直线电机基本概念
直线电机的工作原理
直线电机的工作原理背景介绍直线电机（Linear Motor）是利用电磁力原理产生直线运动的一种电动机，与传统的转子型电机不同，它没有旋转运动。
直线电机因其高速、高加速度、高精度等特点，被广泛应用于制造业、交通、航空航天等领域。
本文将介绍直线电机的工作原理，包括电磁电路、电磁力和机械特性等方面，以便更好地了解直线电机的基本原理。
电磁电路直线电机是由一个定子和一个可移动的永磁体（即推进体）组成的。
其中，定子是由三个互相垂直的线圈组成的电路，推进体上则有一定数量的永磁铁排列在其表面。
当有电流经过定子线圈时，会在定子内部形成一定的磁场，磁场的极性取决于电流的方向。
而永磁体的磁场则是恒定的，与电激励无关。
当电流通过三个线圈时，每个线圈内部都会有一个磁场产生，三个磁场互相叠加，形成一个旋转磁场（也称极频波）。
由于这个旋转磁场的保持和转速不受机械转子速度的限制，并且具有很高的频率，因此称为无极子旋转磁场 (bushed coil)。
推进体中的永磁体感受到这个旋转磁场，会产生一个同频率的偏磁场（也称感应磁场），与线圈内磁场互相作用，形成一对相互推挤，斥力作用的力矩。
这种斥力的作用方式称为同步运动。
电磁力直线电机的运动主要受到电磁力的驱动。
电磁力是由电流通过定子线圈时产生的磁场与推进体中的永磁体的磁场相互作用，形成的一种相互作用力。
因此，电磁力的大小与电流大小和永磁体磁场强度有关。
具体来说，当电流通过定子线圈时，会在定子内形成一个磁场。
这个磁场与推进体中的永磁体的磁场相互作用，产生一个推挤力（也称为Lorentz力）。
这种推挤力的作用方式与普通电机有所不同，直线电机主要产生直线推动力，而不是旋转力。
因此，直线电机的特点是线性运动、高速、高精度和高加速度，可以直接应用于线性运动控制系统和高速传送系统中。
机械特性直线电机的机械特性主要由电磁力和质量、惯性等物理因素共同决定，其中电磁力是直接驱动推进体运动的因素。
同时，机械特性也受到系统设计、控制电路等因素的影响。
直线电机的概述
图1-9直线电机的基本工作原理
在电动机运行状态下，S在0与1之间。上述就是直线电机的基本工作原理。
三直线电机的分类概述
1按结构形式分类
直线电机的分类在不同的场合下有不同的分类型式。按其结构型式主要可分为扁平型、圆筒型（管型）、圆盘型和圆弧型四种。
扁平型直线电机，即为一种扁平的矩形结构的直线电机，如图1-1b，它有单边型和双边型之分。每种型式下又分别由短初级长次级或长初级短次级。
按以上结构型式分类的直线电机相互关系可以图1-10所示的形式表示。
图1-10直线电机的结构分类
2按功能用途分类
直线电机按其功能用途主要可以分为力电机、功电机和能电机。
1.力电机
力电机是指单位输入功率所能产生的推力，或者单位体积所能产生的推力，主要用于在静止物体上或低速的设备上施加一定的推力的直线电机。它以短时运行、低速运行为主，例如阀门的开闭、机械手的操作等等。
图1-2由旋转电机演变为直线电机的过程a）沿径向剖开b)把圆周展成直线
图1-2中演变而来的直线电机，其初级和次级长度是相等的，由于在运行时初级和次级之间要做相对运动，如果在运动开始时，初级与次级正巧对齐，那么在运动中，初级与次级之间互相耦合的部分越来越少，而不能正常运动。为了保证在所需的行程范围内，初级和次级之间的耦合能保持不变，因此世界应用时，是将初级与次级制造成不同的长度。由于段初级在制造成本上，运行的费用上均比短次级低得多，因此一般采用短初级长次级。如图1-3所示。
图1-3单边型直线电机a）短初级b）短次级
在图1-3中所示的直线电机中仅在一边安放初级，对于这样的结构型式称为单边型直线电机。特点是在初级与次级之间存在着很大的法向吸力，一般这个法向吸力在钢次级时约为推力的10倍左右，大多数场合这种吸力是不希望存在的。
直线电机的使用与维护
直线电机的使用与维护概述直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达，推杆马达。
最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式，和管式。
线圈的典型组成是三相，有霍尔元件实现无刷换。
工作原理直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。
它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。
在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。
直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。
考虑到制造成本、运行费用，以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。
如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。
直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。
随着自动控制技术与微计算机技术的发展，直线电机的控制方法越来越多。
对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面：一是传统控制技术，二是现代控制技术，三是智能控制技术。
传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了广泛的应用。
其中PID控制蕴涵动态控制过程中的信息，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电机驱动系统中最基本的控制方式。
为了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技术。
在对象模型确定、不变化且是线性的以及操作条件、运行环境是确定不变的条件下，采用传统控制技术是简单有效的。
但是在高精度微进给的高性能场合，就必须考虑对象结构与参数的变化。
各种非线性的影响，运行环境的改变及环境干扰等时变和不确定因素，才能得到满意的控制效果。
因此，现代控制技术在直线伺服电机控制的研究中引起了很大的重视。
常用控制方法有：自适应控制、滑模变结构控制、鲁棒控制及智能控制。
直线电机的概述
第一章直线电机的概述1.1直线电机的基本结构与工作原理1.1.1直线电机的基本结构图1-1所示的a和b分别表示了一台旋转电机和一台直线电机。
图1-1 旋转电机和直线电机示意图 a)旋转电机 b）直线电机直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演变，它可看作是将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展成直线，如图1-2所示。
这样就得到了由旋转电机演变而来的最原始的直线电机。
由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧成为次级。
图1-2 由旋转电机演变为直线电机的过程 a）沿径向剖开 b)把圆周展成直线图1-2中演变而来的直线电机，其初级和次级长度是相等的，由于在运行时初级和次级之间要做相对运动，如果在运动开始时，初级与次级正巧对齐，那么在运动中，初级与次级之间互相耦合的部分越来越少，而不能正常运动。
为了保证在所需的行程范围内，初级和次级之间的耦合能保持不变，因此世界应用时，是将初级与次级制造成不同的长度。
由于段初级在制造成本上，运行的费用上均比短次级低得多，因此一般采用短初级长次级。
如图1-3所示。
图1-3 单边型直线电机 a）短初级 b）短次级在图1-3中所示的直线电机中仅在一边安放初级，对于这样的结构型式称为单边型直线电机。
特点是在初级与次级之间存在着很大的法向吸力，一般这个法向吸力在钢次级时约为推力的10倍左右，大多数场合这种吸力是不希望存在的。
图1-4 双边型直线电机 a)短初级 b)短次级在图1-4中所示的直线电机在次级的两边都装上了初级。
这样这个法向吸力就可以相互抵消，这种结构型式称为双边型。
上述介绍的直线电机称为扁平型直线电机，是目前应用最为广泛的，除此之外直线电机还可以做成圆筒型（也称管型）结构，它也可以看作是由旋转电机演变过来的，演变过程如图1-5所示。
图1-5 旋转电机演变成圆筒型直线电机的过程 a）旋转电机 b)扁平型单边直线电机 c)圆筒型（管型）直线电机图1-5a表示一台旋转电机以及由定子绕组所构成的磁场极性分布情况；图1-5b表示转变为扁平型直线电机后，初级绕组所构成的磁场极性分布情况，然后将扁平型直线电机沿着和直线运动相垂直的方向卷接成筒形。
直线电机的研究报告
直线电机的研究报告直线电机是一种能够在直线上产生直线运动的电机，它与传统的旋转电机相比具有独特的优势。
研究直线电机的目的在于探索其工作原理、优势和应用领域，并对其性能进行评估。
从工作原理上看，直线电机主要由固定部分和动态部分组成。
固定部分包括电机壳体、定子和传感器，动态部分包括电机转子和传动机构。
当电流通过定子线圈时，会在定子和转子之间产生磁场，从而产生电磁力。
利用传动机构，电磁力将电机转子带动，实现直线运动。
直线电机相比旋转电机具有几个显著的优势。
首先，直线电机无需传统的转动机构，因此具有更高的运动精度和动态响应速度。
其次，直线电机的结构简单，体积小，适用于场地狭小的应用环境。
此外，直线电机还具有较高的效率和较低的噪音。
直线电机在许多领域具有广泛的应用。
例如，直线电机可以用于工业自动化生产线上的搬运和定位任务，可以提高生产效率和精度。
此外，直线电机还可以用于医疗设备、精密仪器等领域，以实现高精度控制和运动。
另外，还可以将直线电机应用于交通运输领域，例如高速磁悬浮列车和电动汽车等的驱动系统。
在对直线电机的性能评估中，关键指标包括力密度、功率密度、转矩常数、峰值力等。
力密度是指单位长度上电机所能产生的最大力的大小，功率密度是指单位长度上电机所能输出的最大功率的大小。
转矩常数是指电机在一定电流下所能产生的转矩大小，峰值力是指电机在工作过程中能产生的最大力。
综上所述，直线电机是一种具有许多优势的电机，其在工业自动化、医疗设备和交通运输等领域有着广泛的应用前景。
通过对直线电机的研究和性能评估，可以进一步推动其在各个领域的应用，同时也有助于改进其设计和制造技术。
长定子直线电机
长定子直线电机长定子直线电机是一种利用电磁力来实现直线运动的电机。
它的特点是定子的长度远大于转子的长度，因此被称为长定子直线电机。
长定子直线电机的工作原理与传统的旋转电机有所不同。
在传统旋转电机中，电流通过定子绕组，产生的磁场通过转子磁铁来旋转，从而驱动转子旋转。
而在长定子直线电机中，定子的长度远大于转子的长度，定子绕组产生的磁场是沿着定子的长度方向分布的，通过控制电流的大小和方向，可以实现定子的移动。
长定子直线电机可以实现高速、高精度的直线运动。
它的运动速度可以达到几米每秒，加速度可以达到几十米每平方秒。
这使得它在一些需要快速准确定位的场合中得到了广泛应用，比如自动化设备、半导体制造、医疗设备等领域。
长定子直线电机的结构相对简单。
它由定子、转子和传感器组成。
定子是由一组绕组组成，绕组通常是由铜线绕制而成。
绕组通过电流激励产生磁场，从而产生电磁力。
转子由一组磁铁组成，它可以在定子的磁场作用下实现直线运动。
传感器用于测量转子位置和速度，从而实现对电机的控制。
长定子直线电机的控制可以通过改变电流的大小和方向来实现。
当电流方向与磁场方向一致时，电机会向一个方向运动；当电流方向与磁场方向相反时，电机会向相反的方向运动。
通过控制电流的大小和方向，可以实现电机的加速、减速、停止等运动控制。
长定子直线电机有许多优点。
首先，它的结构相对简单，易于制造和维修。
其次，它的运动速度和精度都比较高，可以满足一些对运动控制要求较高的场合。
此外，长定子直线电机的功率密度较大，能够输出较大的扭矩。
然而，长定子直线电机也存在一些局限性。
由于定子的长度较大，电机的体积也相对较大，限制了一些应用场合的使用。
此外，长定子直线电机的制造和维修成本较高，需要较高的技术要求。
总的来说，长定子直线电机是一种利用电磁力来实现直线运动的电机。
它具有结构简单、运动速度和精度高等优点，被广泛应用于自动化设备、半导体制造、医疗设备等领域。
随着科技的不断发展，长定子直线电机的性能将得到进一步提升，将在更多领域得到应用。
直线电机原理与选型
直线电机原理与选型直线电机是一种将电能转化为直线运动的电动机。
它与传统的旋转电机不同，直线电机的定子和转子之间的运动是直线的，而不是旋转的。
直线电机在许多领域中得到了广泛应用，如工业自动化、交通运输、医疗设备等。
直线电机的工作原理与传统电动机相似，也是基于洛伦兹力的原理。
洛伦兹力是指导线电流在磁场中产生的力，其大小和方向由洛伦兹力定律决定。
当直线电机的定子和转子之间加上电压，形成电流流经导线时，在磁场的作用下，电流会受到洛伦兹力的作用，从而产生直线运动。
直线电机的选型主要取决于以下几个因素：1.功率需求：根据需要传递的力和速度，选择适当的功率。
功率与输出力和速度成正比。
2.加速度需求：根据需要实现的加速和减速时间，选择适当的加速度。
加速度与电场强度成正比。
3.轴向负载：根据负载的重量和特性，选择适当的轴向力和力矩。
轴向力和力矩与电流和导线长度成正比。
4.空间限制：考虑设备的尺寸和形状，选择适当的直线电机尺寸和布局。
5.工作环境：考虑工作环境的温度、湿度和腐蚀性，选择适当的防护等级和材料。
6.控制系统：根据控制系统的要求，选择适当的编码器和传感器。
除了以上因素，还应考虑直线电机的可维护性、可靠性和成本等因素。
根据直线电机的结构和工作方式，可以将直线电机分为多种类型，如线性感应电机、直线同步电机、刷式直线电机和无刷直线电机等。
-线性感应电机是直线电机中最常见的类型之一、它利用变化的磁场引起定子中的涡流，并产生磁场相互作用产生力。
它具有简单的结构、高效率和高速度的优点。
-直线同步电机是根据同步发电机的原理工作的。
它需要与外部控制器同步，以保持转子和定子之间的同步。
它具有高精度、高刚度和高效率的特点，适用于需要精确定位和高速运动的应用。
-刷式直线电机与传统的直流电动机类似，具有刷子和集电器，通电后通过电刷与转子之间的接触产生直线运动。
它具有较低的成本和较高的输出力，但需要定期维护。
-无刷直线电机没有刷子，通过与电子换向器控制转子的电磁力，实现直线运动。
直线电机的基本结构工作原理优点应用领域
直线电机的基本结构/工作原理/优点/应用领域来源：创丰精工直线（电机）是由电能直接转化为直线运动能的电磁装置，其结构由传统圆筒型旋转电机演变而来，而且（工作原理）也与旋转电机相似。
设想将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线，这样就得到了原始的直线电机。
原来旋转电机中的定子和动子分别演变为直线电机中的初级和次级，旋转电机中的径向、周向和轴向，在直线电机中对应地称为法向、纵向和横向。
01直线电机的基本结构与工作原理直线电机的初子绕组通入（电流）后，产生沿纵向方向正弦分布的气隙磁场，当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按交流电的相序沿直线定向移动，这个平移的磁场称为行波磁场。
次级导体在行波磁场的切割下产生电动势形并形成定向感应电流，次级中的感应电流和磁场的共同作用下产生纵向电磁推力，如果初级是固定不定的，那么次级就沿行波磁场的运动方向做直线运动，这就是直线电机工作的基本原理。
02电机模组优点1、没有（机械）接触，传动力是在气隙中产生的，除了直线电机导轨以外没有任何其它的摩擦；2、结构简单，体积小，通过以最少的零部件数量来实现我们的直线驱动，而且这仅仅是只存在一个运动的部件；3、运行的行程在理论上是不受任何限制的，而且其性能不会因为其行程的大小改变而受到影响；4、其运转可以提供很宽的转速运行范围，其涵盖包括从每秒几微米到数米，特别是在高速状态下是其一个突出的优点；5、加速度很大，标准负荷为加速1G；6、运动平稳，这是因为除了起支撑作用的直线导轨或气浮轴承外，没有其它机械连接或转换装置的缘故；7、精度和重复精度高，因为消除了影响精度的中间环节，系统的精度取决于位置（检测）元件，有合适的反馈装置可达亚微米级；8、维护简单，由于部件少，运动时无机械接触，从而大大降低了零部件的磨损，只需很少甚至无需维护，使用寿命更长。
直线电动机与“旋转电动机，滚珠丝杠”传动性能比较表性能旋转电动机+滚珠丝杠直线电动机。
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直线电机基本概念直线电机可以看作旋转电机结构上的一种演变，它可以看作将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展开成直线。
直线电机可分为：交流直线感应电动机（LIM），交流直线同步电动机（LSM）、直流直线电动机（LDM）、直线步进电动机（LPM）、混合式直线电动机（LHM）、微特直线电动机。
其中交流直线同步电动机又分电磁式（EM）、永磁式（PM）、可变电阻（VR）、混合式（HB）、超导体（SC）；直线直流电动机分为电磁式、永磁式、无刷；直线步进电动机分为可变电阻型和永磁型。
同步直线电动机的原理：直线同步电动机与直线异步电动机一样也是由旋转电机演化来的，其工作原理与旋转电机一样。
直线同步电动机的磁极一般有直流励磁绕组励磁，或有永磁体励磁。
在定子绕组产生的气隙行波磁场与磁极磁场的共同作用下，气隙磁场对磁极动子产生电磁推力。
在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那么次级就沿着行波磁场的运动方向做直线运动。
磁极运动的速度v就与行波磁场的移动速度一致,且v=2f t单位(m/s),t为极距。
同步直线电机与异步直线电机在性能、使用范畴上有何区别：直线异步电动机具有：成本低，相同容量的异步电动机的体积是同容量的同步电动机的6倍左右,常用变频器做速度控制，用于精度要求不是很高的场合。
直线同步电动机具有更大的驱动力，其控制性能，位置精度更好，体积小，重量轻，且具有发电制动功能。
永磁直线同步电动机可应用于各种精密加工设备上。
但是成本相对较高。
永磁体性能的提高和价格的下降，以及由永磁取代绕线式转子中的励磁绕组所带来的一系列优点:如转子无发热问题、控制系统简单、具有较高的运行效率和较高的运行速度等等。
动圈式直线电机与动磁式直线电机：永磁直线电动机可以做成动磁型，也可以做成动圈型。
只要使永磁体产生的磁通由绕组通入直流电励磁产生，任何一种永磁式直线电动机都可以改为电磁式（动磁）直线电动机。
动圈型结构具有体积小，成本低和效率高等优点。
用于计算机硬盘驱动器的音圈电机（VCM）就是一种动圈型永磁直线直流电动机。
动磁式直线电机没有线圈端部，电枢绕组得到完全利用；气隙均匀，消除电枢和磁极间的吸力。
动圈式直线电机的动子惯量小，响应快；由于有导线连结，行程一般较小。
动磁式与上述刚好相反。
圆筒型直线电机和平板型直线电机的本质区别：直线电机是从普通旋转电机演变来的，如果将普通旋转电机的圆筒型定子，转子剖开拉直，就成了平板型结构的直线电机，如果再把这种扁平的初级，次级卷绕在一根与磁场运动方向平行的轴上，即可得到一种与平板型直线电机完全不同的圆筒型直线电机。
圆筒型直线电机的工作原理与直线电机的原理相似，当在初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相互作用就产生电磁推力。
如果初级固定，则次级在推力的作用下做直线运动。
反之，则初级作直线运动。
它把电能直接转变为直线运动的机械能而无中间变换装置。
圆筒型直线电机也可分为同步式和感应式两类（也有步进式）。
选择适当的电机选择适当的电机为了选择适当的电机，必须考虑若干因素。
比如是选择线性运动还是旋转运动？以下为选择一个电机时应考虑的一些基本要求。
这将有助于确定是否要使用一个直线电机，还是要使用一个旋转电机。
直线电机要求多大力？工作周期是多少？所希望的步进步长是多少？步进速率或线速度是多少？双极性或单极性线圈？线圈电压？断电时螺杆能否自锁？是否有尺寸限制？所期望的寿命要求是多少？工作坏境温度是多少？固定轴或贯通轴式？驱动器的类型？旋转电机要求多大力矩？工作周期是多少？所希望的步距角是多少？步进速度或转速（RPM）是多少？双极性或单极性线圈？线圈电压？定位力矩或保持力矩要求？是否有尺寸限制？所期望的寿命要求是多少？工作坏境温度是多少？滑动轴承或滚珠轴承?径向载荷和轴向载荷？驱动器的类型？双极性步进电机是指：有两个线圈，四条线。
电流在两个线圈中可以正反向流动，所以叫做双极性。
单极性步进电机是指：有两个线圈，但是有五条或六条线，即在一个线圈的中间增加了一个抽头，五条线的可以看成是六条线把两个线圈的两根中间线并在一起。
因为在一个线圈的中间有了抽头，电流就可以在一个线圈的一半走不同的流向，但这时只是用到电机线圈的一半而已。
双极性步进电机和单极性步进电机的产生，是源于几十年前，因为步进电机驱动电路较贵，如果用双极性的驱动电路，比单极性的电路要贵很多，所以多年前，单极性的步进电机很多。
但是随着步进电机驱动电路成本越来越低，再加上一些很便宜的驱动芯片的出现，双极性电机的应用多了起来。
同时，双极性电机因为一个线圈子正反向电流流过，应用效率高，单极性的则因为电机大部分时间只使用一半的线圈，所以效率较低。
但在一些成本要求比较严的地方，单极性电机还是被广泛使用。
交流同步电机步进电机也可在交流（AC）下运行。
但是其中一相绕组必须通过一个适当选择的电容而得电。
在这种情况下，电机限制为仅有一个同步速度。
例如，如果电源频率为60赫兹，则电源有120次反向或变更。
通过电容通电的相位也按照偏移时间顺序而产生相同数量的变更。
电机已按相当于240步/秒的速率真正通电。
对于15°的旋转电机，要求24个步序来完成一个旋转（24 SPR）。
这就成了600转/分（RPM）的同步电机。
对于直线电机，所产生的线性速度取决于电机每步的步长。
例如，如果向0.001英寸/步的电机通60赫兹的电源，则所获得的速度为0.240英寸/秒(240步/秒×0.001英寸/步)。
很多海顿™的步进电机可以被当成一个300或600RPM的交流同步电机。
混合式电机简介混合式直线步进电机技术概述步进电机由旋转运动变为线性运动可用几种机械方法完成,包括齿条和齿轮传动及皮带轮传动以及其他机械联动机械.所有这些设计都需要各种机械零件。
而完成这种转变的最有效方法是在电机自身内部实现。
说明基本的步进电机是由有磁性的转子铁芯通过与由定子产生的脉动的定子电磁场相互作用而产生转动。
直线电机把旋转运动变为线性运动，完成这个转变的精密性取决于转子的步进角度和所选方法。
线性步进电机，或者称为直线步进电机，首先出现在1968年的第3，402，308号专利上，是颁发给Willian Henschke 的。
从此以后，直线步进电机被应用于包括制造、精密调准和精密流体测量在内的诸多高要求领域。
使用螺纹的直线电机的精密度，取决于它的螺距。
在直线电机的转子中心安装一个螺母，相应地采用一根螺杆与此螺母啮合，为使螺杆轴向移动，必须用某种方法来防止螺杆与转子组件一同转动。
由于螺杆转动受到制约，当转子旋转时，螺杆实现了线性运动。
无论是在电机内部用固定螺纹轴组件还是在外部的螺纹轴上使用不能旋转但轴向可自由移动的螺母，都是实现转动约束的典型方法。
为简化设计，在电机内部实现线性变换是有意义的。
该方法极大的简化了设计，使得在许多应用领域中能够在不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线电机进行精密的线性移动。
最初的直线电机采用了一个滚珠螺母和丝杆的结合体。
滚珠丝杆提高达90%以上的效率，而根据螺纹条件，梯形螺纹提供的效率仅有20%-70%。
尽管对于转换旋转运动为线性运动而言滚珠丝杆是一种高效的方法，但是滚珠螺母对校准要求很高，而且体积较大，费用昂贵。
因此，在大多数应用领域中，滚珠丝杆并非是一个较实用的解决方法。
大多数设备设计人员对以混合式步进电机为基础的直线电机十分熟悉。
该产品已有多年历史，与其它设备一样有其自身的长处和局限性。
设计简便、紧凑、无电刷（因此无火花）、惊人的机械优点、设计的实用性以及可靠性是它与生俱来的优点，然而在某些情况下，此直线电机不能用于某些设备，因为在没有日常维护的条件下它是不能保证其耐久性的。
不过，目前有几种方法可以克服这样的障碍，使直线电机具有更高的耐久性且不用维护，由于步进电机的无电刷设计，产生磨损的唯一部件是转子轴承以及由导螺杆/螺母组成的螺纹接合。
滚珠轴承近年来的改进已经提供了适应直线运动的长寿命产品。
最近导螺杆和螺母组合的寿命和耐用性也都有了改进。
提高耐久性首先有必要了解电机的基本结构。
一个较好的研究实例Size 17电机，它属于混全式步进电机家庭中尺寸较小的。
习惯上，直线电机使用由一轴承级金属材料（如青铜）加工成的空心轴，该空心轴具有内螺纹然后与螺纹导杆连接。
空心轴沿转子轴线安装。
导杆材料通常为不锈钢，它具有相当的防腐蚀性能。
大多数零件所用的螺纹的型式是加工螺纹（如#10-32），此螺纹有单头或多头，这取决于电机所需的精度和速度。
加工螺纹一般选择“V”形螺纹，这是由于其易加工并可轧制成形。
尽管这对加工来说是较为适用，但对动力的传输而言却是不利。
相比之下Acme螺纹更为合适，主要理由如下：Acme螺纹的设计更加高效。
而从使用角度来看，低损耗（包括磨擦），就意味着磨损少和使用寿命长。
从螺纹的基本几何原理看就很容易理解其中的原因。
“V”形螺纹的相对面之间的角度为60度，而Acme螺纹的仅为29度。
假定磨擦、扭矩和螺纹角相同，“V”形螺纹能传送的力约为梯形螺纹的85%。
用式（1）和（2）可以求出效率，因为使用的螺纹是V形的，取决于负载方向。
60度螺纹的效率除以29度螺纹效率就能计算出比率。
这里的效率计算还未考虑由于“V”形螺纹表面的高压力而产生的额外的损耗。
Acme螺纹导杆一般是为传送动力而制作的，所以其表面光洁度、螺距精度及公差得到严格保证。
“V”形螺纹基本上用于紧固螺纹，所以其表面光洁度和直线性并不受到严格控制与此同时，驱动螺杆的螺母甚至显得更重要，该螺母通常是嵌入电机转子中的。
传统的螺母材料采用轴承级的青铜并在其内部加工螺纹，这样做是综合考虑了物理稳定性和润滑性。
当然，说它是综合考虑是因为其在这两方面并非特别优秀。
直线电机中驱动螺母的较好材料是自润滑的热塑性材料。
这是因为用新的工程塑料能使螺杆螺母运动磨擦系数降低。
图3是不同内螺纹转子材料的磨擦性能的比较。
结果很明显，但为何不用塑料的驱动螺母？对螺纹来说塑料是好的，可惜的是对于混合式电机中的转子轴颈来说工程塑料却不稳定。
由于电机的温度在运行时可能升至167°F，在这种情况下塑料的膨胀量可能达到0.004英寸，但黄铜在同样热条件下仅膨胀0.001英寸。
见图4轴承轴颈在混合式电机结构中是非常重要的,为了达到最佳性能,混合式电机在设计时必须保持千分之几英寸的转子铁芯外径和定子内径之间的空隙。
如果转子装配不同心则将与定子内壁磨擦。
设计人员希望通过选择合适的材料在螺纹寿命和轴承轴颈的稳定性上都取得较好的效果，而注塑有内螺纹的金属转子结构正好是理想的选择。
（图5）该结构极大地提高了电机运行寿命和效率，并降低了运行噪音。