步進電機由旋轉運動轉變為線性運動可用幾種機械方法完成，包括齒條和齒輪傳動及皮帶和皮帶輪傳動以及其他機械聯接機構。所有這些設計都需要各種機械零件。完成這個轉變的最有效方法是在電機自身內進行。

    基本的步進電機是由有磁性的轉子鐵芯通過與由定子產生的脈動的定子電磁場相互作用而產生轉動。直線電機把旋轉運動轉變為線性運動，完成這個轉變的精密性取決于轉子的步進角度和所選方法。線性步進電機，或者稱為直線步進電機，首先出現在1968年的第3,402,308號專利上，是頒發給WilliamHenschke的。從此以后，直線步進電機在許多要求極高的領域有了用武之地。包括制造應用、精密調準和精密流體測量在內的諸多高要求領域。

    使用螺紋的直線電機精密度，取決于它的螺距。在直線電機的轉子中心安裝一個螺母，相應地一個螺桿與此螺母嚙合，為使螺桿軸向移動，必須用某種方法來防止螺桿與轉子組件一同轉動。由于螺桿轉動受到制約，當轉子旋轉時，螺桿實現了線性運動。無論是在電機內部用固定螺紋軸組件還是在外部的螺紋軸上使用不能旋轉但軸向可自由移動的螺母，都是實現轉動約束的典型方法。

    為簡化設計，在電機內部實現線性變換是有意義的。該方法極大地簡化了設計，使得在許多應用領域中能夠在不安裝外部機械聯動裝置的情況下直接使用直線電機進行精密的線性移動。

    最初的直線電機采用了一個滾珠螺母和絲桿的結合體。滾珠絲桿提供了90%以上的效率，而根據螺紋條件，梯形螺紋提供的效率僅有20%～70%。

    盡管滾珠絲桿對轉換旋轉運動為線性運動是一個高效的方法，但是滾珠螺母很難校準，而且體積龐大，費用昂貴。因此，在大多數應用領域中，滾珠絲桿并非是一個實際的解決方法。

    大多數設備設計人員對以直線電機為基礎的混合式步進電機是熟悉的。該產品有多年的歷史了，與其它設備一樣它有其自己的長處和局限性。設計簡便、緊湊、無電刷（因此無火花）、驚人的機械優點、設計的實用性以及可靠性是它與生俱來的優點，然而在某些情況下，此直線電機不能用于某些設備，因為在沒有日常維護的條件下它是不能保證耐久的。

    然而，有幾種方法克服了這樣的障礙，使直線電機具有高的耐久性且不用維護，由于步進電機的無電刷設計，產生磨損的****部件是轉子軸承以及由導向螺桿/螺母組成的螺紋接合。滾珠軸承幾年來的改進已經提供了適合直線運動的長壽命類型。最近導向螺桿和螺母組合的壽命和耐用性都有了改進。

    提高耐久性

    首先必須看一下電機的基本設計。一個較好研究實例是Size17電機，它發球混合式步進電機家族中尺寸較小的。習慣上，直線電機使用由一軸承級金屬材料（如青銅）加工成的一個空心軸，該空心軸具有內螺紋然后與螺紋導桿連接。該空心軸沿轉子軸線安裝。導桿材料通常為不銹鋼，它具有某種防腐蝕性能。大多數零件所用螺紋的型式是加工螺紋（如#10-32），此螺紋有單頭或多頭，這取決于電機所需的分辨率和速度。

    加工螺紋一般選擇“V”形螺紋，這是由于其容易加工和軋制成形。

雖然這對加工來說是一個合適的選擇，但對動力的傳輸卻不利。梯形螺紋更為合適，對此有幾個理由。