扭矩越大的电机，体积越大。你知道为什么吗？让我们从理论上分析一下。
Torque and motor volume.
在一个电机中，转子线圈的方向是轴向的，所以电流(current)的方向是轴向的(axial)。
电机内的磁场（磁通量Flux）方向，和电流方向垂直，是径向的。（Flux direction is radial）。
从工程设计的角度讲，一个电机的类型和尺寸，这样的基本条件会影响电机的性能。进入电机内部，影响电机工作的关键参数是磁负荷（magnetic loading）和电符合（electric loading）。这样的参数不会给用户知道，但这两个参数再加上电机尺寸，共同决定了电机可以提供的扭矩。
解释一下loading的含义：
Electric Loading (电负荷)：
指电机绕组中的电流负荷，即沿电枢表面单位周长上的安培导体数，单位为 A/m。
比如电机转子表面的10cm周长中，包含了100根导线，每根导线通过电流2A，则电负荷为 100*2/0.1 = 2000A/m。
Magnetic Loading (磁负荷)：
指电机气隙中的磁通密度水平，即空载时沿气隙表面的平均磁通密度，单位为 T（特斯拉）。
现在让我们来分别分析一下这三个因素。
1，Specific loadings
我们用B̅表示径向的平均磁场强度（flux density）的平均值，这个也就是magnetic loading。这个是转子表面和定子中间空隙的磁通密度。
我们用A̅表示转子轴向线圈的表面周长的每米电流，也就是electric loading。
从转子角度讲，影响这两个参数的因素，主要是使用的导磁材料和导电材料，还有线圈发热需要的散热系统。
导磁材料一般是铁芯，导电线圈一般是铜。
关于平均磁场强度，对于大部分电机的钢芯，上限值差不多，所以不同的电机区别不大。但平均电流差异很大，这取决于冷却系统。
电流经过铜线产生热量，当温度过高时，就会损毁线圈铜线表面的绝缘层。所以冷却系统越高效，就能允许更大的电流通过。
所以，内部带风扇的电机的线圈就可以通过更大的电流。
这也是为什么线圈铜线表面用一层绝缘漆包裹，而不是通过空气绝缘的裸线。这层绝缘漆不仅给导线提供了一定机械刚性，还提供了非常好的热传导路径，线圈接触转子直接将热量传给转子。
这时电机大的好处就显现出来了，体积越大的电机，散热能力越强，所以允许通过的电流会更大一些。
总结一下，不同种类的电机的平均磁场强度和平均电流，在特定尺寸和冷却系统正常的情况下，这两个负载值其实是差不多的。也就是说，尺寸相似的电机，都具有大致相似的扭矩能力，这个我们下一步继续说明。
2，Torque and rotor volume
首先考虑转子表面的宽度为w，长度为L的面积，来计算产生的相应力矩。
使用公式：BIL。通电导体在正交方向磁场中收到的切向力。
总的轴向电流为 wA̅，所以线圈受力为：B̅ * wA̅ * L.
表面积为wL，所以单位面积的受力为：B̅ * A̅。
也就是两个平均负载的乘积表示了转子表面上的平均切向应力。
为了获得总的切向应力，需要乘以转子的曲面面积，为了获得总扭矩，再将力乘以转子的半径。
因此，一个直径为D，长度为L的占族，总的力矩计算公式为：
T = (B̅A̅) * (πDL) * (D/2) = (π/2) (B̅A̅) D2L
在这个公式中，D2L是和转子的体积成正比的，所以说对于给定的磁负荷和电负荷，电机产生的力矩是和尺寸成正比的。
至于选取长一些细一些的电机，还是短一些肥一些的电机，取决于你。
另外还需要说明的是，我们上面讨论的都是转子的尺寸，而一般的讲，即使是不同的电机类型，电机的整体尺寸和转子尺寸是紧密相关的。
所以就认为电机的整体尺寸大小决定了所能产生的最大力矩。
