Les moteurs produisent un couple et une rotation par l'interaction des champs magnétiques dans le rotor et le stator. Dans un moteur idéal - avec des composants mécaniques qui sont parfaitement usinés et assemblés et des champs électriques qui construisent et se décomposent instantanément - la sortie de couple serait parfaitement lisse, sans variations. Mais dans le monde réel, il existe une variété de facteurs qui font que la production de couple est incohérente - même si ce n'est que par une petite quantité. Cette fluctuation périodique du couple de sortie d'un moteur sous tension est appelée ondulation de couple.

Mathématiquement, l'ondulation de couple est définie comme la différence entre le couple maximum et minimum produit sur une révolution mécanique du moteur, divisé par le couple moyen produit sur une révolution, exprimé en pourcentage.

Dans les applications de mouvement linéaire, le principal effet de l'ondulation de couple est qu'il provoque le mouvement incohérent. Et parce que le couple moteur est nécessaire pour accélérer un axe à une vitesse spécifiée, l'ondulation de couple peut provoquer une ondulation de vitesse ou un mouvement «saccadé». Dans des applications telles que l'usinage et la distribution, ce mouvement incohérent peut avoir un effet significatif sur le processus ou le produit final - tels que les variations visibles dans les modèles d'usinage ou dans l'épaisseur des adhésifs distribués. Dans d'autres applications, telles que le pic et le lieu, l'ondulation de couple et la douceur du mouvement peuvent ne pas être un problème de performance critique. Autrement dit, à moins que la rugosité ne soit suffisamment grave pour provoquer des vibrations ou un bruit audible - surtout si les vibrations excitent les résonances dans d'autres parties du système.

La quantité d'ondulation de couple qu'un moteur produit dépend de deux facteurs principaux: la construction du moteur et sa méthode de contrôle.
Construction de moteur et couple de décongesement

Les moteurs qui utilisent des aimants permanents dans leurs rotors - tels que les moteurs à courant continu sans balais, les moteurs pas à pas et les moteurs AC synchrones - connaissent un phénomène connu sous le nom de colmat ou couple de recou. Le couple de recou (souvent appelé couple de détente dans le contexte des moteurs pas à pas) est causé par l'attraction du rotor et des dents du stator à certaines positions du rotor.

Bien que généralement associée aux «encoches» qui peuvent être ressenties lorsqu'un moteur non alimenté est tourné à la main, le couple de décongeon est également présent lorsque le moteur est alimenté, auquel cas il contribue à l'ondulation du couple du moteur, en particulier pendant le fonctionnement à vitesse lente.

Il existe des moyens d'atténuer le couple de collage et la production de couple inégale qui en résulte - en optimisant le nombre de poteaux et de créneaux magnétiques, et en biaisant ou en façonnant les aimants et les fentes pour créer un chevauchement d'une position détente à la suivante. Et un nouveau type de moteur CC sans balais - le design sans fente ou sans notation - élimine le couple de colmage (bien que non l'ondulation de couple) en utilisant un noyau de stator de la plaie, il n'y a donc pas de dents dans le stator pour créer des forces attrayantes et répulsives périodiques avec les aimants du rotor.
Commutation du moteur et ondulation de couple

Les moteurs AC Sinchrones et les moteurs AC synchrones sont souvent différenciés par la façon dont leurs statistiques sont enroulées et la méthode de commutation qu'ils utilisent. Les moteurs AC synchrones de l'aimant permanent ont des statistiques enroulées sinusoïdalement et utilisent une commutation sinusoïdale. Cela signifie que le courant vers le moteur est contrôlé en continu, donc la sortie de couple reste très constante avec une ondulation à faible couple.

Pour les applications de contrôle de mouvement, les moteurs de l'aimant permanent (PMAC) peuvent utiliser une méthode de contrôle plus avancée connue sous le nom de contrôle orienté sur le terrain (FOC). Avec un contrôle orienté sur le terrain, le courant dans chaque enroulement est mesuré et contrôlé indépendamment, donc l'ondulation de couple est encore réduite. Avec cette méthode, la bande passante de la boucle de commande actuelle et la résolution du dispositif de rétroaction affectent également la qualité de la production de couple et la quantité d'ondulation de couple. Et les algorithmes de conduite de servo avancés peuvent encore réduire, voire éliminer l'ondulation de couple pour des applications extrêmement sensibles.

Contrairement aux moteurs PMAC, les moteurs CC sans balais ont des stators enroulés trapézoïdaux et utilisent généralement une commutation trapézoïdale. Avec la commutation trapézoïdale, trois capteurs de salle fournissent des informations sur la position du rotor tous les 60 degrés électriques. Cela signifie que le courant est appliqué aux enroulements dans une forme d'onde carrée, avec six «étapes» par cycle électrique du moteur. Mais le courant dans les enroulements ne peut pas augmenter (ou baisser) instantanément en raison de l'inductance des enroulements, de sorte que les variations de couple se produisent à chaque étape, ou tous les 60 degrés électriques.

Étant donné que la fréquence de l'ondulation du couple est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, à des vitesses plus élevées, l'inertie du moteur et de la charge peut servir à lisser les effets de ce couple incohérent. Les méthodes mécaniques pour réduire l'ondulation du couple dans les moteurs BLDC comprennent l'augmentation du nombre d'enroulements dans le stator ou le nombre de pôles dans le rotor. Et les moteurs BLDC - comme les moteurs PMAC - peuvent utiliser un contrôle sinusoïdal ou même un contrôle axé sur le terrain pour améliorer la douceur de la production de couple, bien que ces méthodes augmentent le coût et la complexité du système.