Kada tro-fazna struja teče u tro-fazne simetrične namote statora sinkronog motora s permanentnim magnetom, magnetomotorna sila koju stvara struja kombinira se u rotirajuću magnetomotornu silu s konstantnom amplitudom. Budući da njezina amplituda ostaje konstantna, putanja te rotirajuće magnetomotorne sile tvori krug, koji se naziva kružna rotacijska magnetomotorna sila. Njegova veličina je točno 1,5 puta veća od maksimalne amplitude jedno-fazne magnetomotorne sile.
Gdje je F kružna rotacijska magnetomotorna sila (T·m); Fφl je najveća amplituda jedno-fazne magnetomotorne sile (T·m); k je koeficijent osnovnog namota; p je broj pari polova motora; N je broj zavoja u seriji u svakom svitku; a I je efektivna vrijednost struje koja teče kroz zavojnicu. Budući da je brzina vrtnje sinkronog motora s permanentnim magnetom uvijek sinkrona brzina, glavno magnetsko polje rotora i rotirajuće magnetsko polje generirano kružnom rotirajućom magnetomotornom silom statora ostaju relativno nepomični. Dva magnetska polja međusobno djeluju stvarajući složeno magnetsko polje u zračnom rasporu između statora i rotora. Ovo kompozitno magnetsko polje u interakciji je s glavnim magnetskim poljem rotora, generirajući elektromagnetski moment Te koji ili pokreće ili sprječava rotaciju motora.
Gdje je Te elektromagnetski moment (N·m); BR je glavno magnetsko polje rotora (T); a Bnet je kompozitno magnetsko polje u zračnom rasporu (T). Zbog različitih položajnih odnosa između kompozitnog magnetskog polja u zračnom rasporu i glavnog magnetskog polja rotora, sinkroni motor s permanentnim magnetom (PMSM) može raditi i u motornom i u generatorskom načinu rada. Tri radna stanja PMSM-a prikazana su na slici 3. Kada kompozitno magnetsko polje u zračnom rasporu zaostaje za glavnim magnetskim poljem rotora, generirani elektromagnetski moment je suprotan smjeru rotacije rotora; u ovom stanju, motor proizvodi električnu energiju. Nasuprot tome, kada kompozitno magnetsko polje u zračnom rasporu vodi glavno magnetsko polje rotora, generirani elektromagnetski moment je u istom smjeru kao i rotacija rotora; u ovom stanju, motor radi kao generator. Kut između glavnog magnetskog polja rotora i kompozitnog magnetskog polja u zračnom rasporu naziva se kut snage.
PMSM se sastoji od dvije ključne komponente: više-polariziranog rotora s permanentnim magnetom i statora s prikladno dizajniranim namotima. Tijekom rada, rotirajući multipolarni rotor s permanentnim magnetom stvara vremenski-promjenjivi magnetski tok u zračnom rasporu između rotora i statora. Ovaj tok stvara izmjenični napon na stezaljkama namota statora, čineći tako osnovu za proizvodnju električne energije. Sinkroni motor s permanentnim magnetom o kojem se ovdje govori koristi prstenasti-trajni magnet montiran na feromagnetsku jezgru. Sinkroni motori s unutarnjim permanentnim magnetima ovdje nisu uzeti u obzir. Budući da je ugrađivanje magneta u galvaniziranu feromagnetsku jezgru vrlo teško, korištenjem magneta odgovarajuće debljine (500 μm) i magnetskih materijala visokih-učinkovitosti u jezgri rotora i statora, zračni raspor može se učiniti vrlo velikim (300~500 μm) bez značajnog gubitka performansi. To omogućuje namotajima statora da zauzmu određeni prostor u zračnom rasporu, čime se uvelike pojednostavljuje proizvodnja sinkronih motora s trajnim magnetima.