Kun kolmivaiheinen virta virtaa kestomagneettisynkronisen moottorin staattorin kolmivaiheiseen symmetriseen Koska sen amplitudi pysyy vakiona, tämän pyörivän magnetomotorisen voiman liikerata muodostaa ympyrän, jota kutsutaan pyöreäksi pyöriväksi magnetomotoriseksi voimaksi. Sen suuruus on tasan 1,5 kertaa yksivaiheisen magnetomotorisen voiman maksimiamplitudi-.
jossa F on ympyrän muotoinen pyörivä magnetomotorinen voima (T·m); Fφl on yksi-vaiheisen magnetomotorisen voiman (T·m) suurin amplitudi; k on peruskäämin kerroin; p on moottorin napaparien lukumäärä; N on sarjassa olevien kierrosten lukumäärä kussakin kelassa; ja I on kelan läpi kulkevan virran tehollinen arvo. Koska kestomagneettisynkronimoottorin pyörimisnopeus on aina synkroninen nopeus, roottorin päämagneettikenttä ja staattorin ympyrän pyörivän magnetomotorisen voiman synnyttämä pyörivä magneettikenttä pysyvät suhteellisen paikallaan. Kaksi magneettikenttää toimivat vuorovaikutuksessa muodostaen komposiittimagneettikentän staattorin ja roottorin väliseen ilmaväliin. Tämä komposiittimagneettikenttä on vuorovaikutuksessa roottorin päämagneettikentän kanssa ja muodostaa sähkömagneettisen vääntömomentin Te, joka joko käyttää tai estää moottorin pyörimistä.
missä Te on sähkömagneettinen vääntömomentti (N·m); BR on roottorin päämagneettikenttä (T); ja Bnet on yhdistelmämagneettikenttä ilmavälissä (T). Ilmaraon komposiittimagneettikentän ja roottorin päämagneettikentän välisten erilaisten sijaintisuhteiden vuoksi kestomagneettisynkroninen moottori (PMSM) voi toimia sekä moottori- että generaattoritilassa. PMSM:n kolme toimintatilaa on esitetty kuvassa 3. Kun komposiittimagneettikenttä ilmaraossa jää roottorin päämagneettikentän taakse, syntyy sähkömagneettinen vääntömomentti roottorin pyörimissuuntaan nähden; tässä tilassa moottori tuottaa sähköä. Päinvastoin, kun ilmavälissä oleva komposiittimagneettikenttä johtaa roottorin päämagneettikenttään, generoitu sähkömagneettinen vääntömomentti on samassa suunnassa kuin roottorin pyörimissuunta; tässä tilassa moottori toimii generaattorina. Roottorin päämagneettikentän ja ilmavälissä olevan komposiittimagneettikentän välistä kulmaa kutsutaan tehokulmaksi.
PMSM koostuu kahdesta avainkomponentista: moni-polarisoidusta kestomagneettiroottorista ja staattorista, jossa on asianmukaisesti suunnitellut käämit. Käytön aikana pyörivä moninapainen kestomagneettiroottori synnyttää ajassa{2}}vaihtelevan magneettivuon roottorin ja staattorin väliseen ilmaväliin. Tämä vuo synnyttää vaihtojännitteen staattorin käämin navoissa ja muodostaa siten perustan sähköntuotannolle. Tässä käsitellyssä kestomagneettisynkronisessa moottorissa käytetään ferromagneettiseen ytimeen asennettua renkaan{5}}muotoista kestomagneettia. Sisäisiä kestomagneettisynkronimoottoreita ei oteta huomioon tässä. Koska magneetin upottaminen galvanoituun ferromagneettiseen ytimeen on erittäin vaikeaa, käyttämällä sopivan paksuisia magneetteja (500 μm) ja tehokkaita magneettisia materiaaleja roottorin ja staattorin ytimissä, ilmaväli voidaan tehdä erittäin suureksi (300–500 μm) ilman merkittävää suorituskyvyn heikkenemistä. Tämä sallii staattorin käämien varata tietyn tilan ilmavälissä, mikä yksinkertaistaa huomattavasti kestomagneettisynkronimoottoreiden valmistusta.