Keď troj{0}}fázový prúd prúdi do trojfázových symetrických vinutí statora synchrónneho motora s permanentným magnetom, magnetomotorická sila generovaná prúdom sa spojí a vytvorí rotujúcu magnetomotorickú silu s konštantnou amplitúdou. Pretože jej amplitúda zostáva konštantná, trajektória tejto rotujúcej magnetomotorickej sily tvorí kruh, nazývaný kruhová rotujúca magnetomotorická sila. Jeho veľkosť je presne 1,5-násobok maximálnej amplitúdy jednofázovej magnetomotorickej sily.
kde F je kruhová rotačná magnetomotorická sila (T·m); Fφl je maximálna amplitúda jednofázovej magnetomotorickej sily (T·m); k je základný koeficient vinutia; p je počet pólových párov motora; N je počet závitov v sérii v každej cievke; a I je efektívna hodnota prúdu pretekajúceho cievkou. Pretože rýchlosť otáčania synchrónneho motora s permanentným magnetom je vždy synchrónna rýchlosť, hlavné magnetické pole rotora a rotačné magnetické pole generované kruhovou rotačnou magnetomotorickou silou statora zostávajú relatívne stacionárne. Dve magnetické polia vzájomne pôsobia a vytvárajú zložené magnetické pole vo vzduchovej medzere medzi statorom a rotorom. Toto kompozitné magnetické pole interaguje s hlavným magnetickým poľom rotora a vytvára elektromagnetický krútiaci moment Te, ktorý buď poháňa alebo bráni otáčaniu motora.
kde Te je elektromagnetický krútiaci moment (N·m); BR je hlavné magnetické pole rotora (T); a Bnet je zložené magnetické pole vo vzduchovej medzere (T). Vďaka rôznym polohovým vzťahom medzi zloženým magnetickým poľom vo vzduchovej medzere a hlavným magnetickým poľom rotora môže synchrónny motor s permanentnými magnetmi (PMSM) pracovať v režime motora aj generátora. Tri prevádzkové stavy PMSM sú znázornené na obrázku 3. Keď zložené magnetické pole vo vzduchovej medzere zaostáva za hlavným magnetickým poľom rotora, generovaný elektromagnetický krútiaci moment je opačný ako smer otáčania rotora; v tomto stave motor vyrába elektrinu. Naopak, keď zložené magnetické pole vo vzduchovej medzere vedie k hlavnému magnetickému poľu rotora, generovaný elektromagnetický krútiaci moment je v rovnakom smere ako rotácia rotora; v tomto stave motor funguje ako generátor. Uhol medzi hlavným magnetickým poľom rotora a zloženým magnetickým poľom vo vzduchovej medzere sa nazýva výkonový uhol.
PMSM pozostáva z dvoch kľúčových komponentov: multi-polarizovaného rotora s permanentným magnetom a statora s vhodne navrhnutým vinutím. Počas prevádzky rotujúci multipolárny rotor s permanentným magnetom generuje časovo-premenlivý magnetický tok vo vzduchovej medzere medzi rotorom a statorom. Tento tok generuje striedavé napätie na svorkách vinutia statora, čím tvorí základ pre výrobu energie. Synchrónny motor s permanentným magnetom, o ktorom sa tu diskutuje, používa prstencový-permanentný magnet namontovaný na feromagnetickom jadre. Synchrónne motory s vnútorným permanentným magnetom sa tu neuvažujú. Pretože vloženie magnetu do galvanicky pokoveného feromagnetického jadra je veľmi ťažké, použitím magnetov vhodnej hrúbky (500 μm) a vysokovýkonných magnetických materiálov v jadrách rotora a statora je možné vytvoriť veľmi veľkú vzduchovú medzeru (300 až 500 μm) bez výraznej straty výkonu. To umožňuje statorovým vinutiam zaberať určitý priestor vo vzduchovej medzere, čím sa značne zjednodušuje výroba synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi.