程实质上就是对电力电子设备进行单体的切除，然后将各个单体进行叠加组装的过程。从具体应用来看，主要按照如下的步骤来进行：第一，开启三维设计软件，并进入到设计模式中。第二，对电力电子各部件的特征进行分析，并确定各具体参数信息，然后按照相应的特征对之开始创建绘制。第三，绘制电力电子各个零件的特征草图，并对其参数信息做具体调整。第四，对基本参数信息调整后的电力电子零件进行凸台特征和切除特征等操作。第五，完成所有特征处理后的电力电子零件，应分别进行零件模型存储。第六，调取完成制作的电力电子零件模型，并对其进行合理的组装组合。第七，完成全部的设备组装以后，进行虚拟三维的检查和调试。
对电力电子设备进行三维设计的过程，实质上也是一个生产实践的过程，而其中各个零件的设计是电力电子设备设计工作中最为重要的部分，同时也是最为基础的部分。而三维设计中应用到的特征处理，是一个对零件单体到完整电子电力设备不断优化完善的过程，有助于最后电力电子设备的顺利装配，以及最终大型设备完成。对当前三维设计的理念展开分析，其主要包括两种形式：其一，自上而下的设计理念。这种设计理念主要从电力电子设备的整体出发，在确定某个零件的尺寸和特征之后，根据相应的装配工艺，以该零件为基准然后开始另一个零件的设计，以此来完成电力电子设备中所有零件的设计，最后组装成实际所需的电力电子设备。其二，自下而上的设计理念。该理念主要要求设计人员按照各零件的功能需求进行设计，然后将所有零件按照装配关系组装成产品。虽然从理念上存在不同，但在实际的设计中，两种理念常相互配合应用，且对实际设计效果的提升有较多的帮助。
在设计电力电子设备的相关零件时，应当对其中的绘画基准面做出确定，然后利用三维软件来进行特征草图的绘制，使设计出来的零件能够在功能上满足实际需求。零件设计是产品三维设计的基础，在完成零件设计后，就可以开始对产品的零部件进行装配，并且按照所需要的视角来完成三维图纸的绘制。在实际的设计应用中，为有效提升设计的效果，还需对其中的技巧进行灵活的把握，从具体来看，主要可以进行如下的操作：（1）对工作模板做对应的设置，以保证设计零件能够满足企业标准和国家标准；（2）设定自身熟悉的快捷键操作模式，三维设计在电力电子设备中的应用，通常是一个较为复杂的设计过程，合理应用快捷键能够提升设计的效率；（3）采用延缓配合法。在装配过程中，常常会遇到许多配合上的问题，此时采用延缓配合法能够有效提升装配的速率，使电力电子设备装配设计具有更高的效率。
4 结语
三维设计技术在现代各领域的设计中已越来越被广泛的采用，而要真正掌握此项设计方法，还需要研发人员全面的了解设计对象及三维设计软件的功能，在实际设计中不断的体会、应用和总结。
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