عندما يتدفق تيار -ثلاثة أطوار إلى اللفات المتناظرة ثلاثية الطور- للجزء الثابت لمحرك متزامن ذو مغناطيس دائم، فإن القوة الدافعة المغناطيسية المتولدة عن التيار تتحد لتشكل قوة دافعة مغناطيسية دوارة بسعة ثابتة. ونظرًا لأن اتساعها يظل ثابتًا، فإن مسار هذه القوة الدافعة المغناطيسية الدوارة يشكل دائرة، تسمى القوة الدافعة المغناطيسية الدائرية. حجمها هو بالضبط 1.5 مرة من السعة القصوى للقوة الدافعة المغناطيسية أحادية الطور.
حيث F هي القوة الدافعة المغناطيسية الدائرية (T·m)؛ Fφl هي السعة القصوى للقوة الدافعة المغناطيسية أحادية الطور (T·m)؛ ك هو معامل اللف الأساسي. p هو عدد أزواج أقطاب المحرك. N هو عدد اللفات المتسلسلة في كل ملف؛ و I هي القيمة الفعالة للتيار المتدفق عبر الملف. نظرًا لأن سرعة الدوران للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم هي دائمًا السرعة المتزامنة، فإن المجال المغناطيسي الرئيسي للدوار والمجال المغناطيسي الدوار الناتج عن القوة المحركة المغناطيسية الدائرية للجزء الثابت يظلان ثابتين نسبيًا. يتفاعل مجالان مغناطيسيان لتكوين مجال مغناطيسي مركب في فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار. يتفاعل هذا المجال المغناطيسي المركب مع المجال المغناطيسي الرئيسي للدوار، مما يولد عزمًا كهرومغناطيسيًا Te والذي إما يدفع أو يعيق دوران المحرك.
حيث Te هو عزم الدوران الكهرومغناطيسي (N·m)؛ BR هو المجال المغناطيسي الرئيسي للدوار (T)؛ وBnet هو المجال المغناطيسي المركب في الفجوة الهوائية (T). نظرًا للعلاقات الموضعية المختلفة بين المجال المغناطيسي المركب في فجوة الهواء والمجال المغناطيسي الرئيسي للدوار، يمكن للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM) أن يعمل في وضعي المحرك والمولد. تظهر حالات التشغيل الثلاث لـ PMSM في الشكل 3. عندما يتخلف المجال المغناطيسي المركب في فجوة الهواء عن المجال المغناطيسي الرئيسي للدوار، فإن عزم الدوران الكهرومغناطيسي المتولد يكون معاكسًا لاتجاه دوران الدوار؛ في هذه الحالة، المحرك يولد الكهرباء. على العكس من ذلك، عندما يقود المجال المغناطيسي المركب في فجوة الهواء المجال المغناطيسي الرئيسي للدوار، فإن عزم الدوران الكهرومغناطيسي المتولد يكون في نفس اتجاه دوران الدوار؛ في هذه الحالة، يعمل المحرك كمولد. تسمى الزاوية بين المجال المغناطيسي الرئيسي للدوار والمجال المغناطيسي المركب في فجوة الهواء بزاوية القدرة.
يتكون PMSM من مكونين رئيسيين: دوار ذو مغناطيس دائم متعدد الاستقطاب-وعضو ساكن بملفات مصممة بشكل مناسب. أثناء التشغيل، يولد الجزء المتحرك ذو المغناطيس الدائم متعدد الأقطاب تدفقًا مغناطيسيًا متفاوتًا زمنيًا- في فجوة الهواء بين الجزء المتحرك والجزء الثابت. يولد هذا التدفق جهدًا متناوبًا عند أطراف لف الجزء الثابت، وبالتالي يشكل الأساس لتوليد الطاقة. يستخدم المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم الذي تمت مناقشته هنا مغناطيسًا دائمًا على شكل حلقة -مثبت على قلب مغنطيسي حديدي. لا يتم هنا أخذ المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم الداخلي بعين الاعتبار. نظرًا لأن تضمين مغناطيس في قلب مغناطيسي حديدي مطلي بالكهرباء أمر صعب للغاية، فمن خلال استخدام مغناطيس بسمك مناسب (500 ميكرومتر) ومواد مغناطيسية عالية الأداء- في قلب العضو الدوار والجزء الثابت، يمكن جعل فجوة الهواء كبيرة جدًا (300~500 ميكرومتر) دون خسارة كبيرة في الأداء. وهذا يسمح لملفات الجزء الثابت باحتلال مساحة معينة في فجوة الهواء، وبالتالي تبسيط عملية تصنيع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم إلى حد كبير.