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 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 nei modelli 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 per le prestazioni. A meno che la rugosità non sia sufficientemente elevata da causare vibrazioni o rumore udibile, 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 CC brushless, i motori passo-passo e i motori CA sincroni, sono soggetti a un fenomeno noto come cogging, o coppia di cogging. La coppia di cogging (spesso definita 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 solitamente associata alle "tacche" che si possono avvertire quando un motore non alimentato viene girato a mano, la coppia di ingranaggio è presente anche quando il motore è alimentato, nel qual caso contribuisce all'ondulazione di coppia del motore, soprattutto durante il funzionamento a bassa velocità.

Esistono modi per mitigare la coppia di cogging e la produzione di coppia irregolare che ne deriva: ottimizzando il numero di poli magnetici e slot, e inclinando o modellando i magneti e gli slot per creare una sovrapposizione da una posizione di arresto all'altra. E un nuovo tipo di motore CC brushless, il design slotless o coreless, elimina la coppia di cogging (anche se non l'ondulazione di coppia) utilizzando un nucleo statorico avvolto, in modo che non ci siano denti nello statore che creino forze attrattive e repulsive periodiche con i magneti del rotore.
Commutazione del motore e ondulazione di coppia

I motori brushless DC (BLDC) a magneti permanenti e i motori sincroni a corrente alternata (CA) si differenziano spesso per il modo in cui sono avvolti i loro statori e per il metodo di commutazione utilizzato. I motori sincroni a corrente alternata 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 di servoazionamento 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 incoerente. 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.