Двигуни створюють крутний момент і обертання завдяки взаємодії магнітних полів у роторі та статорі.В ідеальному двигуні — з ідеально обробленими та зібраними механічними компонентами та електричними полями, які миттєво формуються та згасають — вихідний крутний момент буде ідеально плавним, без змін.Але в реальному світі існує цілий ряд факторів, які спричиняють нестабільність вихідного крутного моменту — навіть незначну.Це періодичне коливання вихідного крутного моменту двигуна під напругою називається пульсацією крутного моменту.

Математично пульсація крутного моменту визначається як різниця між максимальним і мінімальним крутним моментом, створеним за один механічний оберт двигуна, поділена на середній крутний момент, створений за один оберт, виражений у відсотках.

У додатках лінійного руху головний ефект пульсації крутного моменту полягає в тому, що він викликає неузгодженість руху.А оскільки крутний момент двигуна потрібен для прискорення осі до заданої швидкості, пульсація крутного моменту може спричинити пульсацію швидкості або «ривковий» рух.У таких сферах застосування, як механічна обробка та дозування, цей непослідовний рух може мати значний вплив на процес або кінцевий продукт, наприклад, видимі варіації в шаблонах обробки або товщині розподілених клеїв.В інших застосуваннях, таких як підбір і розміщення, коливання крутного моменту та плавність руху можуть не бути критичною проблемою продуктивності.Тобто, якщо шорсткість не є достатньо сильною, щоб викликати вібрацію або чутний шум, особливо якщо вібрація викликає резонанс в інших частинах системи.

Величина пульсацій крутного моменту, яку створює двигун, залежить від двох основних факторів: конструкції двигуна та методу його керування.
Конструкція двигуна та крутний момент

Двигуни, ротори яких використовують постійні магніти, як-от безщіточні двигуни постійного струму, крокові двигуни та синхронні двигуни змінного струму, стикаються з явищем, відомим як зачеплення або крутний момент.Зубчастий момент (часто званий фіксуючим моментом у контексті крокових двигунів) спричинений притяганням ротора та зубів статора в певних положеннях ротора.

Хоча це зазвичай пов’язано з «виїмками», які можна відчути, коли непрацюючий двигун повертається вручну, зубчастий момент також присутній, коли двигун працює, і в цьому випадку він сприяє пульсаціям крутного моменту двигуна, особливо під час роботи на низькій швидкості.

Існують способи пом’якшити крутний момент зубчастого колеса та нерівномірний крутний момент, який виникає внаслідок цього — шляхом оптимізації кількості магнітних полюсів і пазів, а також шляхом перекосу або формування магнітів і пазів для створення перекриття від одного положення фіксатора до іншого.А новий тип безщіткового двигуна постійного струму — конструкція без щілин, або без сердечника — усуває крутний момент (хоча і не пульсації крутного моменту) завдяки використанню намотаного сердечника статора, тому в статорі немає зубів, які б створювали періодичні сили притягання та відштовхування. з магнітами ротора.
Комутація двигуна та пульсації крутного моменту

Безщіточні двигуни постійного струму з постійними магнітами (BLDC) і синхронні двигуни змінного струму часто відрізняються за способом намотування їхніх статорів і методом комутації, який вони використовують.Синхронні двигуни змінного струму з постійними магнітами мають синусоїдальний статор і використовують синусоїдну комутацію.Це означає, що струм до двигуна постійно контролюється, тому вихідний крутний момент залишається дуже постійним із низькими пульсаціями крутного моменту.

Для програм керування рухом двигуни змінного струму з постійними магнітами (PMAC) можуть використовувати більш просунутий метод керування, відомий як керування, орієнтоване на поле (FOC).З орієнтованим на поле керуванням струм у кожній обмотці вимірюється та контролюється незалежно, тому пульсації крутного моменту ще більше зменшуються.За допомогою цього методу пропускна здатність контуру керування струмом і роздільна здатність пристрою зворотного зв’язку також впливають на якість створення крутного моменту та величину пульсацій крутного моменту.А розширені алгоритми сервоприводу можуть ще більше зменшити або навіть усунути пульсації крутного моменту для надзвичайно чутливих застосувань.

На відміну від двигунів PMAC, безщіточні двигуни постійного струму мають трапецієподібні статори та зазвичай використовують трапецієподібну комутацію.При трапецієподібній комутації три датчики Холла надають інформацію про положення ротора кожні 60 електричних градусів.Це означає, що струм подається на обмотки у формі прямокутного хвилі з шістьма «кроками» на електричний цикл двигуна.Але струм в обмотках не може миттєво зрости (або впасти) через індуктивність обмоток, тому зміни крутного моменту відбуваються на кожному кроці або кожні 60 електричних градусів.

Оскільки частота пульсацій крутного моменту пропорційна швидкості обертання двигуна, на вищих швидкостях інерція двигуна та навантаження може служити для згладжування впливу цього непостійного крутного моменту.Механічні методи зменшення пульсацій крутного моменту в двигунах BLDC включають збільшення кількості обмоток у статорі або кількості полюсів у роторі.Двигуни BLDC, як і двигуни PMAC, можуть використовувати синусоїдальне керування або навіть орієнтоване на поле керування для покращення плавності створення крутного моменту, хоча ці методи збільшують вартість і складність системи.