I motori generano coppia e rotazione attraverso l'interazione dei campi magnetici nel rotore e nello statore. In un motore ideale, con componenti meccanici perfettamente lavorati e assemblati e campi elettrici che si generano e decadono istantaneamente, la coppia erogata sarebbe perfettamente uniforme, senza variazioni. Ma nel mondo reale, diversi fattori causano un'erogazione di coppia incoerente, anche se di entità minima. Questa fluttuazione periodica della coppia erogata da un motore sotto tensione è definita ondulazione di coppia.

Matematicamente, l'ondulazione di coppia è definita come la differenza tra la coppia massima e minima prodotta in una rivoluzione meccanica del motore, divisa per la coppia media prodotta in una rivoluzione, espressa in percentuale.

Nelle applicazioni di movimento lineare, l'effetto principale dell'ondulazione di coppia è la sua incoerenza del movimento. E poiché è necessaria la coppia del motore per accelerare un asse a una velocità specificata, l'ondulazione di coppia può causare un'ondulazione di velocità, o un movimento "a scatti". In applicazioni come la lavorazione meccanica e la dosatura, questo movimento incoerente può avere un effetto significativo sul processo o sul prodotto finale, ad esempio con variazioni visibili negli schemi di lavorazione o nello spessore degli adesivi erogati. In altre applicazioni, come il pick and place, l'ondulazione di coppia e la fluidità del movimento potrebbero non rappresentare un problema critico in termini di prestazioni. A meno che la rugosità non sia sufficientemente elevata da causare vibrazioni o rumori udibili, soprattutto se le vibrazioni eccitano risonanze in altre parti del sistema.

L'entità dell'ondulazione di coppia prodotta da un motore dipende da due fattori principali: la struttura del motore e il suo metodo di controllo.
Costruzione del motore e coppia di attrito

I motori che utilizzano magneti permanenti nei loro rotori, come i motori DC brushless, i motori passo-passo e i motori AC sincroni, subiscono un fenomeno noto come cogging, o coppia di cogging. La coppia di cogging (spesso chiamata coppia di arresto nel contesto dei motori passo-passo) è causata dall'attrazione tra il rotore e i denti dello statore in determinate posizioni del rotore.

Sebbene in genere sia associata alle "tacche" che si possono avvertire quando un motore non alimentato viene girato a mano, la coppia di attrito è presente anche quando il motore è alimentato, nel qual caso contribuisce all'ondulazione di coppia del motore, in particolare durante il funzionamento a bassa velocità.

Esistono modi per mitigare la coppia di cogging e la conseguente produzione di coppia irregolare: ottimizzando il numero di poli magnetici e slot, e inclinando o modellando i magneti e gli slot per creare una sovrapposizione tra una posizione di arresto e l'altra. Un nuovo tipo di motore DC brushless, il modello slotless o coreless, elimina la coppia di cogging (ma non l'ondulazione di coppia) utilizzando un nucleo statorico avvolto, in modo che non vi siano denti nello statore che possano creare forze attrattive e repulsive periodiche con i magneti del rotore.
Commutazione del motore e ondulazione di coppia

I motori DC brushless a magneti permanenti (BLDC) e i motori AC sincroni si differenziano spesso per il modo in cui sono avvolti i loro statori e per il metodo di commutazione utilizzato. I motori AC sincroni a magneti permanenti hanno statori avvolti sinusoidalmente e utilizzano la commutazione sinusoidale. Ciò significa che la corrente al motore è controllata in modo continuo, quindi la coppia in uscita rimane molto costante con un basso ripple di coppia.

Per le applicazioni di controllo del movimento, i motori CA a magneti permanenti (PMAC) possono utilizzare un metodo di controllo più avanzato noto come controllo a orientamento di campo (FOC). Con il controllo a orientamento di campo, la corrente in ciascun avvolgimento viene misurata e controllata in modo indipendente, riducendo ulteriormente l'ondulazione di coppia. Con questo metodo, anche la larghezza di banda del circuito di controllo della corrente e la risoluzione del dispositivo di retroazione influiscono sulla qualità della produzione di coppia e sull'entità dell'ondulazione di coppia. Inoltre, algoritmi avanzati per servoazionamenti possono ridurre ulteriormente o addirittura eliminare l'ondulazione di coppia per applicazioni estremamente sensibili.

A differenza dei motori PMAC, i motori DC brushless hanno statori avvolti trapezoidalmente e utilizzano tipicamente la commutazione trapezoidale. Con la commutazione trapezoidale, tre sensori Hall forniscono informazioni sulla posizione del rotore ogni 60 gradi elettrici. Ciò significa che la corrente viene applicata agli avvolgimenti in una forma d'onda quadra, con sei "passi" per ciclo elettrico del motore. Tuttavia, la corrente negli avvolgimenti non può aumentare (o diminuire) istantaneamente a causa dell'induttanza degli avvolgimenti, quindi si verificano variazioni di coppia a ogni passo, ovvero ogni 60 gradi elettrici.

Poiché la frequenza dell'ondulazione di coppia è proporzionale alla velocità di rotazione del motore, a velocità più elevate l'inerzia del motore e del carico può contribuire a smussare gli effetti di questa coppia non uniforme. I metodi meccanici per ridurre l'ondulazione di coppia nei motori BLDC includono l'aumento del numero di avvolgimenti nello statore o del numero di poli nel rotore. I motori BLDC, come i motori PMAC, possono utilizzare il controllo sinusoidale o persino il controllo a orientamento di campo per migliorare la fluidità della produzione di coppia, sebbene questi metodi aumentino i costi e la complessità del sistema.