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电动机的工作原理是基于定子绕组中的电流与转子磁场的相互作用，定子绕组的结构和连接形式以及绕组中的电流和产生的反电动势决定着电动机的工作模式和电动机形式。
这里对电动机定子绕组与转子之间的作用力进行定性的介绍，有助于读者对电动机的转矩建立基本的概念，详细的数学推导见第3章。电动机转子的旋转是因为有电磁转矩的原因，这里又可以细分为定子绕组与永磁体和定子绕组与凸极转子两种电磁转矩。
如图2-17所示，当电动机转子静止时，永磁体产生的磁场是直流磁场设等效励磁电流 i f ，方向沿 d 轴（如图中N、S所示），该磁场在空间内是不会旋转的。当三相定子绕组通入直流电，那么也可以产生直流磁场，如果合理地控制各相绕组的电流大小，那么定子绕组产生的合成直流磁场的位置（可以近似认为是图中合成电流 i s 的位置）也是不同的。两个直流磁场就如同两块磁铁，它们之间可以产生相互作用力。定子绕组由于固定在定子槽中不能运动，所以转子磁铁受到作用力后就会旋转。
当两块磁铁的相对位置发生变化时，它们之间的作用力将会随之变化而不能够保持恒定。如果希望它们之间的作用力保持恒定，那么就需要在转子磁铁旋转时，在定子绕组中通入正弦交流电从而产生一个等效的旋转磁铁。定转子产生的转矩为 T e1 ∝ i f i s sin δ 。
图2-17 定子磁场与转子磁铁作用示意图
转子磁铁由于机械旋转产生了机械旋转磁场；定子绕组虽然静止不动，但通入的正弦交流电流产生了电气旋转磁场，两个磁场是可以保持相对静止的。此时，旋转磁场的转速为
式中 n ——转子的转速（r/min）；
n 1 ——旋转磁场的转速（r/min）；
f ——三相正弦交流电的频率（Hz）；
n p ——电机的磁极对数。
PMSM转子凸极的存在使电动机的磁场复杂化，为了便于说明，在图2-18中，假定凸极转子铁心的磁场分布在两个轴线上 ——d 轴与 q 轴，定子绕组也被替换成一个 d 轴绕组（图中的D 1 与D 2 两个端子，图中电流方向为正方向）和一个 q 轴绕组（图中的Q 1 与Q 2 两个端子，图中电流方向为正方向）。当定子绕组的 d 轴电流 i d 与 q 轴电流 i q 分别在 d 轴、 q 轴的磁路中励磁，将会分别产生 d 轴的磁通 Ф d 与 q 轴的磁通 Ф q 。定子绕组与凸极转子之间的作用力是相互的，可以通过分析定子绕组的受力来计算转子的受力。
定子绕组 d 轴电流 i d 与 q 轴磁路中的磁通 Ф q 产生作用力 f 1 ，定子绕组 q 轴电流 i q 与 d 轴磁路中的磁通 Ф d 产生作用力 f 2 ，如下式所示：
图2-18 定子磁场与凸极转子的作用示意图
凸极转子的受力与定子绕组的受力相反，在图2-18中，按照转子逆时针方向旋转为正方向，转子受到的电磁转矩可以简单地描述为式（2-5）。
由于
d
轴磁路的磁导小于
q
轴磁路的磁导，所以
L
d
＜
L
q
，即凸极率
，记
β
=
ρ
-1。当
i
q
＞0时，如果希望有正向的电磁转矩产生，那么必须有
i
d
＜0。即是说图2-18中第二象限内的定子绕组合成电流可以牵引凸极转子逆时针旋转，第一象限内的定子绕组合成电流则不能够实现这一点。
上面的分析结果也可以说明，只要定子绕组 d 轴、 q 轴的电流不变，那么转矩也是恒定的。
实际上，电动机三相定子绕组的对称正弦波电流产生的总电流可以用电流矢量来描述，此时的电流矢量是一个幅值恒定、匀速旋转的矢量，该电流矢量的旋转速度等于正弦电流的电角速度，当该速度与转子电角速度相等时，电动机转子受到的作用力保持恒定——这通常是我们希望的，电动机调速系统通常需要恒定的转矩对机械系统进行加速或制动。电流矢量的旋转速度通常称为同步速度，电动机稳定运行时的转速也是该速度，这是我们称这种电动机为“同步”电动机的原因。
根据电动机的基本运行原理，可以考虑两种方式来控制电动机，使其产生恒定的电磁转矩。一种情况是在不知道电动机转子位置的情况下，给定子绕组通入旋转的电流矢量，利用该电流与转子的相互作用力驱动电动机旋转，条件合适的话，电动机转子可以与电流矢量保持同步旋转，这种情况下称电动机处于他控模式。另一种情况是首先需要知道电动机的转子位置，然后根据该信息控制定子绕组的通电方式和各相绕组的电流值，从而保持定子电流矢量与转子的同步，这种情况下称电动机处于自控模式。
电动机处于他控模式下，有可能会出现定子电流矢量与转子位置关系非常不协调，此时不能产生合适的电磁转矩驱动转子同步旋转，那么电动机就不能进入稳定运行的状态。另外，当电动机稳定运行时，如果转子受到某种扰动而使其位置发生变化，那么电动机的电磁转矩就会直接受到影响。如果电动机转矩不能及时驱动转子进入同步状态，那么电动机将可能会发生失步，不再稳定运行。相比之下，自控模式下的电动机电流矢量可以根据转子位置进行实时控制，所以电动机的工作稳定性可以大大提高。