เมื่อกระแสไฟสาม-เฟสไหลเข้าสู่ขดลวดสมมาตรสาม-เฟสของสเตเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าจะรวมกันเพื่อสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบหมุนที่มีแอมพลิจูดคงที่ เนื่องจากแอมพลิจูดของมันคงที่ วิถีการเคลื่อนที่ของแรงแม่เหล็กที่หมุนอยู่นี้จึงก่อตัวเป็นวงกลม เรียกว่า แรงแม่เหล็กที่หมุนเป็นวงกลม ขนาดของมันคือ 1.5 เท่าของแอมพลิจูดสูงสุดของแรงเคลื่อนแม่เหล็กแบบเฟสเดียว-พอดี
โดยที่ F คือแรงแม่เหล็กหมุนเป็นวงกลม (T·m) Fφl คือแอมพลิจูดสูงสุดของแรงเคลื่อนแม่เหล็กเฟสเดียว- (T·m) k คือค่าสัมประสิทธิ์การคดเคี้ยวพื้นฐาน p คือจำนวนคู่ขั้วของมอเตอร์ N คือจำนวนรอบในอนุกรมในแต่ละขดลวด และ I คือค่าประสิทธิผลของกระแสที่ไหลผ่านขดลวด เนื่องจากความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจะเป็นความเร็วซิงโครนัสเสมอ สนามแม่เหล็กหลักของโรเตอร์และสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนซึ่งเกิดจากแรงแม่เหล็กที่หมุนเป็นวงกลมของสเตเตอร์จะยังคงค่อนข้างนิ่ง สนามแม่เหล็กสองสนามทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กคอมโพสิตในช่องว่างอากาศระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์ สนามแม่เหล็กคอมโพสิตนี้โต้ตอบกับสนามแม่เหล็กหลักของโรเตอร์ ทำให้เกิดแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า Te ที่ขับเคลื่อนหรือขัดขวางการหมุนของมอเตอร์
โดยที่ Te คือแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า (N·m) BR คือสนามแม่เหล็กหลักของโรเตอร์ (T); และ Bnet คือสนามแม่เหล็กประกอบในช่องว่างอากาศ (T) เนื่องจากความสัมพันธ์ของตำแหน่งที่แตกต่างกันระหว่างสนามแม่เหล็กคอมโพสิตในช่องว่างอากาศและสนามแม่เหล็กหลักของโรเตอร์ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) จึงสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สถานะการทำงานของ PMSM ทั้งสามสถานะจะแสดงอยู่ในรูปที่ 3 เมื่อสนามแม่เหล็กคอมโพสิตในช่องว่างอากาศล่าช้าไปด้านหลังสนามแม่เหล็กหลักของโรเตอร์ แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะตรงข้ามกับทิศทางการหมุนของโรเตอร์ ในสถานะนี้ มอเตอร์กำลังผลิตกระแสไฟฟ้า ในทางกลับกัน เมื่อสนามแม่เหล็กคอมโพสิตในช่องว่างอากาศนำไปสู่สนามแม่เหล็กหลักของโรเตอร์ แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะอยู่ในทิศทางเดียวกับการหมุนของโรเตอร์ ในสถานะนี้ มอเตอร์จะทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มุมระหว่างสนามแม่เหล็กหลักของโรเตอร์กับสนามแม่เหล็กประกอบในช่องว่างอากาศเรียกว่ามุมกำลัง
PMSM ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสองส่วน: โรเตอร์แม่เหล็กถาวรหลาย-โพลาไรซ์ และสเตเตอร์ที่มีขดลวดที่ออกแบบอย่างเหมาะสม ในระหว่างการทำงาน โรเตอร์แม่เหล็กถาวรหลายขั้วที่กำลังหมุนจะสร้างเวลา-ฟลักซ์แม่เหล็กที่แปรผันในช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ ฟลักซ์นี้สร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ขั้วขดลวดสเตเตอร์ ซึ่งถือเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตไฟฟ้า มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่กล่าวถึงในที่นี้ใช้แม่เหล็กถาวรรูปวงแหวน- ซึ่งติดตั้งอยู่บนแกนเฟอร์โรแมกเนติก มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรภายในไม่ได้รับการพิจารณาที่นี่ เนื่องจากการฝังแม่เหล็กลงในแกนเฟอร์โรแมกเนติกที่ชุบด้วยไฟฟ้าเป็นเรื่องยากมาก โดยใช้แม่เหล็กที่มีความหนาเหมาะสม (500 μm) และวัสดุแม่เหล็กประสิทธิภาพสูง-ในแกนโรเตอร์และสเตเตอร์ ช่องว่างอากาศจึงสามารถทำให้มีขนาดใหญ่มาก (300~500 μm) โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยให้ขดลวดสเตเตอร์กินพื้นที่หนึ่งในช่องว่างอากาศ จึงช่วยลดความยุ่งยากในการผลิตมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรได้อย่างมาก