在电机的设计优化过程中，对所设计的电机模型进行电磁计算是检验设计是否合理的重要方法。目前，常用的方法是有限元法。对电机进行计算之前，将根据自由活塞发动机系统应用场合设计一台圆筒型永磁直线发电机，并根据发电机设计参数建立电机有限元模型，为后面的分析做好准备。

2.1自由活塞式发动机系统基原理

    自由活塞式发动机是直线发电系统的动力源装置，其重要性自然不言而喻，因此很有必要对自由活塞运动特性与发动机系统工作原理进行简要介绍分析。

2.1.1发动机系统中自由活塞的运动特性

为了简化分析针对自由活塞的运动特性做如下假设:

(1)左右两个燃烧室燃烧对活塞产生的推力大小相同，方向相反。

(2>忽略活塞连杆运动过程中所受的摩擦阻力，或将其等效到燃烧推力中。

(3)忽略环境因素对活塞运动的影响。

(4)假设气缸燃烧气体作用力力的变化是周期T的函数。