Когато три{0}}фазен ток протича в три-фазните симетрични намотки на статора на синхронен двигател с постоянен магнит, генерираната от тока магнитодвижеща сила се комбинира, за да образува въртяща се магнитодвижеща сила с постоянна амплитуда. Тъй като нейната амплитуда остава постоянна, траекторията на тази въртяща се магнитодвижеща сила образува кръг, наречен кръгова въртяща се магнитодвижеща сила. Големината му е точно 1,5 пъти максималната амплитуда на едно-фазната магнитодвижеща сила.
Където F е кръговата въртяща се магнитодвижеща сила (T·m); Fφl е максималната амплитуда на еднофазната-магнитодвижеща сила (T·m); k е коефициентът на основната намотка; p е броят на двойките полюси на двигателя; N е броят на навивките последователно във всяка бобина; и I е ефективната стойност на тока, протичащ през намотката. Тъй като скоростта на въртене на синхронния двигател с постоянен магнит винаги е синхронната скорост, главното магнитно поле на ротора и въртящото се магнитно поле, генерирано от кръговата въртяща се магнитодвижеща сила на статора, остават относително неподвижни. Две магнитни полета взаимодействат, за да образуват съставно магнитно поле във въздушната междина между статора и ротора. Това съставно магнитно поле взаимодейства с основното магнитно поле на ротора, генерирайки електромагнитен въртящ момент Te, който или задвижва, или възпрепятства въртенето на двигателя.
Където Te е електромагнитният въртящ момент (N·m); BR е главното магнитно поле на ротора (T); и Bnet е съставното магнитно поле във въздушната междина (T). Поради различните позиционни връзки между композитното магнитно поле във въздушната междина и основното магнитно поле на ротора, синхронният двигател с постоянен магнит (PMSM) може да работи както в двигателен, така и в генераторен режим. Трите работни състояния на PMSM са показани на фигура 3. Когато съставното магнитно поле във въздушната междина изостава от основното магнитно поле на ротора, генерираният електромагнитен въртящ момент е противоположен на посоката на въртене на ротора; в това състояние моторът генерира електричество. Обратно, когато съставното магнитно поле във въздушната междина води основното магнитно поле на ротора, генерираният електромагнитен въртящ момент е в същата посока като въртенето на ротора; в това състояние двигателят работи като генератор. Ъгълът между главното магнитно поле на ротора и съставното магнитно поле във въздушната междина се нарича ъгъл на мощността.
PMSM се състои от два ключови компонента: мулти{0}}поляризиран ротор с постоянен магнит и статор с подходящо проектирани намотки. По време на работа въртящият се многополюсен ротор с постоянен магнит генерира-променлив във времето магнитен поток във въздушната междина между ротора и статора. Този поток генерира променливо напрежение в клемите на намотката на статора, като по този начин формира основата за генериране на електроенергия. Обсъжданият тук синхронен двигател с постоянен магнит използва постоянен магнит с форма на пръстен-, монтиран върху феромагнитна сърцевина. Вътрешните синхронни двигатели с постоянен магнит не се разглеждат тук. Тъй като вграждането на магнит в галванично феромагнитно ядро е много трудно, чрез използване на магнити с подходяща дебелина (500 μm) и високо{9}}магнитни материали в ядрата на ротора и статора, въздушната междина може да бъде направена много голяма (300~500 μm) без значителна загуба на производителност. Това позволява на намотките на статора да заемат определено пространство във въздушната междина, като по този начин значително опростява производството на синхронни двигатели с постоянен магнит.