Los motores producen par y rotación mediante la interacción de campos magnéticos en el rotor y el estátor. En un motor ideal —con componentes mecánicos perfectamente mecanizados y ensamblados, y campos eléctricos que se generan y disipan instantáneamente— el par de salida sería perfectamente uniforme, sin variaciones. Sin embargo, en la práctica, diversos factores provocan inconsistencias en el par de salida, aunque sean mínimas. Esta fluctuación periódica en el par de salida de un motor energizado se denomina ondulación de par.

Matemáticamente, la ondulación del par se define como la diferencia entre el par máximo y el mínimo producido durante una revolución mecánica del motor, dividida por el par promedio producido durante una revolución, expresada como un porcentaje.

En aplicaciones de movimiento lineal, el principal efecto de la ondulación de par es que provoca inconsistencias en el movimiento. Dado que se requiere par motor para acelerar un eje a una velocidad específica, la ondulación de par puede causar ondulaciones en la velocidad, o un movimiento irregular. En aplicaciones como el mecanizado y la dispensación, este movimiento irregular puede afectar significativamente el proceso o el producto final, por ejemplo, generando variaciones visibles en los patrones de mecanizado o en el espesor de los adhesivos dispensados. En otras aplicaciones, como la manipulación de componentes, la ondulación de par y la suavidad del movimiento pueden no ser un problema crítico de rendimiento. Esto, a menos que la irregularidad sea lo suficientemente severa como para causar vibraciones o ruido audible, especialmente si las vibraciones excitan resonancias en otras partes del sistema.

La cantidad de fluctuación de par que produce un motor depende de dos factores principales: la construcción del motor y su método de control.
Construcción del motor y par de engranaje

Los motores que utilizan imanes permanentes en sus rotores —como los motores de CC sin escobillas, los motores paso a paso y los motores síncronos de CA— experimentan un fenómeno conocido como par de engranaje o par de engranaje. El par de engranaje (a menudo denominado par de retención en el contexto de los motores paso a paso) se produce por la atracción entre los dientes del rotor y del estátor en determinadas posiciones del rotor.

Aunque normalmente se asocia con las “muescas” que se pueden sentir al girar manualmente un motor sin alimentación, el par de engranaje también está presente cuando el motor está energizado, en cuyo caso contribuye a la ondulación del par del motor, especialmente durante el funcionamiento a baja velocidad.

Existen maneras de mitigar el par de engranaje y la producción irregular de par que resulta de él: optimizando el número de polos y ranuras magnéticas, y modificando la orientación o forma de los imanes y las ranuras para crear superposición entre una posición de retención y la siguiente. Un tipo más reciente de motor CC sin escobillas —el diseño sin ranuras o sin núcleo— elimina el par de engranaje (aunque no la ondulación de par) mediante el uso de un núcleo de estator bobinado, por lo que no hay dientes en el estator que generen fuerzas de atracción y repulsión periódicas con los imanes del rotor.
Conmutación del motor y ondulación de par

Los motores de corriente continua sin escobillas (BLDC) de imanes permanentes y los motores síncronos de corriente alterna (CA) se diferencian a menudo por el bobinado de sus estatores y el método de conmutación que utilizan. Los motores síncronos de CA de imanes permanentes tienen estatores con bobinado sinusoidal y utilizan conmutación sinusoidal. Esto significa que la corriente que alimenta el motor se controla continuamente, por lo que el par motor se mantiene muy constante con una baja ondulación.

Para aplicaciones de control de movimiento, los motores de corriente alterna de imanes permanentes (PMAC) pueden emplear un método de control más avanzado conocido como control vectorial (FOC). Con el control vectorial, la corriente en cada devanado se mide y controla de forma independiente, lo que reduce aún más la ondulación del par. En este método, el ancho de banda del lazo de control de corriente y la resolución del dispositivo de realimentación también influyen en la calidad de la producción de par y en la magnitud de la ondulación del mismo. Además, los algoritmos avanzados de servocontroladores pueden reducir aún más, o incluso eliminar, la ondulación del par en aplicaciones de alta sensibilidad.

A diferencia de los motores PMAC, los motores CC sin escobillas tienen estatores con bobinado trapezoidal y suelen utilizar conmutación trapezoidal. Con la conmutación trapezoidal, tres sensores Hall informan sobre la posición del rotor cada 60 grados eléctricos. Esto significa que se aplica corriente a los devanados en forma de onda cuadrada, con seis «pasos» por ciclo eléctrico del motor. Sin embargo, debido a la inductancia de los devanados, la corriente no puede aumentar (ni disminuir) instantáneamente, por lo que se producen variaciones de par en cada paso, es decir, cada 60 grados eléctricos.

Dado que la frecuencia de la ondulación del par es proporcional a la velocidad de rotación del motor, a velocidades más altas, la inercia del motor y de la carga puede contribuir a suavizar los efectos de este par inconsistente. Entre los métodos mecánicos para reducir la ondulación del par en los motores BLDC se incluyen el aumento del número de espiras en el estátor o el número de polos en el rotor. Asimismo, los motores BLDC —al igual que los motores PMAC— pueden utilizar control sinusoidal o incluso control vectorial para mejorar la uniformidad en la producción de par, si bien estos métodos incrementan el coste y la complejidad del sistema.