Двигатели создают крутящий момент и вращение за счёт взаимодействия магнитных полей в роторе и статоре. В идеальном двигателе — с идеально обработанными и собранными механическими компонентами и электрическими полями, которые возникают и исчезают мгновенно — выходной крутящий момент был бы идеально плавным, без колебаний. Но в реальном мире существует множество факторов, которые приводят к нестабильности выходного крутящего момента, пусть даже и незначительной. Эти периодические колебания выходного крутящего момента включённого двигателя называются пульсациями крутящего момента.

Математически пульсация крутящего момента определяется как разница между максимальным и минимальным крутящим моментом, создаваемым за один механический оборот двигателя, деленная на средний крутящий момент, создаваемый за один оборот, выраженная в процентах.

В системах линейного перемещения основной эффект пульсации крутящего момента заключается в том, что она приводит к неравномерности движения. Поскольку для ускорения оси до заданной скорости требуется крутящий момент двигателя, пульсация крутящего момента может вызвать пульсацию скорости или «рывки» движения. В таких приложениях, как механическая обработка и дозирование, эта неравномерность движения может существенно повлиять на процесс или конечный продукт, например, вызвав видимые отклонения в схемах обработки или толщине наносимого клея. В других приложениях, таких как перекладывание, пульсация крутящего момента и плавность движения могут не быть критически важным фактором производительности. То есть, если только неровность не настолько значительна, чтобы вызывать вибрации или слышимый шум, особенно если вибрации вызывают резонанс в других частях системы.

Величина пульсаций крутящего момента, создаваемых двигателем, зависит от двух основных факторов: конструкции двигателя и метода его управления.
Конструкция двигателя и зубцовый момент

В двигателях с постоянными магнитами в роторах, таких как бесщёточные двигатели постоянного тока, шаговые двигатели и синхронные двигатели переменного тока, возникает явление, известное как зубцовый момент. Зубцовый момент (часто называемый фиксирующим моментом в контексте шаговых двигателей) возникает из-за притяжения зубцов ротора и статора в определённых положениях ротора.

Хотя зубцовый момент обычно ассоциируется с «зазубринами», которые можно почувствовать при вращении двигателя без питания вручную, он присутствует и при подаче питания на двигатель. В этом случае он способствует пульсации крутящего момента двигателя, особенно при работе на низкой скорости.

Существуют способы уменьшить зубцовый момент и возникающую из-за него неравномерность крутящего момента — оптимизируя количество магнитных полюсов и пазов, а также наклоняя или придавая форму магнитам и пазам для перекрытия от одного фиксированного положения к другому. Более новый тип бесщёточного двигателя постоянного тока — конструкция без пазов (или без сердечника) — устраняет зубцовый момент (но не пульсацию момента) благодаря использованию обмотки статора, что исключает зубцы в статоре, создающие периодические силы притяжения и отталкивания с магнитами ротора.
Коммутация двигателя и пульсация крутящего момента

Бесщёточные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (BLDC) и синхронные двигатели переменного тока часто различаются по способу обмотки статора и используемому методу коммутации. Синхронные двигатели переменного тока с постоянными магнитами имеют статоры с синусоидальной обмоткой и используют синусоидальную коммутацию. Это означает, что ток двигателя непрерывно контролируется, поэтому выходной крутящий момент остаётся очень постоянным с низкими пульсациями.

Для управления движением двигатели переменного тока с постоянными магнитами (PMAC) могут использовать более совершенный метод управления, известный как управление с ориентацией по полю (FOC). При управлении с ориентацией по полю ток в каждой обмотке измеряется и регулируется независимо, что ещё больше снижает пульсации крутящего момента. При этом методе полоса пропускания контура управления током и разрешение устройства обратной связи также влияют на качество создания крутящего момента и величину пульсаций. А усовершенствованные алгоритмы сервопривода могут дополнительно снизить или даже полностью устранить пульсации крутящего момента в высокочувствительных приложениях.

В отличие от двигателей постоянного тока с переменным током (PMAC), бесщёточные двигатели постоянного тока имеют статоры с трапециевидной обмоткой и, как правило, используют трапециевидную коммутацию. При трапециевидной коммутации три датчика Холла предоставляют информацию о положении ротора каждые 60 электрических градусов. Это означает, что ток поступает на обмотки в форме прямоугольного импульса, с шестью «шагами» на один электрический цикл двигателя. Однако ток в обмотках не может увеличиваться (или уменьшаться) мгновенно из-за индуктивности обмоток, поэтому изменение крутящего момента происходит на каждом шаге, или каждые 60 электрических градусов.

Поскольку частота пульсаций крутящего момента пропорциональна частоте вращения двигателя, на более высоких скоростях инерция двигателя и нагрузки может сглаживать влияние этого неравномерного крутящего момента. Механические методы снижения пульсаций крутящего момента в бесщёточных двигателях постоянного тока включают увеличение числа обмоток статора или числа полюсов ротора. Бесщёточные двигатели постоянного тока, как и двигатели переменного тока с постоянными магнитами (PMAC), могут использовать синусоидальное управление или даже управление полем для повышения плавности создания крутящего момента, хотя эти методы увеличивают стоимость и сложность системы.