卧式同步电机的转子主要由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等组成。其定子结构与异步电机相似。立式结构必须用推力轴承承担机组转动部分的重力和水向下的压力。大容量水轮发电机中，此力可高达四、五十兆牛（约相当于四、五千吨物体的重力），汉南发电机组，所以这种推力轴承的结构复杂，加工工艺和安装要求都很高。按照推力轴承的安放位置，立式水轮发电机分为悬吊式和伞式两种。悬吊式的推力轴承放在上机架的上部或中部，在转速较高、转子直径与铁心长度的比值较小时，机械上运行较稳定。伞式的推力轴承放在转子下部的下机架上或水轮机顶盖上。负重机架是尺寸较小的下机架，可节约大量钢材，发电机组保养，并能降低从机座基础算起的发电机和厂房高度。
交流测速发电机：交流异步测速发电机的转子结构有笼型的，也有杯型的，在控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上相互差90°电角度的绕组，一为励磁绕组，发电机组供应，另一为输出绕组。交流异步测速发电机的误差主要有：非线性误差：由于直轴磁通变化使测速发电机产生非线性误差；剩余电压：实际运行中，转子静止时，测速发电机输出一个较小的电压；相位误差：由于励磁绕组的漏抗、空心杯转子的漏抗使输出电压与励磁电压的相位不同。交流同步测速发电机分为：永磁式、感应式和脉冲式。