Les moteurs synchrones à excitation externe ont un bobinage rotorique qui est alimenté en courant. Le moteur utilise généralement des bagues pour transmettre la puissance du stator au rotor. Mais ces bagues ont tendance à s'user et ne sont plus utilisées que dans les très grands moteurs où il y a une équipe pour entretenir régulièrement les moteurs.

Une autre alternative est l'utilisation d'aimants permanents, mais ces aimants sont construits avec des metaux rares (lanthanides) comme le néodyme et le samarium. Ces métaux sont chers car ils sont difficiles à séparer à cause de leurs propriétés chimiques identiques. Les moteurs à aimants permanents sont souvent utilisés dans les voitures électriques où le rendement doit être le plus élevé possible. Mais ce type de moteur reste extrèmement cher à cause des aimants et les prix vont continuer à augmenter avec le nombre de voitures électriques produites.

Moteur synchrone à transformateur rotatif

Le moteur synchrone à transformateur rotatif ressemble à un moteur synchrone classique, mais les bagues et les contacts sont remplacés par un transformateur rotatif. Ce type de construction est un peu semblable au générateur synchrone à deux étages avec le premier étage d'excitation de construction inversée (le champ magnétique est apporté par le stator) et l'étage de puissance avec le rotor qui produit le champ magnétique.

Ce type de moteur a un rendement élevé à toutes les puissances et à toutes les vitesses. Quand une puissance plus faible est suffisante (vitesse constante et faible charge) on peut réduire la tension d'alimentation du rotor et du stator.

Le moteur synchrone nécessite un réglage électronique (variateur de vitesse), mais cela est toujours nécessaire dans les voitures électriques pour avoir une accélération progressive. Par rapport à un moteur synchrone à aimants permanents il suffit d'ajouter une alimentation alternative pour le transformateur rotatif. La tension nécessaire au rotor dépend du couple que le moteur doit fournir: si le moteur travaille à vide un courant d'excitation très faible est suffisant.

On voit à droite une découpe du primaire de transfo (fixe) avec l'arrivée du courant vers le bobinage. La seconde image montre le secondaire (monté sur le rotor) qui transmet la puissance au bobinage du rotor. L'entrefer est minimal et ces transformateurs ont un très bon transfer de puissance.

Dans les pays anglo-saxons le moteur synchrone à excitation externe est appellé externally excited synchronous motor (with rotary transformer) ou externally excited synchronous machine.