Queste 3 caratteristiche sono fondamentali nel dimensionamento di un motore per qualsiasi applicazione in campo militare, industriale o di altro tipo. In un momento e in un’epoca in cui tutto sembra diventare più piccolo e compatto, vogliamo che i nostri strumenti occupino meno spazio, senza tuttavia pregiudicarne le prestazioni. Prendiamo le auto ad esempio. Quando si acquista un’auto sportiva, si cercano caratteristiche come alta velocità, accelerazione rapida, baricentro basso, carrozzeria compatta, ecc. Sono tutti aspetti che è lecito ricercare in un’auto sportiva. Tuttavia, se qualcuno dicesse: “Ho bisogno di un’auto sportiva a due porte con una velocità massima di 250 km/ora ma devo anche trainare il mio rimorchio da 5 tonnellate”, avremmo un problema. Lo stesso principio vale anche per i motori. Proprio come le macchine, solitamente i motori più piccoli raggiungono velocità molto superiori rispetto ai motori più grandi. Tuttavia i motori più grandi sono quelli che trainano i rimorchi da 5 tonnellate o, nel nostro caso, che esercitano una coppia maggiore.
Sto parlando della potenza in uscita che è influenzata principalmente dalla coppia e dalla velocità. La potenza in uscita di un motore viene misurata in Watt ed equivale alla coppia in Newton metri moltiplicata per la velocità angolare in radianti al secondo (Pout = τ * ω). È molto difficile dimensionare un motore unicamente sulla base di un valore di potenza. Ad esempio, utilizzando la precedente equazione insieme alla proprietà commutativa, 1 Nm moltiplicato per 1000 rad/s è pari a 1000 Watt, ma lo stesso risultato si ottiene con 1000 Nm moltiplicati per 1 rad/s. Tuttavia questi motori sono molto diversi in termini di dimensioni. Pertanto, le informazioni più importanti di cui disporre quando si dimensiona un motore sono la coppia e la velocità. Le dimensioni di un motore si basano su queste informazioni perché determineranno la grandezza necessaria del motore in questione.
In linea generale, vorrei basarmi sul rapporto mostrato nel grafico che segue.
L’aumento della lunghezza del motore è direttamente proporzionale alla capacità di coppia. Sebbene possa sembrare un aspetto positivo, l’aumento del diametro del motore incrementa la capacità di coppia in funzione del rapporto di aumento del diametro al quadrato. Ma come già detto in precedenza, l’aumento delle dimensioni riduce la velocità raggiungibile, per cui vi sono dei compromessi da tenere in considerazione in base alle esigenze dell’applicazione.
Quindi, come influisce il peso in questo contesto? Potrei dirvi che si può ricorrere a materiali più leggeri o che si può eliminare il “grasso” in eccesso, ma alla fine il tutto si riduce a un concetto: se si aumentano le dimensioni, si aumenta il peso e se si riducono le dimensioni, si riduce il peso. Quindi riassumendo, la coppia influisce sulla velocità, che influisce sulla potenza: la potenza influisce invece sulle dimensioni che a loro volta influiscono sul peso. È semplice, vero?