在一些像机器人技术和航空航天器高性能应用中，希望规定输出功率的电动机有尽可能小的体积和重量，即希望有较高的功率密度。功率密度受限于电动机的散热性能，而这又取决于定子表面积。在永磁电动机中，最主要的损耗是定子的铜损耗、铁心的涡流和磁滞损耗，转子损耗假设可忽略不计。因此，对于给定机壳大小，有低损耗的电动机将有高的功率密度。

假设永磁同步电机和无刷直流电动机的定子铁心涡流和磁滞损耗是相同的。这样，它们的功率密度的比较取决于铜损耗。下面对比两种电动机输出功率是基于铜损耗相等条件。在永磁同步电动机中，采用滞环比较器或PWM电流控制器得到低谐波含量的正弦波电流，绕组铜损耗基本上是由电流的基波部分决定的。设每相峰值电流是I_p1，电流有效值（RMS）是，那么三相绕组铜损耗是，其中R_a是相电阻。

在无刷直流电动机中，它的电流是梯形波，设每相峰值电流是I_p2，由于三相六状态总只是两相通电工作，绕组铜损耗是2I²_p2R_a，其中R_a是相电阻。由铜损耗相等的设定条件，即

于是可得到

由上面分析，在无刷直流电机中，每相反电动势为E_p2，转速为Ω，电磁转矩表示为T_ebl=2E_p2I_p2/Ω；在永磁同步电动机中，每相反电动势为E_p1，转速为Ω，电磁转矩表示为T_epm=1.5E_p1I_p1/Ω。由于反电动势幅值是由直流母线电压决定的，取E_p1=E_p2，可得到(www.daowen.com)

转换为两者输出电磁功率之比也是1.15。

上述粗略分析结果显示，无刷直流电动机比相同机壳尺寸的永磁同步电动机能够多提供15%的功率。即其功率密度约大15%。实际上，考虑到无刷直流电动机的铁损耗比永磁同步电动机要稍大些，输出功率的增加达不到15%。

当电动机用于要求快速响应的伺服系统时，系统期望电动机有较小的转矩转动惯量比。因为无刷直流电动机的功率输出可能增加15%，如果它们具有相同的额定速度，也就有可能获得15%的电磁转矩的增加。当它们的转子转动惯量相等时，则无刷直流电动机的转矩转动惯量比可以高出15%。

如果两种电动机都是在恒转矩模式下运行，无刷直流电动机比永磁同步电动机的每单位峰值电流产生的转矩要高。由于这个原因，当使用场合对重量或空间有严格限制时，无刷直流电动机应当是首选。