在凸极同步电机中，磁极磁场沿电枢表面的分布一般呈平顶形，如图曲线1所示。应用傅氏级数可将其分解为基波和一系列高次谐波。如果磁极制造没有特殊缺陷，N极下的磁密分布波和S极下的磁密分布波是对称的，同时，每极下磁密波磁极中心线也是对称的。这样，磁密的空间谐波中就只有奇次谐波，即v＝1、3、5、7、9……。图（a）中表示了把实际磁密波（曲线1）分解为基波（曲线2）和3、5……次谐波（曲线3、4……）。图（b）和（c）则分别画出3次和5次谐波的波形。
图 主极磁场沿电枢表面的分布
谐波电动势的计算方法与基波电动势的计算方法类似。从图可见，v次谐波磁场的极对数为基波的v倍，而极距则为基波的1/v，由于谐波磁场也因转子旋转而形成旋转磁场，其转速等于转子转速，即
，而
，在定子绕组内感应出高次谐波电动势的频率为
（1）
高次谐波和基波相关参数的对比见表1。
表1 高次谐波和基波相关参数的对比
| 极对数 | 极距 | 转速 | 频率 | 槽距电角 | |
| 基 波 |
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n1 | f1 |
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| 3次谐波 |
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| 5次谐波 |
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| …… | …… | …… | …… | …… | …… |
| v次谐波 |
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参照式（4），v次谐波电动势的有效值为
（2）
式中
是v次谐波的绕组系数，
是v次谐波的每极磁通量，参照基波每极磁通量的计算，则有
（3）
是v次谐波磁密的幅值，而
（4）
其中
和
分别为v次谐波的短距系数和分布系数。对v次谐波来说，由于极对数是基波的v倍，参照式（5）和式（8）可得
（5）
（6）
当算出各次谐波电动势的有效值后，可得出相电动势的有效值为
（7）
三相绕组中，线电动势没有3次和3的倍数次谐波，其有效值为
（8）
一般情况下，高次谐波电动势对相电动势大小的影响很小，主要是影响电动势的波形。