永磁同步發電機的結構特點主要表現在轉子上。通常，按照永磁體磁化方向與轉子旋轉方向的相互關系，可分為切向式和徑向式等。
一、切向式轉子磁路結構
在切向式轉子磁路結構中，轉子的磁化方向與氣隙磁通軸線接近垂直且離氣隙較遠，其漏磁比較大。但永磁體產生并聯作用，有兩個永磁體截面對氣隙提供每極磁通，可提高氣隙磁密，尤其在極數較多的情況下更為突出。因此，切向式適合于極數多且要求氣隙磁通密度高的永磁同步發電機。永磁體和極靴的固定方式采用套環式結構，如圖3-51（a）所示。
二、徑向式轉子磁路結構
徑向式轉子磁路結構如圖3-51（b）所示，永磁體的磁化方向與氣隙磁通軸線一致且離氣隙較近，在一對磁極的磁路中，有兩個永磁體提供磁勢，永磁體工作于串聯狀態，每塊永磁體的截面提供發電機每極氣隙磁通，每塊永磁體的磁勢提供發電機一個極的磁勢。
與切向式轉子結構相比，徑向式轉子磁路結構的漏磁系數較小。在這種結構中，由于永磁體直接面對氣隙，且永磁體具有磁場定向性，因此其氣隙磁感應強度B。接近于永磁體工作點的磁感應強度Bm，提高了永磁材料的利用率；徑向式轉子結構的永磁體可以直接燒鑄或黏結在發電機轉軸上，結構和工藝較為簡單；極間采用鋁合金燒鑄，保證了轉子結構的整體性且起到阻尼作用，既可改善發電機的瞬態性能，又提高了永磁材料的抗去磁能力。
三、轉子嵌入式一體化結構
目前，傳統發電機組的發動機、發電機是相對獨立的。發動機曲軸有前后兩端，位于發動機兩端；前端裝有飛輪，外裝啟動拉盤；后端是輸出驅動，通常用作與發電機的連接。而在高速發電機組中，發電機既用來產生電能，又通過轉動慣量計算使其轉子轉動慣量等于飛輪轉動慣量，從而用其轉子取代原動機的飛輪，使其成為原動機的一部分，實現了“高速發電機嵌入式一體化結構”。這樣，既可大大減小機組軸向尺寸，又可減輕其重量，從根本上實現了發電機組冷熱區的分離，有利于機組散熱問題的解決，提高了系統的可靠性。
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