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永磁無刷直流電機的轉子磁路結構有多種。按氣隙磁通方向，可分為徑向磁路和軸向磁路結構。在徑向磁路結構中，按轉子與定子相對關系又可分為內轉子和外轉子結構形式。按永磁體在轉子上的安放方式不同，又可分為表面貼裝式(以下簡稱為表點式)永磁體（SMPM）、埋入式永磁體( Inset PM)和內置式永磁體(IPM)。內置式的永磁體完全嵌入在轉子鐵心內部，所以又稱為內嵌式，由于內嵌方式的不同，常見的有徑向形、切向形、V形徑向等。軸向磁路永磁體(AFPM)結構包括有單片結構和多片結構等。近年出現一種稱為橫向磁通( Transverse-fiux)新轉子結構。此外，還有雙電機結構方案。
永磁無刷直流電機的轉子磁路基本結構形式
（a）弧形磁片表貼式 （b）有外套的弧形磁片表貼式 （c）磁環式 （d）面包式
（e）一半磁片的面包式 （f）埋入式 （g）內置切向式 （h）內置徑向式 （i）內置V形徑向式
永磁無刷直流電機中，表面貼裝式最為常用。在表貼式轉子中有多種不同設計。例如，圖片中（a）是一種最常見的弧形磁片粘貼在轉子鐵心表面的結構，磁片內外圓可以采用不同心設計而形成不等寬氣隙，使反電動勢波形接近正弦波。圖片中（d）所示的磁片截面按“面包”形的設計，底部是平的，平面的底部磁片更容易粘貼在轉子鐵心表面上，并且能夠得到接近正弦形氣隙磁通密度分布。圖片中（e）是對圖片中（d）結構的修改，只有使用一半的磁片。安放有相同極性的磁片，其余兩個極是凸起的軟鐵。由于僅使用一半數目的磁片，降低了成本。但是，一片磁片要為兩個氣隙提供必要的磁通，必須使用較厚的磁片，以避免退磁。圖片中（c）所示的磁環轉子結構，磁環套人轉子軛后進行磁化，其機械的一體性提高了抗離心力能力，黏性磁體材料比較適合采用這樣的結構。
由于離心力的存在，限制了永磁無刷直流電機轉速的提高。內轉子結構設計和制造的一個重要問題是如何保持表面貼裝磁片避免旋轉時脫落，造成事故。在小型電機中，常見方法是使用良好的膠黏劑黏結，更保險的設計是在磁體外面熱套非磁性不銹鋼套。在較大功率電機轉子表面纏繞經環氧樹脂浸漬的高強度的玻璃纖維或碳素纖維。
外轉子的SMPM永磁無刷直流電機與具有相同的電機外部直徑的內轉子式SMPM永磁無刷直流電機相比較，有更大的氣隙直徑，由于轉矩與氣隙直徑的二次方成正比，這樣，相同輸出轉矩的外轉子式電機，其長度可減少，重量更輕。特別是在中高速電機中，外轉子表面貼裝式電機提供了獨特的優勢，轉子的外殼結構便于對磁體的離心力防護。此外，外轉子結構的高轉動慣量非常有效地減少轉矩波動?；谶@些原因，外轉子式永磁無刷直流電機常常得到設計者關注。選用外轉子結構往往是因為它適合在某些機械驅動，例如，電動車的輪轂電機或風力發電機，車輪或渦輪的輪教可直接固定到外轉子上，使系統更加緊湊。但外轉子結構存在一些缺點。在如風機這樣的機械應用時，旋轉外殼是合適的，但是在其他許多應用時，高速旋轉外殼可能構成潛在的危險，此時需要外加一個封閉的機殼或屏蔽蓋。另一個缺點是和內轉子結構相比，處于電機內部的定子散熱較為困難。
表貼式的主要優點是比其他轉子結構簡單，容易生產，成本較低。另外，相同尺寸、相同功率電機按表面貼裝設計所用永磁材料比內置式結構要少。這是因為內置式結構總是存在較多的漏磁。表貼式的主要缺點是永久磁鐵直接面對電樞反應的退磁，以及在較高轉速時需要考慮離心力防護。方波驅動的無刷直流電機大多數采用表貼式結構。
埋人入式結構是在表貼式磁片之間有一個鐵心的凸起結構。因此，它結合了SMPM的優點又有由于凸起結構產生的附加磁阻轉矩。
相對于表貼式結構，IPM的明顯優勢在于對減小電樞反應的退磁和在高速運轉時離心力的防護。更重要的是PM結構適用于電機的弱磁控制。由于d軸和q軸磁阻的不同，提供附加的磁阻轉矩也不同，可改善電機的恒功率速度范圍。避免了表貼式永磁無刷直流電機在高速運行時出現的功率下降。在圖片中（g）內置切向式使用條形磁鐵。由于磁鐵表面積比轉子極表面積大得多，這種結構有聚磁作用，增加了氣隙磁通密度。低成本鐵氧體磁體采用這種結構可使電機性能有效改善。內置式方便使用長方形磁鐵便于生產制造。V形可允許在相同極弧尺寸下使用更寬的永磁體，提供更多的磁通量。磁路的聚磁設計使內置式電機提供高轉矩轉動慣量比和加速能力，這就是為什么緊湊結構的內置式電機常用于伺服系統的緣故。
V形永磁體轉子結構的缺點是磁橋的存在導致有高的漏磁。此外，V形永磁體轉子不是很適合用于極數太多的情況。因為極數越多，放置V形磁鐵的地方越少，兩個磁鐵之間的角度越小，如果磁體之間的角度太小會容易引起飽和。V形結構的另一個缺點是要用較多的磁體，從而增加了生產成本。切向磁化結構并沒有磁橋，所以漏磁比較少。它的缺點是如果極數高，需要更多鐵心片和磁片，因此增加生產上的困難。
內置式還有如W形永磁體轉子結構、多層磁體轉子結構等多種結構形式。
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