永磁同步發電機由于結構簡單、無需勵磁繞組、效率高的特點而在中小型風力發電機中應用廣泛，隨著高性能永磁材料制造工藝的提高，大容量的風力發電系統也傾向于使用永磁同步發電機。永磁風力發電機通常用于變速恒頻的風力發電系統中，風力發電機轉子由風力機直接拖動，所以轉速很低。由于去掉了增速齒輪箱，增加了機組的可靠性和壽命；利用許多高性能的永磁磁鋼組成磁極，不像電勵磁同步電機那樣需要結構復雜、體積龐大的勵磁繞組，提高了氣隙磁密和功率密度，在同功率等級下，減小了電機體積。

永磁同步發電機從結構上分有外轉子和內轉子之分。

對于典型的外轉子永磁同步發電機結構，外轉子內圓上有高磁能積永磁材料拼貼而成的磁極，內定子嵌有三相繞組。外轉子設計，使得能有更多的空間安置永磁磁極，同時轉子旋轉時的離心力，使得磁極的固定更加牢固。

由于轉子直接暴露在外部，所以轉子的冷卻條件較好。外轉子存在的問題是主要發熱部件定子的冷卻和大尺寸電機的運輸問題。

內轉子永磁同步發電機內部為帶有永磁磁極、隨風力機旋轉的轉子，外部為定子鐵心。除具有通常永磁電機所具有的優點外，內轉子永磁同步電機能夠利用機座外的自然風條件，使定子鐵心和繞組的冷卻條件得到了有效改善，轉子轉動帶來的氣流對定子也有一定的冷卻作用。另外，電機的外徑如果大于4m，往往會給運輸帶來一些困難。很多風電場都是設計在偏遠的地區，從電機出廠到安裝地，很可能會經過一些橋梁和涵洞，如果電機外徑太大，往往就不能順利通過。內轉子結構降低了電機的尺寸，往往給運輸帶來了方便。

內轉子永磁同步發電機中，常見有四種形式的轉子磁路，分別為徑向式、切向式、和軸向式。相對其它轉子磁路結構而言，徑向磁化結構因為磁極直接面對氣隙，具有小的漏磁系數，且其磁軛為一整塊導磁體，工藝實現方便；而且徑向磁化結構中，氣隙磁感應強度接近永磁體的工作點磁感應強度，雖然沒有切向結構那么大的氣隙磁密，但也不會太低，所以徑向結構具有明顯的優越性，也是大型風力發電機設計中應用較多的轉子磁路結構。