Os motores produzem torque e rotação através da interação de campos magnéticos no rotor e no estator. Em um motor ideal — com componentes mecânicos perfeitamente usinados e montados, e campos elétricos que se estabelecem e se dissipam instantaneamente — o torque de saída seria perfeitamente uniforme, sem variações. Mas, no mundo real, diversos fatores causam inconsistências no torque de saída — mesmo que em pequena escala. Essa flutuação periódica no torque de saída de um motor energizado é chamada de ondulação de torque.

Matematicamente, a ondulação de torque é definida como a diferença entre o torque máximo e o torque mínimo produzidos em uma revolução mecânica do motor, dividida pelo torque médio produzido em uma revolução, expressa em porcentagem.

Em aplicações de movimento linear, o principal efeito da ondulação de torque é causar inconsistências no movimento. E como o torque do motor é necessário para acelerar um eixo a uma velocidade específica, a ondulação de torque pode causar ondulação de velocidade, ou movimento "solavancado". Em aplicações como usinagem e dispensação, esse movimento inconsistente pode ter um efeito significativo no processo ou no produto final — como variações visíveis nos padrões de usinagem ou na espessura dos adesivos dispensados. Em outras aplicações, como pick and place, a ondulação de torque e a suavidade do movimento podem não ser um problema crítico de desempenho. Isso, a menos que a irregularidade seja severa o suficiente para causar vibrações ou ruídos audíveis — especialmente se as vibrações provocarem ressonâncias em outras partes do sistema.

A quantidade de ondulação de torque produzida por um motor depende de dois fatores principais: a construção do motor e seu método de controle.
Construção do motor e torque de engate

Motores que utilizam ímãs permanentes em seus rotores — como motores CC sem escovas, motores de passo e motores CA síncronos — experimentam um fenômeno conhecido como cogging, ou torque de cogging. O torque de cogging (frequentemente chamado de torque de retenção no contexto de motores de passo) é causado pela atração entre os dentes do rotor e do estator em determinadas posições do rotor.

Embora normalmente associado aos "entalhes" que podem ser sentidos quando um motor desligado é girado manualmente, o torque de cogging também está presente quando o motor está energizado, caso em que contribui para a ondulação do torque do motor, especialmente durante a operação em baixa velocidade.

Existem maneiras de mitigar o torque de cogging e a produção de torque irregular resultante — otimizando o número de polos magnéticos e ranhuras, e inclinando ou moldando os ímãs e ranhuras para criar sobreposição de uma posição de retenção para a seguinte. E um tipo mais recente de motor CC sem escovas — o design sem ranhuras, ou sem núcleo — elimina o torque de cogging (embora não a ondulação de torque) usando um núcleo de estator enrolado, de modo que não há dentes no estator para criar forças periódicas de atração e repulsão com os ímãs do rotor.
Comutação do motor e ondulação de torque

Os motores CC sem escovas de ímã permanente (BLDC) e os motores CA síncronos são frequentemente diferenciados pela forma como seus estatores são enrolados e pelo método de comutação que utilizam. Os motores CA síncronos de ímã permanente possuem estatores com enrolamento senoidal e utilizam comutação senoidal. Isso significa que a corrente para o motor é controlada continuamente, de modo que o torque de saída permanece muito constante com baixa ondulação de torque.

Para aplicações de controle de movimento, os motores CA de ímã permanente (PMAC) podem utilizar um método de controle mais avançado conhecido como controle orientado ao campo (FOC). Com o controle orientado ao campo, a corrente em cada enrolamento é medida e controlada independentemente, reduzindo ainda mais a ondulação de torque. Nesse método, a largura de banda do laço de controle de corrente e a resolução do dispositivo de realimentação também afetam a qualidade da produção de torque e a quantidade de ondulação de torque. Além disso, algoritmos avançados de servoacionamento podem reduzir ainda mais ou até mesmo eliminar a ondulação de torque para aplicações extremamente sensíveis.

Em contraste com os motores PMAC, os motores CC sem escovas possuem estatores com enrolamento trapezoidal e normalmente utilizam comutação trapezoidal. Com a comutação trapezoidal, três sensores Hall fornecem informações sobre a posição do rotor a cada 60 graus elétricos. Isso significa que a corrente é aplicada aos enrolamentos em uma forma de onda quadrada, com seis "degraus" por ciclo elétrico do motor. Mas a corrente nos enrolamentos não pode subir (ou descer) instantaneamente devido à indutância dos enrolamentos, portanto, as variações de torque ocorrem a cada degrau, ou a cada 60 graus elétricos.

Como a frequência da ondulação de torque é proporcional à velocidade de rotação do motor, em velocidades mais altas, a inércia do motor e da carga pode suavizar os efeitos desse torque inconsistente. Métodos mecânicos para reduzir a ondulação de torque em motores BLDC incluem o aumento do número de enrolamentos no estator ou do número de polos no rotor. E os motores BLDC — assim como os motores PMAC — podem usar controle senoidal ou mesmo controle orientado a campo para melhorar a suavidade da produção de torque, embora esses métodos aumentem o custo e a complexidade do sistema.