在電機的設計優化過程中，對所設計的電機模型進行電磁計算是檢驗設計是否合理的重要方法。目前，常用的方法是有限元法。對電機進行計算之前，將根據自由活塞發動機系統應用場合設計一臺圓筒型永磁直線發電機，并根據發電機設計參數建立電機有限元模型，為后面的分析做好準備。

2.1自由活塞式發動機系統基原理

    自由活塞式發動機是直線發電系統的動力源裝置，其重要性自然不言而喻，因此很有必要對自由活塞運動特性與發動機系統工作原理進行簡要介紹分析。

2.1.1發動機系統中自由活塞的運動特性

為了簡化分析針對自由活塞的運動特性做如下假設:

(1)左右兩個燃燒室燃燒對活塞產生的推力大小相同，方向相反。

(2>忽略活塞連桿運動過程中所受的摩擦阻力，或將其等效到燃燒推力中。

(3)忽略環境因素對活塞運動的影響。

(4)假設氣缸燃燒氣體作用力力的變化是周期T的函數。