Når tre-fasestrøm flyter inn i de tre-symmetriske viklingene til statoren til en synkronmotor med permanent magnet, kombineres den magnetomotoriske kraften som genereres av strømmen for å danne en roterende magnetomotorisk kraft med konstant amplitude. Fordi dens amplitude forblir konstant, danner banen til denne roterende magnetomotoriske kraften en sirkel, kalt en sirkulær roterende magnetomotorisk kraft. Dens størrelse er nøyaktig 1,5 ganger den maksimale amplituden til den enfasede magnetomotoriske kraften.
Hvor F er den sirkulære roterende magnetomotoriske kraften (T·m); Fφl er den maksimale amplituden til den enfasede magnetomotoriske kraften (T·m); k er den fundamentale viklingskoeffisienten; p er antall polpar av motoren; N er antall omdreininger i serie i hver spole; og I er den effektive verdien av strømmen som flyter gjennom spolen. Siden rotasjonshastigheten til den permanentmagnetiske synkronmotoren alltid er den synkrone hastigheten, forblir rotorhovedmagnetfeltet og det roterende magnetiske feltet generert av statorens sirkulære roterende magnetomotoriske kraft relativt stasjonære. To magnetfelt samhandler for å danne et sammensatt magnetfelt i luftgapet mellom statoren og rotoren. Dette sammensatte magnetfeltet samhandler med rotorens hovedmagnetiske felt, og genererer et elektromagnetisk dreiemoment Te som enten driver eller hindrer motorens rotasjon.
Hvor Te er det elektromagnetiske dreiemomentet (N·m); BR er rotorens hovedmagnetiske felt (T); og Bnet er det sammensatte magnetfeltet i luftgapet (T). På grunn av de forskjellige posisjonsforholdene mellom det sammensatte magnetfeltet i luftgapet og rotorens hovedmagnetiske felt, kan permanentmagnetsynkronmotoren (PMSM) fungere i både motor- og generatormodus. De tre driftstilstandene til PMSM er vist i figur 3. Når det sammensatte magnetfeltet i luftgapet ligger bak rotorens hovedmagnetfelt, er det genererte elektromagnetiske dreiemomentet motsatt av rotorens rotasjonsretning; i denne tilstanden genererer motoren elektrisitet. Omvendt, når det sammensatte magnetfeltet i luftgapet leder rotorens hovedmagnetiske felt, er det genererte elektromagnetiske dreiemomentet i samme retning som rotorens rotasjon; i denne tilstanden fungerer motoren som en generator. Vinkelen mellom rotorens hovedmagnetfelt og det sammensatte magnetfeltet i luftgapet kalles kraftvinkelen.
PMSM består av to nøkkelkomponenter: en multi-polarisert permanentmagnetrotor og en stator med passende utformede viklinger. Under drift genererer den roterende multipolare permanentmagnetrotoren en tids-varierende magnetisk fluks i luftgapet mellom rotoren og statoren. Denne fluksen genererer en vekselspenning ved statorviklingsterminalene, og danner dermed grunnlaget for kraftproduksjon. Den permanentmagnetiske synkronmotoren som er omtalt her, bruker en ringformet- permanentmagnet montert på en ferromagnetisk kjerne. Interne permanentmagnet synkronmotorer er ikke vurdert her. Fordi det er svært vanskelig å bygge inn en magnet i en elektroplettert ferromagnetisk kjerne, ved å bruke magneter med passende tykkelse (500 μm) og høyytelses magnetiske materialer i rotor- og statorkjernene, kan luftgapet gjøres veldig stort (300~500 μm) uten betydelig ytelsestap. Dette gjør at statorviklingene kan oppta en viss plass i luftgapet, og forenkler dermed produksjonen av synkronmotorer med permanent magnet.