42V永磁同步起动发电机一体化系统把起动机和发电机整合为一体直接安装在发动机的曲轴上,省去了齿轮和皮带传动,具有快速起动、高效率发电等功能。研究了永磁同步电动机和永磁同步发电机的磁路结构,设计出了适合永磁同步起动发电机的磁路结构；对飞轮式外转子的永磁同步起动发电机进行建模,推导出了起动发电机气隙磁密、空载感应电动势、电枢反应磁场、电枢绕组电感参数的解析表达式。利用电磁预估、经验公式和矢量结构图相结合的方法对起动发电机定子、转子结构、永磁体尺寸、绕组结构参数进行了设计计算,利用解析法对所设计的永磁同步起动发电机结构参数进行了优化。利用Ansoft Maxwell 2D有限元分析软件建立了永磁同步起动发电机静磁场和瞬态磁场的模型,对电枢绕组的互感、自感及额定转速下空载感应电动势进行了计算,确定了电枢绕组参数；分析气隙磁场的影响因素,减少漏磁,提高起动发电机效率。设计出了由起动控制电路、起动发电转换电路、稳压控制电路集成的永磁同步起动发电机控制器,采用Mutisim 10电路原理仿真软件对稳压电路进行仿真,验证了该电路的合理性与可行性。试制了采用一套定子、转子和同向同槽两套绕组的42V永磁同步起动发电机及控制器,并进行了系统调试与实验,堵转扭矩≥35Nm,转速在1500r/min-2400r/min、负载在0-540W的范围内变化时,输出电压稳定在41.6V～42.3V之间,达到了设计要求。