1. Sigma伺服系统选型与容量匹配
选型任务与已知条件
本例针对一台需要位置控制的伺服轴进行选型。已知机械侧参数如下（示例数据，用于演示计算流程）：
- 负载折算到电机轴的总惯量 JL = 1.2 × 10-4 kg·m²
- 电机轴上的恒定负载转矩 TL = 0.35 N·m
- 加速时间 ta = 0.1 s，目标转速 n = 3000 r/min
- 要求惯量匹配比 JL/JM ≤ 5（Sigma 系列推荐值）
- 连续运行转矩需留 ≥ 20% 余量，峰值转矩需留 ≥ 30% 余量
转矩与惯量计算
角加速度：α = 2πn / (60·ta) = 2π×3000 / (60×0.1) ≈ 3141.6 rad/s²。
加速转矩：Ta = JL·α = 1.2×10-4 × 3141.6 ≈ 0.377 N·m。
峰值转矩需求：Tpeak = TL + Ta = 0.35 + 0.377 ≈ 0.727 N·m。
连续转矩需求：Tcont = TL = 0.35 N·m（匀速段仅需克服负载）。
候选型号校核
以 Yaskawa Sigma-7 系列 SGM7J 电机为候选对象，选取三个功率档进行校核：
| 型号 | 额定功率 | 额定转矩 | 峰值转矩 | 转子惯量 JM | 惯量比 | 连续余量 | 峰值余量 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SGM7J-01A | 100 W | 0.318 N·m | 1.11 N·m | 0.065×10-4 | 18.5 | 不足 | 合格 |
| SGM7J-02A | 200 W | 0.637 N·m | 2.23 N·m | 0.187×10-4 | 6.4 | 合格 | 合格 |
| SGM7J-04A | 400 W | 1.27 N·m | 4.46 N·m | 0.294×10-4 | 4.1 | 合格 | 合格 |
校核结论：SGM7J-01A 惯量比 18.5 远超 5，且连续转矩 0.318 N·m 小于需求 0.35 N·m，不满足；SGM7J-02A 惯量比 6.4 略超 5，连续余量 (0.637-0.35)/0.637 ≈ 45%，峰值余量 (2.23-0.727)/2.23 ≈ 67%，基本可用但惯量匹配偏紧；SGM7J-04A 惯量比 4.1 满足 ≤5，连续余量约 72%，峰值余量约 84%，余量充裕，为推荐型号。
驱动器容量匹配
驱动器需与电机型号一一对应。SGM7J-04A 对应驱动器为 SGD7S-2R8A（单相/三相 200 V 输入，额定输出电流 2.8 A）。驱动器连续输出电流需大于电机连续电流，峰值输出电流需大于电机峰值电流。SGD7S-2R8A 的连续电流 2.8 A、峰值电流 9.3 A，均覆盖 SGM7J-04A 的需求（连续 2.0 A、峰值 6.0 A），容量匹配成立。
选型结果与验证要点
最终选型：电机 SGM7J-04A（400 W）+ 驱动器 SGD7S-2R8A。验证时需确认：
- 惯量比 4.1 ≤ 5，满足 Sigma 系列推荐匹配范围；
- 连续转矩余量 (1.27-0.35)/1.27 ≈ 72% ≥ 20%；
- 峰值转矩余量 (4.46-0.727)/4.46 ≈ 84% ≥ 30%；
- 驱动器连续/峰值电流均覆盖电机需求，容量匹配成立。
若实际负载惯量或转矩有变化，应按上述同一流程重新校核，不可仅凭功率档位直接替换。