Wanneer drie--fasestroom in de drie--symmetrische wikkelingen van de stator van een synchrone motor met permanente magneet vloeit, wordt de door de stroom gegenereerde magnetomotorische kracht gecombineerd om een roterende magnetomotorische kracht met een constante amplitude te vormen. Omdat de amplitude constant blijft, vormt het traject van deze roterende magnetomotorische kracht een cirkel, een zogenaamde cirkelvormige roterende magnetomotorische kracht. De omvang ervan is precies 1,5 maal de maximale amplitude van de enkelfasige magnetomotorische kracht.
Waarbij F de cirkelvormige roterende magnetomotorische kracht (T·m) is; Fφl is de maximale amplitude van de enkelfasige magnetomotorische kracht (T·m); k is de fundamentele wikkelingscoëfficiënt; p is het aantal poolparen van de motor; N is het aantal windingen in serie in elke spoel; en I is de effectieve waarde van de stroom die door de spoel vloeit. Omdat de rotatiesnelheid van de synchrone motor met permanente magneet altijd de synchrone snelheid is, blijven het magnetische hoofdveld van de rotor en het roterende magnetische veld gegenereerd door de cirkelvormige roterende magnetomotorische kracht van de stator relatief stationair. Twee magnetische velden werken samen en vormen een samengesteld magnetisch veld in de luchtspleet tussen de stator en de rotor. Dit samengestelde magnetische veld werkt samen met het magnetische hoofdveld van de rotor en genereert een elektromagnetisch koppel Te dat de rotatie van de motor aandrijft of belemmert.
Waarbij Te het elektromagnetische koppel (N·m) is; BR is het magnetische hoofdveld van de rotor (T); en Bnet is het samengestelde magnetische veld in de luchtspleet (T). Vanwege de verschillende positionele relaties tussen het samengestelde magnetische veld in de luchtspleet en het magnetische hoofdveld van de rotor, kan de synchrone motor met permanente magneet (PMSM) zowel in motor- als in generatormodus werken. De drie bedrijfstoestanden van de PMSM worden weergegeven in figuur 3. Wanneer het samengestelde magnetische veld in de luchtspleet achterblijft bij het magnetische hoofdveld van de rotor, is het gegenereerde elektromagnetische koppel tegengesteld aan de rotatierichting van de rotor; in deze toestand genereert de motor elektriciteit. Omgekeerd, wanneer het samengestelde magnetische veld in de luchtspleet het magnetische hoofdveld van de rotor leidt, is het gegenereerde elektromagnetische koppel in dezelfde richting als de rotatie van de rotor; in deze toestand werkt de motor als generator. De hoek tussen het magnetische hoofdveld van de rotor en het samengestelde magnetische veld in de luchtspleet wordt de krachthoek genoemd.
De PMSM bestaat uit twee belangrijke componenten: een multi-gepolariseerde permanente magneetrotor en een stator met passend ontworpen wikkelingen. Tijdens bedrijf genereert de roterende multipolaire permanente magneetrotor een tijdsvariabele magnetische flux in de luchtspleet tussen de rotor en de stator. Deze flux genereert een wisselspanning aan de statorwikkelingsklemmen en vormt zo de basis voor de energieopwekking. De hier besproken synchrone motor met permanente magneet maakt gebruik van een ring-vormige permanente magneet gemonteerd op een ferromagnetische kern. Synchrone motoren met interne permanentmagneet worden hier buiten beschouwing gelaten. Omdat het inbedden van een magneet in een gegalvaniseerde ferromagnetische kern erg moeilijk is, kan door het gebruik van magneten met de juiste dikte (500 μm) en hoogwaardige magnetische materialen in de rotor- en statorkernen de luchtspleet zeer groot worden gemaakt (300 ~ 500 μm) zonder significant prestatieverlies. Hierdoor kunnen de statorwikkelingen een bepaalde ruimte in de luchtspleet innemen, waardoor de vervaardiging van synchrone motoren met permanente magneet aanzienlijk wordt vereenvoudigd.