כאשר זרם תלת-פאזי זורם לתוך שלושת-הפיתולים הסימטריים של הסטטור של מנוע סינכרוני מגנט קבוע, הכוח המגנטו-מוטיבי שנוצר על ידי הזרם מתאחד ויוצר כוח מגנטו-מוטיבי מסתובב עם משרעת קבועה. מכיוון שהמשרעת שלו נשארת קבועה, המסלול של כוח מגנטו-מוטיב מסתובב זה יוצר מעגל, הנקרא כוח מגנטו-מוטיבי מסתובב מעגלי. עוצמתו היא בדיוק פי 1.5 מהמשרעת המקסימלית של הכוח המגנטו-מוטיבי- החד-פאזי.
כאשר, F הוא הכוח המגנטו-מוטיבי המסתובב מעגלי (T·m); Fφl היא המשרעת המקסימלית של הכוח המגנטו-מוטיבי- חד-פאזי (T·m); k הוא מקדם הפיתול הבסיסי; p הוא מספר זוגות הקטבים של המנוע; N הוא מספר הסיבובים בסדרה בכל סליל; ו-I הוא הערך האפקטיבי של הזרם הזורם דרך הסליל. מכיוון שמהירות הסיבוב של המנוע הסינכרוני של המגנט הקבוע היא תמיד המהירות הסינכרונית, השדה המגנטי הראשי של הרוטור והשדה המגנטי המסתובב שנוצר על ידי הכוח המגנטו-מוטיבי המסתובב מעגלי הסטטור נשארים נייחים יחסית. שני שדות מגנטיים יוצרים שדה מגנטי מורכב במרווח האוויר בין הסטטור לרוטור. שדה מגנטי מורכב זה יוצר אינטראקציה עם השדה המגנטי הראשי של הרוטור, ויוצר מומנט אלקטרומגנטי Te שמניע או מעכב את סיבוב המנוע.
כאשר Te הוא המומנט האלקטרומגנטי (N·m); BR הוא השדה המגנטי הראשי של הרוטור (T); ו-Bnet הוא השדה המגנטי המרוכב במרווח האוויר (T). בשל יחסי המיקום השונים בין השדה המגנטי המרוכב במרווח האוויר לבין השדה המגנטי הראשי של הרוטור, המנוע הסינכרוני המגנט הקבוע (PMSM) יכול לפעול הן במצב מנוע והן במצב גנרטור. שלושת מצבי הפעולה של ה-PMSM מוצגים באיור 3. כאשר השדה המגנטי המרוכב במרווח האוויר מפגר מאחורי השדה המגנטי הראשי של הרוטור, המומנט האלקטרומגנטי שנוצר מנוגד לכיוון הסיבוב של הרוטור; במצב זה, המנוע מייצר חשמל. לעומת זאת, כאשר השדה המגנטי המרוכב במרווח האוויר מוביל את השדה המגנטי הראשי של הרוטור, המומנט האלקטרומגנטי שנוצר הוא באותו כיוון של סיבוב הרוטור; במצב זה, המנוע פועל כגנרטור. הזווית בין השדה המגנטי הראשי של הרוטור לשדה המגנטי המרוכב במרווח האוויר נקראת זווית הכוח.
ה-PMSM מורכב משני מרכיבים מרכזיים: רוטור מגנט קבוע רב-קוטבי וסטטור עם פיתולים מתוכננים כראוי. במהלך הפעולה, רוטור המגנט הקבוע הרב-קוטבי המסתובב מייצר זמן-משתנה שטף מגנטי במרווח האוויר בין הרוטור לסטטור. שטף זה יוצר מתח חילופין במסופי הסטטור המתפתלים, ובכך מהווה את הבסיס לייצור חשמל. המנוע הסינכרוני של מגנט קבוע שנדון כאן משתמש במגנט קבוע בצורת טבעת- המותקן על ליבה פרומגנטית. מנועים סינכרוניים פנימיים של מגנט קבוע אינם נחשבים כאן. מכיוון שהטבעת מגנט לליבה פרומגנטית מצופה אלקטרומגנטית היא קשה מאוד, על ידי שימוש במגנטים בעובי מתאים (500 מיקרומטר) וחומרים מגנטיים בעלי ביצועים גבוהים- בליבות הרוטור והסטטור, ניתן להפוך את מרווח האוויר לגדול מאוד (300~500 מיקרומטר) ללא אובדן ביצועים משמעותי. זה מאפשר לפיתולי הסטטור לתפוס מקום מסוים במרווח האוויר, ובכך מפשט מאוד את הייצור של מנועים סינכרוניים מגנט קבוע.