Los motores producen par y rotación mediante la interacción de campos magnéticos en el rotor y el estator. En un motor ideal, con componentes mecánicos perfectamente mecanizados y ensamblados y campos eléctricos que se acumulan y decaen instantáneamente, la salida de par sería perfectamente suave, sin variaciones. Pero en el mundo real, hay una variedad de factores que hacen que la salida de torque sea inconsistente, aunque sea por una pequeña cantidad. Esta fluctuación periódica en el par de salida de un motor energizado se denomina ondulación del par.

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

En aplicaciones de movimiento lineal, el efecto principal de la ondulación del par es que hace que el movimiento sea inconsistente. Y debido a que se requiere torque del motor para acelerar un eje a una velocidad específica, la ondulación del torque puede causar ondulación de la velocidad o movimiento "entrecortado". En aplicaciones como el mecanizado y la dosificación, este movimiento inconsistente puede tener un efecto significativo en el proceso o el producto final, como variaciones visibles en los patrones de mecanizado o en el espesor de los adhesivos dosificados. En otras aplicaciones, como pick and place, la fluctuación del par y la suavidad del movimiento pueden no ser un problema crítico de rendimiento. Es decir, a menos que la rugosidad sea lo suficientemente grave como para causar vibraciones o ruidos audibles, especialmente si las vibraciones provocan resonancias en otras partes del sistema.

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

Los motores que utilizan imanes permanentes en sus rotores, como los motores de CC sin escobillas, los motores paso a paso y los motores de CA síncronos, experimentan un fenómeno conocido como cogging o par dentado. El par dentado (a menudo denominado par de retención en el contexto de los motores paso a paso) es causado por la atracción del rotor y los dientes del estator en ciertas posiciones del rotor.

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

Hay formas de mitigar el par dentado y la producción desigual de par que resulta de él: optimizando el número de polos y ranuras magnéticos, y sesgando o dando forma a los imanes y ranuras para crear una superposición de una posición de retén a la siguiente. Y un tipo más nuevo de motor de CC sin escobillas, el diseño sin ranuras o sin núcleo, elimina el par dentado (aunque no la ondulación del par) mediante el uso de un núcleo de estator enrollado, por lo que no hay dientes en el estator para crear fuerzas periódicas de atracción y repulsión. con los imanes del rotor.
Conmutación del motor y ondulación del par

Los motores de CC sin escobillas de imán permanente (BLDC) y los motores de CA síncronos a menudo se diferencian por la forma en que están bobinados sus estatores y el método de conmutación que utilizan. Los motores de CA síncronos de imanes permanentes tienen estatores bobinados sinusoidalmente y utilizan conmutación sinusoidal. Esto significa que la corriente que llega al motor se controla continuamente, por lo que la salida de par permanece muy constante con una ondulación de par baja.

Para aplicaciones de control de movimiento, los motores de CA de imán permanente (PMAC) pueden utilizar un método de control más avanzado conocido como control orientado a campo (FOC). Con el control orientado al campo, la corriente en cada devanado se mide y controla de forma independiente, por lo que la ondulación del par se reduce aún más. Con este método, el ancho de banda del bucle de control de corriente y la resolución del dispositivo de retroalimentación también afectan la calidad de la producción de par y la cantidad de ondulación del par. Y los algoritmos avanzados de servoaccionamiento pueden reducir aún más o incluso eliminar la fluctuación del par en aplicaciones extremadamente sensibles.

A diferencia de los motores PMAC, los motores de CC sin escobillas tienen estatores enrollados trapezoidalmente y normalmente utilizan conmutación trapezoidal. Con conmutación trapezoidal, tres sensores Hall informan sobre la posición del rotor cada 60 grados eléctricos. Esto significa que la corriente se aplica a los devanados en forma de onda cuadrada, con seis "pasos" por ciclo eléctrico del motor. Pero la corriente en los devanados no puede aumentar (o disminuir) instantáneamente debido a la inductancia de los devanados, por lo que se producen variaciones de par en cada paso, o cada 60 grados eléctricos.

Debido a 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 la carga pueden servir para suavizar los efectos de este par inconsistente. Los métodos mecánicos para reducir la ondulación del par en motores BLDC incluyen aumentar la cantidad de devanados en el estator o la cantidad de polos en el rotor. Y los motores BLDC, como los motores PMAC, pueden utilizar control sinusoidal o incluso control orientado al campo para mejorar la suavidad de la producción de par, aunque estos métodos aumentan el costo y la complejidad del sistema.