När trefasström flyter in i de trefasiga symmetriska lindningarna på statorn i en permanentmagnetisk synkronmotor, kombineras den magnetomotoriska kraften som genereras av strömmen för att bilda en roterande magnetomotorisk kraft med konstant amplitud. Eftersom dess amplitud förblir konstant, bildar banan för denna roterande magnetomotoriska kraft en cirkel, som kallas en cirkulär roterande magnetomotorisk kraft. Dess magnitud är exakt 1,5 gånger den maximala amplituden för den enfasiga magnetomotoriska kraften.
Där F är den cirkulära roterande magnetomotoriska kraften (T·m); Fφl är den maximala amplituden för den enfasiga magnetomotoriska kraften (T·m); k är den fundamentala lindningskoefficienten; p är antalet polpar hos motorn; N är antalet varv i serie i varje spole; och I är det effektiva värdet av strömmen som flyter genom spolen. Eftersom rotationshastigheten för den permanentmagnetiska synkronmotorn alltid är den synkrona hastigheten, förblir rotorns huvudmagnetiska fält och det roterande magnetfältet som genereras av statorns cirkulära roterande magnetomotoriska kraft relativt stationära. Två magnetfält samverkar för att bilda ett sammansatt magnetfält i luftgapet mellan statorn och rotorn. Detta sammansatta magnetfält interagerar med rotorns huvudmagnetiska fält och genererar ett elektromagnetiskt vridmoment Te som antingen driver eller hindrar motorns rotation.
Där Te är det elektromagnetiska vridmomentet (N·m); BR är rotorns huvudmagnetiska fält (T); och Bnet är det sammansatta magnetfältet i luftgapet (T). På grund av de olika positionsförhållandena mellan det sammansatta magnetfältet i luftgapet och rotorns huvudmagnetiska fält, kan den permanentmagnetiska synkronmotorn (PMSM) fungera i både motor- och generatorläge. De tre drifttillstånden för PMSM visas i figur 3. När det sammansatta magnetfältet i luftgapet ligger efter rotorns huvudmagnetiska fält, är det genererade elektromagnetiska vridmomentet motsatt rotorns rotationsriktning; i detta tillstånd genererar motorn elektricitet. Omvänt, när det sammansatta magnetfältet i luftgapet leder rotorns huvudmagnetiska fält, är det genererade elektromagnetiska vridmomentet i samma riktning som rotorns rotation; i detta tillstånd fungerar motorn som en generator. Vinkeln mellan rotorns huvudmagnetfält och det sammansatta magnetfältet i luftgapet kallas effektvinkeln.
PMSM består av två nyckelkomponenter: en multi-polariserad permanentmagnetrotor och en stator med lämpligt utformade lindningar. Under drift genererar den roterande multipolära permanentmagnetrotorn ett tids-varierande magnetiskt flöde i luftgapet mellan rotorn och statorn. Detta flöde genererar en växelspänning vid statorlindningens terminaler, vilket utgör grunden för kraftgenerering. Den permanentmagnetsynkronmotor som diskuteras här använder en ringformad-permanentmagnet monterad på en ferromagnetisk kärna. Interna permanentmagnetsynkronmotorer beaktas inte här. Eftersom det är mycket svårt att bädda in en magnet i en elektropläterad ferromagnetisk kärna, genom att använda magneter med lämplig tjocklek (500 μm) och högpresterande magnetiska material i rotor- och statorkärnorna, kan luftgapet göras mycket stort (300~500 μm) utan betydande prestandaförlust. Detta gör det möjligt för statorlindningarna att uppta ett visst utrymme i luftgapet, vilket i hög grad förenklar tillverkningen av permanentmagnetsynkronmotorer.