जब एक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर के स्टेटर के तीन {{1} चरण सममित वाइंडिंग में तीन {{0} चरण धारा प्रवाहित होती है, तो धारा द्वारा उत्पन्न मैग्नेटोमोटिव बल एक स्थिर आयाम के साथ एक घूर्णन मैग्नेटोमोटिव बल बनाने के लिए संयोजित होता है। क्योंकि इसका आयाम स्थिर रहता है, इस घूर्णन मैग्नेटोमोटिव बल का प्रक्षेप पथ एक वृत्त बनाता है, जिसे गोलाकार घूर्णन मैग्नेटोमोटिव बल कहा जाता है। इसका परिमाण एकल चरण मैग्नेटोमोटिव बल के अधिकतम आयाम का ठीक 1.5 गुना है।
जहाँ, F गोलाकार घूमने वाला मैग्नेटोमोटिव बल (T·m) है; Fφl एकल चरण मैग्नेटोमोटिव बल (T·m) का अधिकतम आयाम है; k मौलिक वाइंडिंग गुणांक है; पी मोटर के पोल जोड़े की संख्या है; N प्रत्येक कुंडल में श्रृंखला में घुमावों की संख्या है; और I कुंडल के माध्यम से बहने वाली धारा का प्रभावी मान है। चूंकि स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर की घूर्णन गति हमेशा तुल्यकालिक गति होती है, रोटर मुख्य चुंबकीय क्षेत्र और स्टेटर परिपत्र घूर्णन मैग्नेटोमोटिव बल द्वारा उत्पन्न घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र अपेक्षाकृत स्थिर रहता है। दो चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर और रोटर के बीच वायु अंतराल में एक समग्र चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए परस्पर क्रिया करते हैं। यह मिश्रित चुंबकीय क्षेत्र रोटर के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करता है, जिससे एक विद्युत चुम्बकीय टोक़ Te उत्पन्न होता है जो या तो मोटर के घूर्णन को चलाता है या बाधित करता है।
जहां Te विद्युत चुम्बकीय टोक़ (N·m) है; बीआर रोटर का मुख्य चुंबकीय क्षेत्र (टी) है; और बीनेट वायु अंतराल (टी) में समग्र चुंबकीय क्षेत्र है। वायु अंतराल में समग्र चुंबकीय क्षेत्र और रोटर के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र के बीच अलग-अलग स्थितिगत संबंधों के कारण, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (पीएमएसएम) मोटर और जनरेटर दोनों मोड में काम कर सकता है। पीएमएसएम की तीन ऑपरेटिंग अवस्थाएं चित्र 3 में दिखाई गई हैं। जब वायु अंतराल में समग्र चुंबकीय क्षेत्र रोटर के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र से पीछे हो जाता है, तो उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय टोक़ रोटर की घूर्णन दिशा के विपरीत होता है; इस अवस्था में, मोटर बिजली पैदा कर रही है। इसके विपरीत, जब वायु अंतराल में समग्र चुंबकीय क्षेत्र रोटर के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र की ओर जाता है, तो उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय टोक़ रोटर के घूर्णन के समान दिशा में होता है; इस अवस्था में, मोटर जनरेटर के रूप में काम कर रही है। रोटर के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र और वायु अंतराल में समग्र चुंबकीय क्षेत्र के बीच के कोण को शक्ति कोण कहा जाता है।
पीएमएसएम में दो प्रमुख घटक होते हैं: एक बहुध्रुवीकृत स्थायी चुंबक रोटर और उचित रूप से डिज़ाइन की गई वाइंडिंग वाला एक स्टेटर। ऑपरेशन के दौरान, घूमने वाला बहुध्रुवीय स्थायी चुंबक रोटर रोटर और स्टेटर के बीच वायु अंतराल में एक अलग-अलग चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करता है। यह फ्लक्स स्टेटर वाइंडिंग टर्मिनलों पर एक वैकल्पिक वोल्टेज उत्पन्न करता है, इस प्रकार बिजली उत्पादन का आधार बनता है। यहां चर्चा की गई स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर एक फेरोमैग्नेटिक कोर पर लगे रिंग आकार के स्थायी चुंबक का उपयोग करती है। आंतरिक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स पर यहां विचार नहीं किया गया है। क्योंकि इलेक्ट्रोप्लेटेड फेरोमैग्नेटिक कोर में चुंबक लगाना बहुत मुश्किल है, रोटर और स्टेटर कोर में उचित मोटाई (500 μm) और उच्च प्रदर्शन चुंबकीय सामग्री के मैग्नेट का उपयोग करके, महत्वपूर्ण प्रदर्शन हानि के बिना वायु अंतराल को बहुत बड़ा (300 ~ 500 μm) बनाया जा सकता है। यह स्टेटर वाइंडिंग्स को वायु अंतराल में एक निश्चित स्थान पर कब्जा करने की अनुमति देता है, इस प्रकार स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स के निर्माण को बहुत सरल बनाता है।