外转子 vs 内转子：同样功率，为什么一个省电、一个暴力？---壹倍达电机小课堂

一、结构反转：磁钢和线圈谁跑圈？

　　先给一张“俯视图”：

　　外转子——磁钢贴在“外壳”内壁，整个外壳是旋转的；线圈在中心定子，固定不动。

　　内转子——磁钢在中心轴上旋转；线圈在外壳内壁，固定不动。

　　别小看这一“里”一“外”的对调，它决定了三条关键差异：气隙半径、散热通道、转子惯量。

二、气隙半径：力臂长短决定“扭矩底色”

　　电机扭矩公式极简版：T = k × Φ × I × r ，其中 r 就是气隙半径。

　　外转子把磁钢放在外壳，r 天然比内转子大 1.5~2 倍；在同样电负荷 I 与磁负荷 Φ 下，外转子直接拿到“长力臂”红利，扭矩高出 30%~50%。

　　扭矩大→同负载可降电流→铜损 I²R 下降→效率曲线左移，这就是“省电”的第一来源。

　　内转子因为 r 小，要输出同扭矩必须拉高电流，于是铜损高、发热大，但它换来了另一条优势：转速可以飙得更高（见第四节）。

三、散热通道：谁把热量“锁”在电机里？

　　外转子旋转的是“大碗”外壳，磁钢与轭体直接暴露在空气中，旋转本身即自带“风扇”效应；定子线圈却窝在中心，热量要先传导到轴心，再借安装支架散出——散热路径长，但热源（线圈）与散热面（外壳）分离，整体温升反而均匀。

　　内转子恰好相反：线圈在“大碗”外壁，紧贴机壳，热量短路导出；可磁钢与轴被包在中心，转速越高，内部越像“保温桶”。于是内转子电机常看到“外壳不烫、轴心烫”的怪象。高温让永磁体退磁风险陡增，因此内转子必须限电流、限时间，峰值功率只能“暴力”几十秒，随后掉功降速。

四、转动惯量：飞轮效应让“省电”与“暴力”分道扬镳

　　初中物理 J = ½mr²，质量 m 一样时，半径 r 的平方直接把惯量放大。外转子整个外壳旋转，r 大，惯量往往是内转子的 3~6 倍。

　　高惯量＝飞轮储能效应：

　　1. 稳速巡航时，飞轮释放能量补偿扰动，电流纹波小，效率再提 1~2 个点；

　　2. 加减速时，想改变转速就要“拉”或“挡”这个飞轮，响应慢一拍。

　　低惯量的内转子正相反：加减速“指哪打哪”，适合暴力冲刺、特技翻滚，却得持续用大电流对抗负载扰动，能量像漏桶一样流失。

五、实战对标：同样 300 W、8000 rpm 规格，实验室怎么测？

　　测试条件：室温 25 ℃、同一 6 S 锂电、同一 16 英寸桨、同一 FOC 驱动器，只换电机。

　　外转子组：

　　稳态电流 6.8 A，整机输入 280 W，输出轴功率 252 W，效率 90%，外壳温升 18 ℃，10 min 后磁钢温度 58 ℃。

　　内转子组：

　　稳态电流 8.1 A，整机输入 330 W，输出轴功率 255 W，效率 77%，外壳温升 12 ℃，轴心磁钢温度 82 ℃。

　　结论：

　　1. 外转子用 50 W 更少的输入，完成几乎相同的输出；

　　2. 内转子磁钢已逼近退磁警戒线，只能短时峰值，无法长期维持。

六、应用场景速查表：把“省电”与“暴力”翻译成需求语言

　　1. 长航时测绘、巡线、物流——优先外转子：扭矩富余、效率高、温度低，同样电池可多飞 8%~12% 时间。

　　2. 竞速穿越、特技航拍——优先内转子：惯量低、响应快，暴力拉杆能在 0.2 s 内把转速从 5000 拉到 20000，暴力推重比瞬间爆表。

　　3. 载重植保——混合思路：升力桨用外转子，省电散热；舵面或尾推用内转子，高动态补偿姿态。

七、常见迷思三连击

　　Q1：外转子一定比内转子贵？

　　→ 结构上看，外转子外壳需铝合金车削，内转子可用钢管，材料成本确实高 10%~15%。但省下的电池、散热器、延长寿命带来的维护费，常常把差价吃回去。贵不贵，得看“总拥有成本”。

　　Q2：把内转子加上减速箱，就能“既要暴力又要省电”？

　　→ 减速箱把转速换成扭矩，可让内转子跑在高效区，但齿轮损耗 3%~6%，重量 40~80 g，噪音 +10 dB。对噪音、重量敏感的场景（航拍、测绘）依旧不划算。

　　Q3：外转子能不能做高转速？

　　→ 能，只是代价大。外壳做大直径后，线速度随转速线性飙升，30000 rpm 时外圆线速度可破 250 m/s，磁钢离心力指数级上涨，需要碳纤维绑带或金属套筒加固，成本、复杂度陡增。所以“高转速+外转子”只出现在特殊定制，不是主流。

把这篇文章印在脑子里，下次再看到“同样功率”四个字，就不会简单地把外转子和内转子当成“谁好谁坏”的选择题，而是回到飞行任务本身：你要的是“长跑”还是“百米”？答案一目了然。

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