Kaikki pyörivät sähkömoottorit, vaihto- ja tasavirtamoottorit, toimivat kahden magneettikentän vuorovaikutuksen ansiosta. Toinen on paikallaan ja liittyy (yleensä) moottorin ulkokoteloon. Toinen pyörii ja liittyy moottorin pyörivään ankkuriin (jota kutsutaan myös roottoriksi). Pyöriminen aiheutuu näiden kahden kentän vuorovaikutuksesta.

Yksinkertaisessa tasavirtamoottorissa on pyörivä magneettikenttä, jonka napaisuus käännetään puolen kierroksen välein harja-kommutaattoriyhdistelmän avulla. Harjat – pohjimmiltaan johtavat hiilisauvat, jotka harjaavat roottorin johtimia roottorin pyöriessä – palvelevat myös sähkövirran saamista pyörivään ankkuriin. Harjaton tasavirtamoottori on hieman erilainen. Pyörivä kenttä käännetään edelleen, mutta elektronisesti tapahtuvan kommutoinnin avulla.

Induktiomoottorilla on se ainutlaatuinen ominaisuus, että paikallaan olevan ja pyörivän käämin välillä ei ole sähköistä yhteyttä. Moottorin liittimiin syötetään vaihtovirtaa, joka syöttää virtaa paikallaan oleviin käämeihin.

Kaikki induktiomoottorit ovat asynkronimoottoreita. Nimitys asynkroninen johtuu staattorikentän pyörimisnopeuden ja roottorin hieman hitaamman pyörimisnopeuden välisestä luistosta.

Nykyaikaisimmissa induktiomoottoreissa on oravahäkin muotoinen roottori. Lieriömäinen oikosulkuhäkki koostuu raskaista kupari-, alumiini- tai messinkitangoista, jotka on asetettu uriin ja yhdistetty molemmista päistä johtavilla renkailla, jotka oikosulkevat tangot sähköisesti toisiinsa. Roottorin kiinteä ydin on rakennettu sähköteknisistä teräslaminaateista.

On myös mahdollista löytää induktiomoottoreita, joiden roottorit koostuvat käämeistä eikä oravahäkistä. Näitä kutsutaan käämiroottori-induktiomoottoreiksi. Rakenteen tarkoituksena on tarjota keino vähentää roottorivirtaa, kun moottori alkaa pyöriä. Tämä tapahtuu yleensä kytkemällä jokainen roottorin käämi sarjaan vastuksen kanssa. Käämit saavat virran jonkinlaisen liukurengasjärjestelyn kautta. Kun roottori saavuttaa loppunopeuden, roottorin navat kytkeytyvät oikosulkuun, jolloin niistä tulee sähköisesti sama kuin oikosulkuhäkkiroottorista.

Induktiomoottorin käämien kiinteä osa (staattori) kytkeytyy vaihtovirtalähteeseen. Jännitteen kytkeminen staattoriin aiheuttaa vaihtovirran kulkemisen staattorin käämeissä. Virran kulku indusoi magneettikentän, joka vaikuttaa roottoriin ja saa aikaan jännitteen ja virran kulun roottorin elementeissä.

Staattorin pohjoisnapa indusoi roottoriin etelänavan. Mutta staattorin napojen sijainti pyörii, kun vaihtojännitteen amplitudi ja napaisuus vaihtelevat. Indusoitu napa roottorissa pyrkii seuraamaan pyörivää staattorin napaa. Faradayn lain mukaan sähkömotorinen voima syntyy, kun lankasilmukka siirtyy alueelta, jossa magneettikentän voimakkuus on alhainen, alueelle, jossa magneettikentän voimakkuus on korkea, ja päinvastoin. Jos roottori seuraisi tarkasti liikkuvaa staattorin napaa, magneettikentän voimakkuus ei muuttuisi. Näin ollen roottori jää aina jälkeen staattorikentän pyörimisestä, koska roottorikenttä jää aina jonkin verran jälkeen staattorikentästä. Tämä viive aiheuttaa sen, että roottori pyörii nopeudella, joka on jonkin verran hitaampi kuin staattorikentän nopeus. Näiden kahden eroa kutsutaan luistoksi.

Luiston määrä voi vaihdella. Se riippuu pääasiassa kuormasta, jota moottori käyttää, mutta siihen vaikuttavat myös roottoripiirin vastus ja staattorivuon indusoiman kentän voimakkuus. Design B -moottorin luisto on 0,5-5 %.

Moottorin seistessä paikallaan roottorin ja staattorin käämit ovat käytännössä muuntajan ensiö- ja toisiokäämit. Kun staattoriin syötetään aluksi vaihtovirtaa, roottori ei liiku. Roottoriin indusoituvalla jännitteellä on siis sama taajuus kuin staattorin jännitteellä. Kun roottori alkaa pyöriä, siihen indusoituvan jännitteen taajuus fr laskee. Jos f on staattorijännitteen taajuus, niin slip, s, yhdistää nämä kaksi fr = sf:n avulla. Tässä s ilmaistaan desimaalilukuna.

Koska induktiomoottorissa ei ole harjoja, kommutaattoria tai muita vastaavia liikkuvia osia, se on edullisempi valmistaa ja ylläpitää kuin muuntyyppiset moottorit.

Tarkastellaan sitä vastoin synkronimoottoria. Siinä roottori pyörii samaan tahtiin – eli synkronoidusti – kuin staattorin magneettikenttä. Kuten induktiomoottori, myös synkroninen vaihtovirtamoottori sisältää staattorin ja roottorin. Myös staattorin käämit kytkeytyvät vaihtovirtaan kuten induktiomoottorissa. Staattorin magneettikenttä pyörii synkronoituna verkkotaajuuden kanssa.

Synkronimoottorin roottorikäämitys voi saada virtaa monin eri tavoin, mutta ei yleensä induktiolla (paitsi joissakin malleissa vain käynnistysmomentin tuottamiseksi). Se, että roottori pyörii synkronoidusti vaihtovirran verkkotaajuuden kanssa, tekee synkronimoottorista käyttökelpoisen erittäin tarkkojen kellojen ajamiseen.

Korostettakoon, että synkronoidun vaihtovirtamoottorin roottori pyörii synkronoidusti kokonaislukumäärän vaihtovirran syklien kanssa. Tämä ei ole sama kuin sanoisi, että se pyörii verkkotaajuutta vastaavalla kierrosluvulla. Moottorin roottorin kierrosluku eli synkroninopeus N on:

N = 120f/P = 60 f/P

Missä f on vaihtovirran syöttötaajuus hertseinä, P on napojen lukumäärä (vaihetta kohti) ja p on parinapainen napojen lukumäärä vaihetta kohti.

Jos napoja on enemmän, synkronimoottori pyörii sitä hitaammin. Hitaamman moottorin rakentaminen on kalliimpaa, kun otetaan huomioon sama hevosvoima. 60 Hz:n taajuudella:

• Kaksinapainen/vaiheinen synkroninen vaihtovirtamoottori pyörii 3 600 kierrosta minuutissa.
• Nelinapainen/vaiheinen synkroninen vaihtovirtamoottori pyörii 1 800 kierrosta minuutissa.
• Kuusinapainen/vaiheinen synkroninen vaihtovirtamoottori pyörii 1 200 kierrosta minuutissa.
• Kahdeksannapainen/vaiheinen synkroninen vaihtovirtamoottori pyörii 900 kierrosta minuutissa.
• Kymmenenapainen/vaiheinen synkroninen vaihtovirtamoottori pyörii 720 kierrosta minuutissa.
• Kahdentoista navan/vaiheen synkroninen vaihtovirtamoottori pyörii 600 kierrosta minuutissa.

Matalan murtovoiman synkroniset vaihtovirtamoottorit ovat käyttökelpoisia silloin, kun halutaan tarkkaa ajoitusta. Suuritehoiset synkroniset vaihtovirtamoottorit ovat kalliimpia kuin kolmivaiheiset induktiomoottorit, mutta niillä on kaksi lisäominaisuutta. Korkeammista alkukustannuksista huolimatta ne voivat olla pitkällä aikavälillä kannattavia, koska ne ovat energiatehokkaampia kuin muuntyyppiset moottorit. Toiseksi, joskus samanaikaisesti, ne voivat toimia etu- tai ykköstehokertoimella, joten yksi tai useampi synkroninen vaihtovirtamoottori voi tarjota tehokertoimen korjauksen samalla kun se tekee hyödyllistä työtä.

Synkronisia vaihtovirtamoottoreita on useita eri tyyppejä. Ne luokitellaan yleensä sen mukaan, miten ne tuottavat magneettikentän. Erikseen viritetyissä moottoreissa magneettinavat on viritetty ulkoisesta lähteestä. Sitä vastoin itse virittyvässä (toisinaan myös ei-virittyvässä ja suoraan virittyvässä) koneessa magneettinavat virittyvät moottorista itsestään. Ei-jännitteisiin moottoreihin kuuluvat reluktanssimoottorit, hystereesimoottorit ja kestomagneettimoottorit. Toiminnassa roottori magnetoidaan tarvittavilla magneettinavoilla analogisesti induktiomoottorin tapaan. Roottori pyörii kuitenkin samalla nopeudella ja synkronoidusti staattorin pyörivän magneettikentän kanssa. Tämä johtuu siitä, että roottorissa on urat. Moottorit käynnistyvät induktiomoottoreina. Kun ne lähestyvät synkroninopeutta, urat mahdollistavat synkronimagneettikentän kiinnittymisen roottoriin. Tällöin moottori pyörii synkroninopeudella niin kauan kuin tarvittava vääntömomentti on pieni.

Reluktanssimoottorissa roottorissa on ulkonevia napoja, jotka muistuttavat yksittäisiä hampaita. Roottorin napoja on vähemmän kuin staattorin napoja, mikä estää staattorin ja roottorin napojen kohdistumisen, jolloin pyörimistä ei tapahdu. Reluktanssimoottorit eivät ole itsekäynnistyviä. Tästä syystä roottoriin rakennetaan usein erityiset käämitykset (ns. oikosulkukäämitykset), jolloin reluktanssimoottori käynnistyy kuin induktiomoottori.

Hystereesimoottori käyttää hyväkseen korkean koersiivisuuden omaavan kobolttiteräsroottorin laajaa hystereesisilmukkaa. Hystereesin vuoksi roottorin magnetoitumisen vaihe jää jälkeen staattorin pyörivän magneettikentän vaiheesta. Tämä viive aiheuttaa vääntömomentin. Synkroninopeudella roottorin ja staattorin kentät lukkiutuvat toisiinsa ja tuottavat jatkuvan pyörimisen. Hystereesimoottorin etuna on sen itsekäynnistyvyys.

Kestomagneettisessa vaihtosynkronimoottorissa on roottoriin upotetut kestomagneetit. Uusimmat hissit saavat käyttövoimansa näistä moottoreista, eikä vaihteistoa tarvita.

Suorasti kiihdytettyä synkronimoottoria voidaan kutsua eri nimillä, kuten ECPM (elektronisesti kommutoitu kestomagneettimoottori), BLDC (harjaton tasavirtamoottori) tai vain harjaton kestomagneettimoottori. Roottori sisältää kestomagneetteja. Magneetit voidaan asentaa roottorin pintaan tai ne voidaan asettaa roottorikokoonpanon sisälle (jolloin moottoria kutsutaan sisäpuoliseksi kestomagneettimoottoriksi).

Tietokone ohjaa staattorikäämitysten virran peräkkäistä kytkentää oikeaan aikaan puolijohdekytkimillä. Teho syötetään staattorin hampaisiin käämeihin, ja jos roottorin erottuva napa on täysin linjassa staattorin hampaan kanssa, ei synny vääntömomenttia. Jos roottorin hammas on jossakin kulmassa staattorin hampaaseen nähden, ainakin osa magneettivuosta ylittää raon kulmassa, joka ei ole kohtisuorassa hammaspintoja vastaan. Tuloksena on roottoriin kohdistuva vääntömomentti. Näin ollen virran kytkeminen staattorikäämiin oikeaan aikaan aiheuttaa vuon kuvion, joka johtaa joko myötä- tai vastapäivään tapahtuvaan liikkeeseen.

Yksi toinen synkronimoottorityyppi on kytketty reluktanssimoottori (switch reluctance, SR-moottori).
Sen roottori koostuu päällekkäin pinotuista teräslaminaateista, joissa on sarja hampaita. Hampaat ovat magneettisesti läpäiseviä ja niitä ympäröivät alueet ovat heikosti läpäiseviä niihin leikattujen urien ansiosta.

Toisin kuin induktiomoottoreissa, roottorissa ei ole roottoripalkkeja eikä näin ollen roottorissa kulje vääntömomenttia tuottavaa virtaa. Koska SR-roottorissa ei ole minkäänlaisia johtimia, roottorin kokonaishäviöt ovat huomattavasti pienemmät kuin muissa moottoreissa, joissa roottorissa on johtimia.

SR-moottorin tuottamaa vääntömomenttia säädellään säätämällä staattorin sähkömagneeteissa kulkevan virran suuruutta. Nopeutta ohjataan sitten moduloimalla vääntömomenttia (käämivirran kautta). Tekniikka vastaa tapaa, jolla nopeutta ohjataan ankkurivirran avulla perinteisessä harja- tasavirtamoottorissa.

SR-moottori tuottaa vääntömomentin, joka on verrannollinen sen käämeihin syötetyn virran määrään. Moottorin nopeus ei vaikuta vääntömomentin tuottamiseen. Toisin kuin vaihtovirtainduktiomoottoreissa, joissa suurilla pyörimisnopeuksilla kentän heikkenemisalueella roottorivirta on yhä enemmän jäljessä pyörivästä kentästä moottorin kierrosluvun kasvaessa.

Viimeiseksi on olemassa tasavirtavirtaohjattu vaihtovirtasynkronimoottori. Se vaatii tasasuuntaavan virtalähteen magneettikentän synnyttämiseksi. Näitä moottoreita valmistetaan yleensä yli yhden hevosvoiman kokoisina.