Ketika arus tiga-fasa mengalir ke belitan simetris tiga-fasa stator motor sinkron magnet permanen, gaya gerak magnet yang dihasilkan oleh arus bergabung membentuk gaya gerak magnet yang berputar dengan amplitudo konstan. Karena amplitudonya tetap, maka lintasan gaya gerak magnet berputar ini membentuk lingkaran yang disebut gaya gerak magnet berputar melingkar. Besarannya tepat 1,5 kali amplitudo maksimum gaya gerak magnet-fasa tunggal.
Dimana, F adalah gaya gerak magnet berputar melingkar (T·m); Fφl adalah amplitudo maksimum gaya gerak magnet fase tunggal (T·m); k adalah koefisien belitan fundamental; p adalah jumlah pasangan kutub motor; N adalah jumlah lilitan seri pada setiap kumparan; dan I adalah nilai efektif arus yang mengalir melalui kumparan. Karena kecepatan putaran motor sinkron magnet permanen selalu merupakan kecepatan sinkron, medan magnet utama rotor dan medan magnet putar yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet putar melingkar stator relatif tetap. Dua medan magnet berinteraksi membentuk medan magnet gabungan di celah udara antara stator dan rotor. Medan magnet komposit ini berinteraksi dengan medan magnet utama rotor, menghasilkan torsi elektromagnetik Te yang menggerakkan atau menghambat putaran motor.
Dimana Te adalah torsi elektromagnetik (N·m); BR adalah medan magnet utama rotor (T); dan Bnet adalah medan magnet komposit di celah udara (T). Karena hubungan posisi yang berbeda antara medan magnet komposit di celah udara dan medan magnet utama rotor, motor sinkron magnet permanen (PMSM) dapat beroperasi dalam mode motor dan generator. Tiga keadaan pengoperasian PMSM ditunjukkan pada Gambar 3. Ketika medan magnet komposit di celah udara tertinggal di belakang medan magnet utama rotor, torsi elektromagnetik yang dihasilkan berlawanan dengan arah putaran rotor; dalam keadaan ini, motor menghasilkan listrik. Sebaliknya, ketika medan magnet komposit di celah udara mengarah ke medan magnet utama rotor, maka torsi elektromagnetik yang dihasilkan searah dengan putaran rotor; dalam keadaan ini, motor beroperasi sebagai generator. Sudut antara medan magnet utama rotor dan medan magnet komposit pada celah udara disebut sudut daya.
PMSM terdiri dari dua komponen utama: rotor magnet permanen multi-terpolarisasi dan stator dengan belitan yang dirancang dengan tepat. Selama pengoperasian, rotor magnet permanen multipolar yang berputar menghasilkan fluks magnet yang bervariasi terhadap waktu di celah udara antara rotor dan stator. Fluks ini menghasilkan tegangan bolak-balik pada terminal belitan stator, sehingga menjadi dasar pembangkitan listrik. Motor sinkron magnet permanen yang dibahas di sini menggunakan magnet permanen berbentuk cincin-yang dipasang pada inti feromagnetik. Motor sinkron magnet permanen internal tidak dipertimbangkan di sini. Karena menyematkan magnet ke dalam inti feromagnetik berlapis listrik sangat sulit, dengan menggunakan magnet dengan ketebalan yang sesuai (500 μm) dan bahan magnetik berkinerja tinggi di inti rotor dan stator, celah udara dapat dibuat sangat besar (300~500 μm) tanpa kehilangan kinerja yang signifikan. Hal ini memungkinkan belitan stator menempati ruang tertentu di celah udara, sehingga sangat menyederhanakan pembuatan motor sinkron magnet permanen.