Os motores produzem torque e rotação através da interação de campos magnéticos no rotor e no estator. Em um motor ideal - com componentes mecânicos que são perfeitamente usinados e montados e campos elétricos que constroem e decaem instantaneamente - a saída de torque seria perfeitamente suave, sem variações. Mas no mundo real, há uma variedade de fatores que fazem com que a produção de torque seja inconsistente - mesmo que apenas por uma pequena quantidade. Essa flutuação periódica no torque de saída de um motor energizada é chamado de ondulação de torque.

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

Em aplicações de movimento linear, o principal efeito da onda de torque é que ele faz com que o movimento seja inconsistente. E como o torque do motor é necessário para acelerar um eixo a uma velocidade especificada, a ondulação de torque pode causar a ondulação da velocidade ou o movimento "brusco". Em aplicações como usinagem e distribuição, 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 onda de torque e a suavidade do movimento podem não ser um problema crítico de desempenho. Ou seja, a menos que a rugosidade seja grave o suficiente para causar vibrações ou ruído audível - especialmente se as vibrações excitarem ressonâncias em outras partes do sistema.

A quantidade de torque ondulante que um motor produz depende de dois fatores principais: a construção do motor e seu método de controle.
Construção do motor e torque de engrenagem

Os motores que usam ímãs permanentes em seus rotores - como motores CC sem escova, motores de passo e motores CA síncronos - experimentam um fenômeno conhecido como engrenagem ou torque de engrenagem. O torque de engrenagem (geralmente referido como torque de detenção no contexto de motores de passo) é causado pela atração do rotor e dos dentes do estator em determinadas posições do rotor.

Embora tipicamente associado aos "entalhes" que podem ser sentidos quando um motor sem energia é girado à mão, o torque de engrenagem também está presente quando o motor é alimentado; nesse caso, contribui para a ondulação do torque do motor, especialmente durante a operação de velocidade lenta.

Existem maneiras de mitigar o torque de engrenagem e a produção de torque irregular que resulta nela - otimizando o número de pólos e slots magnéticos e distorcendo ou moldando os ímãs e os slots para criar sobreposição de uma posição de detenção para a seguinte. E um tipo mais recente de motor DC sem escova - o design sem slot ou sem coro - acaba com o torque de engrenagem (embora não torque a ondulação) usando um núcleo do estator de feridas, para que não haja dentes no estator para criar forças periódicas atraentes e repulsivas com os ímãs do rotor.
Comutação de motor e onda de torque

Os motores CC permanentes e sem escova (BLDC) e os motores CA síncronos são frequentemente diferenciados pela maneira como seus estatores são enrolados e o método de comutação que eles usam. Os motores CA síncronos de ímã permanente têm estatores sinusoidalmente enrolados e usam comutação sinusoidal. Isso significa que a corrente para o motor é controlada continuamente; portanto, a saída de torque permanece muito constante com a ondulação de baixo torque.

Para aplicações de controle de movimento, os motores permanentes de ímã AC (PMAC) podem usar um método de controle mais avançado conhecido como controle orientado para o campo (FOC). Com o controle orientado ao campo, a corrente em cada enrolamento é medida e controlada de forma independente, portanto, a ondulação de torque é reduzida ainda mais. Com esse método, a largura de banda do loop de controle atual e a resolução do dispositivo de feedback também afetam a qualidade da produção de torque e a quantidade de ondulação de torque. E os algoritmos avançados de acionamento por servo podem reduzir ainda mais ou até eliminar a ondulação de torque para aplicações extremamente sensíveis.

Em contraste com os motores PMAC, os motores DC sem escova têm estatores de trapezoidalmente enrolados e normalmente usam comutação trapezoidal. Com a comutação trapezoidal, três sensores de salão 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 "etapas" por ciclo elétrico do motor. Mas a corrente nos enrolamentos não pode subir (ou cair) instantaneamente devido à indutância dos enrolamentos, portanto, as variações de torque ocorrem em cada etapa ou a cada 60 graus elétricos.

Como a frequência da onda de torque é proporcional à velocidade de rotação do motor, a velocidades mais altas, o motor e a inércia de carga podem servir para suavizar os efeitos desse torque inconsistente. Os métodos mecânicos para reduzir a ondulação de torque nos motores BLDC incluem aumentar o número de enrolamentos no estator ou o número de pólos no rotor. E motores BLDC-como os motores PMAC-podem usar controle sinusoidal ou mesmo controle orientado para o campo para melhorar a suavidade da produção de torque, embora esses métodos aumentem o custo e a complexidade do sistema.