모터는 회전자와 고정자의 자기장의 상호작용을 통해 토크와 회전을 생성합니다. 완벽하게 가공되고 조립된 기계 구성 요소와 순간적으로 형성되고 소멸되는 전기장을 갖춘 이상적인 모터에서는 토크 출력이 아무런 변화 없이 완벽하게 매끄러워집니다. 그러나 현실 세계에는 토크 출력이 아주 작은 양이라도 일관되지 않게 만드는 다양한 요인이 있습니다. 전류가 흐르는 모터의 출력 토크가 주기적으로 변동하는 것을 토크 리플이라고 합니다.

수학적으로 토크 리플은 모터의 기계적 1회전 동안 생성된 최대 토크와 최소 토크 간의 차이를 1회전 동안 생성된 평균 토크로 나눈 값으로 정의되며 백분율로 표시됩니다.

선형 모션 응용 분야에서 토크 리플의 주요 효과는 모션이 일관되지 않게 한다는 것입니다. 그리고 축을 지정된 속도로 가속하려면 모터 토크가 필요하기 때문에 토크 리플로 인해 속도 리플 또는 "저키" 동작이 발생할 수 있습니다. 가공 및 디스펜싱과 같은 응용 분야에서 이러한 일관되지 않은 동작은 가공 패턴이나 디스펜싱된 접착제의 두께에 눈에 띄는 변화 등 공정이나 최종 제품에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 픽 앤 플레이스(Pick and Place)와 같은 다른 애플리케이션에서는 토크 리플과 모션의 부드러움이 중요한 성능 문제가 아닐 수도 있습니다. 즉, 거칠기가 진동이나 가청 소음을 유발할 만큼 심각하지 않은 경우, 특히 진동이 시스템의 다른 부분에서 공진을 일으키는 경우에는 더욱 그렇습니다.

모터가 생성하는 토크 리플의 양은 모터의 구성과 제어 방법이라는 두 가지 주요 요소에 따라 달라집니다.
모터 구성 및 코깅 토크

브러시리스 DC 모터, 스테퍼 모터, 동기식 AC 모터 등 회전자에 영구 자석을 사용하는 모터에서는 코깅 또는 코깅 토크라는 현상이 발생합니다. 코깅 토크(스테퍼 모터에서는 디텐트 토크라고도 함)는 특정 회전자 위치에서 회전자와 고정자 톱니의 인력으로 인해 발생합니다.

일반적으로 전원이 공급되지 않는 모터를 손으로 돌릴 때 느낄 수 있는 "노치"와 관련되어 있지만, 모터에 전원이 공급될 때 코깅 토크도 존재하며, 이 경우 특히 저속 작동 중에 모터의 토크 리플에 영향을 미칩니다.

코깅 토크와 이로 인해 발생하는 고르지 않은 토크 생성을 완화하는 방법이 있습니다. 즉, 자극과 슬롯의 수를 최적화하고 자석과 슬롯을 기울이거나 모양을 만들어 한 멈춤쇠 위치에서 다음 멈춤쇠 위치까지 겹치는 방식을 사용하는 것입니다. 그리고 최신 유형의 브러시리스 DC 모터(슬롯리스 또는 코어리스 설계)는 권선형 고정자 코어를 사용하여 코깅 토크(토크 리플은 아님)를 없애므로 고정자에 주기적인 흡인력과 반발력을 생성하는 톱니가 없습니다. 로터 자석으로.
모터 정류 및 토크 리플

영구 자석 브러시리스 DC(BLDC) 및 동기식 AC 모터는 고정자가 감겨지는 방식과 사용하는 정류 방법에 따라 구별되는 경우가 많습니다. 영구 자석 동기 AC 모터는 정현파로 감긴 고정자를 가지며 정현파 정류를 사용합니다. 이는 모터에 대한 전류가 지속적으로 제어되므로 토크 출력이 낮은 토크 리플로 매우 일정하게 유지된다는 것을 의미합니다.

모션 제어 애플리케이션의 경우 PMAC(영구 자석 AC) 모터는 FOC(자속 기준 제어)라는 고급 제어 방법을 사용할 수 있습니다. 자속 기준 제어를 사용하면 각 권선의 전류가 독립적으로 측정 및 제어되므로 토크 리플이 더욱 감소됩니다. 이 방법을 사용하면 전류 제어 루프의 대역폭과 피드백 장치의 분해능도 토크 생성 품질과 토크 리플 양에 영향을 미칩니다. 또한 고급 서보 드라이브 알고리즘은 극도로 민감한 응용 분야의 토크 리플을 더욱 줄이거나 제거할 수 있습니다.

PMAC 모터와 달리 브러시리스 DC 모터는 사다리꼴로 감긴 고정자를 가지며 일반적으로 사다리꼴 정류를 사용합니다. 사다리꼴 정류의 경우 3개의 홀 센서가 60도마다 회전자 위치에 대한 정보를 제공합니다. 이는 모터의 전기 주기당 6단계로 전류가 구형파로 권선에 적용된다는 의미입니다. 그러나 권선의 전류는 권선의 인덕턴스로 인해 순간적으로 상승(또는 하강)할 수 없으므로 각 단계 또는 전기적 60도마다 토크 변화가 발생합니다.

토크 리플의 주파수는 모터의 회전 속도에 비례하기 때문에 더 높은 속도에서는 모터와 부하 관성이 일관되지 않은 토크의 영향을 완화하는 역할을 할 수 있습니다. BLDC 모터의 토크 리플을 줄이는 기계적 방법에는 고정자의 권선 수 또는 회전자의 극 수를 늘리는 것이 포함됩니다. 그리고 PMAC 모터와 같은 BLDC 모터는 정현파 제어 또는 자속 기준 제어를 사용하여 토크 생성의 부드러움을 향상시킬 수 있지만 이러한 방법은 시스템 비용과 복잡성을 증가시킵니다.