تُنتج المحركات عزم الدوران والدوران من خلال تفاعل المجالات المغناطيسية في العضو الدوار والعضو الثابت. في محرك مثالي - بمكونات ميكانيكية مُجهزة ومُجمّعة بدقة، وحقول كهربائية تتزايد وتتلاشى لحظيًا - يكون خرج عزم الدوران سلسًا تمامًا، دون أي اختلافات. ولكن في الواقع، هناك عوامل مُتنوعة تُسبب عدم اتساق خرج عزم الدوران - حتى ولو بنسبة ضئيلة. يُشار إلى هذا التذبذب الدوري في عزم دوران خرج المحرك المُفعّل باسم تموج عزم الدوران.

من الناحية الرياضية، يتم تعريف تموج عزم الدوران على أنه الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى لعزم الدوران الناتج خلال دورة ميكانيكية واحدة للمحرك، مقسومًا على متوسط ​​عزم الدوران الناتج خلال دورة واحدة، معبرًا عنه كنسبة مئوية.

في تطبيقات الحركة الخطية، يتمثل التأثير الرئيسي لتموج عزم الدوران في عدم اتساق الحركة. ولأن عزم دوران المحرك مطلوب لتسريع محور إلى سرعة محددة، فإن تموج عزم الدوران يمكن أن يسبب تموجًا في السرعة، أو حركة "متقطعة". في تطبيقات مثل التشغيل الآلي والتوزيع، يمكن أن يكون لهذه الحركة غير المتسقة تأثير كبير على العملية أو المنتج النهائي - مثل الاختلافات المرئية في أنماط التشغيل الآلي أو في سمك المواد اللاصقة الموزعة. في تطبيقات أخرى، مثل الالتقاط والوضع، قد لا يمثل تموج عزم الدوران وسلاسة الحركة مشكلة أداء حرجة. هذا، ما لم تكن الخشونة شديدة بما يكفي للتسبب في اهتزازات أو ضوضاء مسموعة - خاصةً إذا كانت الاهتزازات تثير الرنين في أجزاء أخرى من النظام.

تعتمد كمية تموج عزم الدوران الذي ينتجه المحرك على عاملين رئيسيين: بناء المحرك وطريقة التحكم به.
بناء المحرك وعزم الدوران

المحركات التي تستخدم مغناطيسات دائمة في دواراتها - مثل محركات التيار المستمر عديمة الفرش، ومحركات السائر، ومحركات التيار المتردد المتزامنة - تتعرض لظاهرة تُعرف باسم الترس، أو عزم الترس. ينتج عزم الترس (الذي يُشار إليه غالبًا بعزم التثبيت في سياق محركات السائر) عن تجاذب الدوار وأسنان الجزء الثابت عند مواضع معينة للدوار.

على الرغم من ارتباطه عادةً بـ "الشقوق" التي يمكن الشعور بها عند تشغيل محرك غير مزود بالطاقة يدويًا، فإن عزم الدوران المسنن موجود أيضًا عند تشغيل المحرك، وفي هذه الحالة يساهم في تموج عزم دوران المحرك، وخاصة أثناء التشغيل بسرعة بطيئة.

هناك طرق لتخفيف عزم الترس وعدم توازن إنتاج عزم الدوران الناتج عنه، وذلك بتحسين عدد الأقطاب المغناطيسية والفتحات، وبإمالة أو تشكيل المغناطيسات والفتحات لخلق تداخل بين موضعي تثبيت. وهناك نوع أحدث من محركات التيار المستمر بدون فرش - التصميم الخالي من الفتحات أو النواة - يلغي عزم الترس (وليس تموج عزم الدوران) باستخدام نواة الجزء الثابت الملفوفة، ما يعني عدم وجود أسنان في الجزء الثابت تُولّد قوى تجاذب وتنافر دورية مع مغناطيسات الجزء الدوار.
تبديل المحرك وتموج عزم الدوران

غالبًا ما يتم التمييز بين محركات التيار المستمر عديمة الفرش ذات المغناطيس الدائم (BLDC) والمحركات المتزامنة ذات التيار المتردد من خلال طريقة لفّ أجزائها الثابتة وطريقة التبديل المستخدمة. تتميز محركات التيار المتردد المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بجزيئات ثابتة ملتفة جيبيًا وتستخدم التبديل الجيبي. هذا يعني أن التيار الواصل إلى المحرك يتم التحكم فيه باستمرار، مما يضمن ثبات عزم الدوران الناتج مع انخفاض تموج عزم الدوران.

لتطبيقات التحكم في الحركة، قد تستخدم محركات التيار المتردد ذات المغناطيس الدائم (PMAC) طريقة تحكم أكثر تطورًا تُعرف بالتحكم الموجه بالمجال (FOC). باستخدام هذا التحكم، يتم قياس التيار في كل ملف والتحكم فيه بشكل مستقل، مما يقلل من تموج عزم الدوران بشكل أكبر. باستخدام هذه الطريقة، يؤثر عرض نطاق حلقة التحكم بالتيار ودقة جهاز التغذية الراجعة أيضًا على جودة إنتاج عزم الدوران وكمية تموج عزم الدوران. كما يمكن لخوارزميات محرك السيرفو المتقدمة تقليل تموج عزم الدوران أو حتى القضاء عليه تمامًا في التطبيقات شديدة الحساسية.

على عكس محركات PMAC، تتميز محركات التيار المستمر عديمة الفرش بأجزاء ثابتة ملفوفة بشكل شبه منحرف، وتستخدم عادةً التبديل شبه المنحرف. في هذا التبديل، توفر ثلاثة مستشعرات هول معلومات عن موضع الدوار كل 60 درجة كهربائية. هذا يعني أن التيار يُطبق على اللفات بشكل موجة مربعة، بست "خطوات" لكل دورة كهربائية للمحرك. لكن التيار في اللفات لا يرتفع (أو ينخفض) لحظيًا بسبب محاثة اللفات، لذا تحدث تغيرات في عزم الدوران عند كل خطوة، أو كل 60 درجة كهربائية.

لأن تردد تموج عزم الدوران يتناسب طرديًا مع سرعة دوران المحرك، فعند السرعات العالية، يمكن لقصور المحرك والحمل أن يُخففا من آثار هذا العزم غير المتناسق. تتضمن الطرق الميكانيكية لتقليل تموج عزم الدوران في محركات BLDC زيادة عدد اللفات في الجزء الثابت أو عدد الأقطاب في الجزء الدوار. ويمكن لمحركات BLDC - مثل محركات PMAC - استخدام التحكم الجيبي أو حتى التحكم الميداني لتحسين سلاسة إنتاج عزم الدوران، على الرغم من أن هذه الطرق تزيد من تكلفة النظام وتعقيده.