在工业生产和自动化设备等众多领域中，力矩电机的应用十分广泛。正确选择合适的力矩电机对于设备的性能和稳定性至关重要。以下将详细介绍力矩电机选型时需要考虑的关键要素。
DDR（直接驱动）电机的扭矩必须满足应用需求，即电机的峰值扭矩和持续扭矩要高于应用所需要的峰值扭矩和 RMS（均方根）扭矩。若不满足这一条件，电机可能无法达到所需的加速度，甚至会出现过热现象。
在直线运动中，依据牛顿第二定律（其中是负载运动需要的力，单位为；是运动物体的质量，单位为；是加速度，单位为）。同理，对于旋转电机，有（其中是负载旋转需要的扭矩，单位是；是负载的转动惯量，单位；是角加速度，单位为，）。
在实际应用中，需要计算所需的峰值扭矩和 RMS 扭矩。峰值扭矩取决于加速度 / 减速度，计算公式为。电机的选择应基于计算出的峰值扭矩和 RMS 扭矩，并且通常需要增加 20 - 30% 的安全系数，特别是在假设摩擦力和反向作用力为零的情况下。
雅科贝思提供的电机选型软件，用户只需输入相应的应用参数，即可自动计算出峰值扭矩和 RMS 扭矩，并推荐合适的电机型号。该公司的 DDR 电机以高扭矩密度为设计目标，相较于传统旋转电机设计理念，能够提供更高的峰值扭矩和持续扭矩。
图 1：峰值力和持续力相关示意图
根据转矩方程式，转动惯量越小，就能获得更高的角加速度。转动惯量由电机本身的转动惯量和负载的转动惯量两部分组成。
在许多实际中，电机本身的转动惯量在总转动惯量中占比较大。这意味着电机的大部分扭矩用于自身转动，只有小部分用于驱动负载。这种情况会给设计工程师带来设计难题。为了获得更高的性能、更大的加速度和更短的运行周期，需要更大的扭矩，这就促使工程师选择更大型号的电机。然而，电机越大，其本身的转动惯量也会越大，进而需要更高的扭矩。这样可能导致即使选择了更大型号的电机，也无法达到更高性能的目标。
因此，DDR 电机本身转动惯量小是一个显著优点。需要注意的是，若 DDR 电机采用外部转子设计，其自然会具有更大的转动惯量。雅科贝思的 ADR - A 系列电机采用了的转动惯量设计，扭矩密度与电机惯量的比率。
图 2：电机惯量相关示意图
在使用传统的伺服电机和机械传动系统时，通常要求电机惯量和负载惯量的比率进行匹配，一般将比率控制在 1:5 以内，也可提高到 1:10 以内。但对于 DDR 电机，不需要考虑电机惯量和负载惯量的匹配问题，其使用不受电机惯量和负载惯量比例的影响，可以是任意比值。
在传统的伺服电机应用中，皮带、滑轮、齿条和齿轮等机械传动存在背隙。在小型快速运动且需要变换运动方向时，可能会出现负载与电机瞬间解耦（脱离）的问题，这会导致控制不稳定。惯量匹配的目的就是解决这一问题，使控制部分能在稳定的范围内运行。而 DDR 电机与负载直接连接，中间没有任何传动机构，不存在背隙问题，因此不需要进行惯量匹配。
DDR 电机定子的叠片式铁芯的齿部会产生齿槽效应。这种效应是由定子齿部和磁铁之间的吸引力引起的。用户可以用手旋转电机来感受齿槽效应，会在特定位置感觉到阻碍力，使电机转动不够平滑。
图 3：齿槽效应相关示意图
DDR 电机的轴向和径向跳动由其使用的轴承精度、机械加工件和零部件的安装精度决定。在高精度应用中，需要考虑轴向和径向跳动。齿槽扭矩的缺点在于会促使运动中产生扭矩波动，从而导致速度波动。运动控制器在一定程度上可以弥补这种影响，但在低速匀速运动中，齿槽效应的影响较为不利。此外，齿槽效应还会影响运动的整定性能，在目标位置会出现抖动现象。
雅科贝思的 ADR 系列电机在设计时对槽 / 极进行了优化，并在定子叠片式铁芯的齿部做了特别设计，实现了的齿槽扭矩。其的齿槽扭矩，即峰峰值数据均标示在电机资料手册中。ACD 和 ACW 系列电机采用无铁芯设计，不存在任何齿槽扭矩。
在快速运动应用中，电机的速度可能较高。根据应用情况，需要考虑合适的绕组类型，以确保的电压能够充分克服反电动势电压。简单来说，总线电压要大于由反电动势产生的电压和峰值电流乘以电机电阻的总和，即。其中，是总线电压，单位为；是电机的反电动势常数；是峰值电流，单位是；是电机的终端电阻。
雅科贝思的 DDR 电机通常提供两种绕组，以满足不同的速度和电压需求。串联式绕组适用于较低的电流、较高的电压驱动电路；并联式绕组适用于较高的电流、较低的电压驱动电路。用户可以根据实际应用中需要的速度来选择绕组类型，并基于电流和供电电压匹配驱动电路。
DDR 电机的轴向和径向跳动由其使用的轴承精度、机械加工件和零部件的安装精度决定。在高精度应用中，必须考虑轴向和径向跳动。雅科贝思 DDR 电机的轴向和径向跳动数据标示在电机资料手册上。对于标准电机，会给出正常的轴向和径向跳动值，同时也提供更高规格的指标供用户选择。
图 4：轴向和径向跳动相关示意图
雅科贝思 DDR 电机通常采用光学进行反馈，但也有其他反馈类型可供选择，如旋变编码器、和感应式编码器。与旋变编码器相比，光学编码器可提供更好的精度和更高的分辨率。雅科贝思 DDR 电机无论型号大小，均标配光学编码器。通过插值，可以获得非常高的分辨率，能够满足各类对精度要求苛刻的应用需求。例如，ADR135 内置圆，采用数字量编码器在插值倍率 400 倍时，每转的分辨率为 1202000 单位；采用 SINCOS（模拟量编码器），4096 倍的插值之后，可以得到的分辨率为每转 12308480 单位。
综上所述，在进行力矩电机选型时，需要综合考虑峰值力和持续力、电机惯量、齿槽效应、速度、轴向和径向跳动以及反馈等多个关键要素，以确保所选电机能够满足实际应用的需求，提高设备的性能和稳定性。
