永磁同步电动机与异步感应电动机一样，也是由转子、端盖和定子等部件组成。通常它的定子结构与异步感应电机的定子结构基本相同，主要区别在于其转子由永磁体磁极和铁心组成，铁心通常用硅钢片叠成。根据转子中永磁体的布置方式，大体可分为表面凸出式、表面嵌入式和内置式永磁转子。
永磁同步电动机的工作原理是：由定子提供旋转的磁场，磁场产生的方式和转速与交流异步电机相同。由转子永磁体提供磁极。这样，定子产生的旋转磁场与转子永磁体磁极和转子铁心形成回路。根据磁阻最小原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用旋转磁场的电磁力拉动转子旋转，于是永磁转子就会跟随定子产生的旋转磁场同步旋转，从而带动电机轴旋转。
与感应电动机相比，永磁同步电动机不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因数（可达到1，甚至容性），减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以减少风扇和相应的风摩损耗，效率比同规格感应电动机提高2%~8%。而且永磁同步电动机在25%~120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，相比异步电动机这是其在节能方面最大的一个优势。
在实际运行中，电动机在驱动负载时很少满功率运行。其原因是：一方面，设计人员在电动机选型时，一般是依据负载的极限工沉来确定电动机功率，而极限工况是不常见的。同时，为防止在异常工况时烧损电动机，设计时也会进一步给电动机的功率留裕量。另一方面，电动机制造商为保证电动机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上进一步留一定的功率裕量。这样就导致实际运行的电动机大多数的工作功率在额定功率的80%以下，这在空压机行业非常普遍，空压机的电动机通常工作在轻载区。对异步电动机来讲，其轻载时效率很低，而永磁同步电动机在轻载区仍能保持较高的效率。这一点是永磁同步电机广泛应用于变转速空压机的重要原因，即满足了变频空压机在变工况下对电机效率的要求。
永磁同步电动机需要变频供电，空压机行业应用的变频器和普通变频器有所不同，因此针对空压机的运行特点做了一些专门的设计，例如考虑不间断工作的散热问题。此外一些行业专用的变频器还集成了空压机的系统控制逻辑，加入一些于接点比如空压机的远程启动、停止、故障反馈等，物联网模块，甚至人机界面，这大大简化了空压机系统的电气设计。
