Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chủ yếu bao gồm stato, rôto, khung máy, nắp trước-sau, ổ trục, v.v. Cấu trúc của stato về cơ bản giống với động cơ không đồng bộ thông thường, và sự khác biệt chính giữa động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và các loại động cơ khác nằm ở rôto của nó.
Vật liệu nam châm vĩnh cửu có từ tính được nhiễm từ trước (tích điện từ) trên bề mặt hoặc bên trong nam châm vĩnh cửu của động cơ, cung cấp từ trường khe hở không khí cần thiết cho động cơ. Cấu trúc cánh quạt này có thể làm giảm khối lượng động cơ một cách hiệu quả, giảm tổn thất và nâng cao hiệu quả.
Nguyên lý hoạt động của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu như sau: Trong cuộn dây stato của động cơ thành dòng điện ba pha, sau khi có dòng điện đi qua sẽ tạo thành một từ trường quay cho cuộn dây stato của động cơ. Do rôto được lắp nam châm vĩnh cửu nên cực từ của nam châm vĩnh cửu được cố định, theo nguyên lý các cực từ cùng pha thu hút lực đẩy khác nhau, từ trường quay sinh ra trong stato sẽ khiến rôto quay, Vòng quay Tốc độ của rôto bằng tốc độ của cực quay sinh ra trong stato

Do sử dụng nam châm vĩnh cửu để cung cấp từ trường nên quá trình rôto trưởng thành, đáng tin cậy, kích thước linh hoạt, công suất thiết kế có thể nhỏ đến hàng chục watt, lên đến megawatt. Đồng thời, bằng cách tăng hoặc giảm số cặp nam châm vĩnh cửu rôto, việc thay đổi số cực của động cơ sẽ dễ dàng hơn, giúp cho dải tốc độ của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu rộng hơn. Với rôto nam châm vĩnh cửu nhiều cực, tốc độ định mức có thể thấp đến một con số, điều này khó đạt được bằng động cơ không đồng bộ thông thường. Đặc biệt trong môi trường ứng dụng công suất cao tốc độ thấp, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể được điều khiển trực tiếp bằng thiết kế đa cực tốc độ thấp, so với động cơ thông thường cộng với bộ giảm tốc, có thể nêu bật ưu điểm của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

Hoạt động của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cần kết hợp với hệ thống truyền động đặc biệt, động cơ có khả năng điều khiển tốt, độ chính xác điều khiển cao, tốc độ điều chỉnh liên tục, mô men xoắn lớn, dòng khởi động nhỏ, bội số quá tải cao, hiệu suất cao, công suất cao yếu tố và hiệu quả tiết kiệm năng lượng tốt. Các ứng dụng bao gồm hầu hết các lĩnh vực hàng không vũ trụ, quốc phòng, công nghiệp, nông nghiệp và đời sống hàng ngày.
Từ trường của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có mô-men xoắn khởi động nhỏ và lớn không liên quan đến tốc độ của động cơ, không giống như động cơ cảm ứng ba pha phải có sự chênh lệch trượt rôto để tạo ra mô-men xoắn. Do đó, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và động cơ DC có thể tạo ra mô-men xoắn gấp 2 đến 3 lần mô-men xoắn khởi động ở tốc độ “0”. Vì vậy, nó đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu chống kẹt cao. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu không cần lấy điện từ lưới điện để tạo ra từ trường cần thiết cho động cơ, vì vậy so với động cơ kích thích điện thông thường, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chắc chắn tiết kiệm năng lượng hơn. Đối với các động cơ có công suất khác nhau, việc tiết kiệm phần năng lượng kích thích này ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ khoảng 2% đến 5%. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha hoạt động ở tốc độ đồng bộ (tốc độ và tần số duy trì mối quan hệ cố định), vì vậy khi động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha được cấp điện trực tiếp từ lưới điện, hệ số công suất của nó cao hơn nhiều so với động cơ cảm ứng ba pha. Thông thường có thể đạt gần 1.0, do đó có thể giảm biên độ dòng điện lưới khoảng 10% đến 15%, tổn thất truyền tải điện lưới giảm từ 20% đến 28%.
Nhiệt độ làm việc tăng thấp: Khi động cơ không đồng bộ làm việc, cuộn dây rôto có một dòng điện tiêu thụ hoàn toàn dưới dạng nhiệt nên sẽ sinh ra một lượng nhiệt lớn trong cuộn dây rôto, làm tăng nhiệt độ của động cơ không đồng bộ. động cơ, ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ. Do động cơ nam châm vĩnh cửu có hiệu suất cao nên cuộn dây rôto không bị tổn thất điện trở, có rất ít hoặc không có dòng điện phản kháng trong cuộn dây stato, khiến nhiệt độ động cơ tăng thấp và kéo dài tuổi thọ của động cơ.