当步进电机从旋转运动转变为线性运动时，可以通过多种机械方法实现，包括齿条和齿轮传动、皮带轮传动以及其他机械联动装置。这些设计都需要各种机械零件。而将这种转变最有效地完成的方法是在电机内部进行。基本的步进电机是由具有磁性的转子铁芯与由定子产生的脉动定子电磁场相互作用产生转动。直线电机将旋转运动转换为线性运动，其精确程度取决于转子的步进角度及其所选方法。直线步进电机，也称为直线步进驱动器，从1968年第3,402,308号专利开始出现，是William Henschke发明的人之一。这之后，直线步进驱动器被应用于要求极高的制造、精密调准和精密流体测量等领域。
使用螺纹的直线电机在其精度上取决于它的螺距。在直线电机中安装一个中心轴上的螺母，并对应地使用一根可以与该螺母啮合并沿着轴向移动但不能随着旋轉轉子一起轉動的一根导杆。当导杆轴向移动时，由于其无法随着旋轉轉子一起轉動，它实现了平行运动。这无论是在内置固定轴组件中的螺纹轴还是在外部不旋转但可自由沿軸向移動的螺母上都是实现这一约束的一个典型方式。
为了简化设计，在内置到電機內實現線性變換是一個有意義的事项。此方法极大地简化了设计，使得许多应用领域中可以直接使用无需安装外部机械联锁装置来执行精确的平行移动。
最初采用滚珠丝杆和丝杆结合体进行这种变化，但滚珠丝杆提供90%以上效率，而梯形口径只提供20%-70%效率。不过尽管对于将旋转运动变为平行运动而言滚珠丝杆是一个高效途径，但滚珠扭矩对校准要求很高且体积较大且成本昂贵，因此在大多数应用领域中并不实用。
目前，有几种方法可以克服这些障碍，使得没有日常维护的情况下也能保证耐久性，因为由于没有刷式引擎，磨损唯一部件是带有导柱/扭矩传递部分接触点的小型或非标准尺寸凸轮轴承及通过导柱/扭矩传递部分接触点的小型或非标准尺寸凸轮轴承及通过导柱/扭矩传递部分接触点的小型或非标准尺寸凸轮销载入小孔中的铜心环套紧绳圈（如图1）。最近，虽然已经改善了导柱销套紧绳圈和铜心环套紧绳圈组合寿命和耐用性能，但仍然存在不足之处，如图2所示，这些问题正在逐渐得到解决。
提高耐久性首先需要了解電機本身结构的一个良好研究例证是Size 17電機，它属于混全式步進電機家庭中較小尺寸的一员。在这类设备中通常会使用空心軸，该軸具有内侧圆锥形槽用于连接導管，并根据需求安装在车辙中心位置。一旦所有必要配件都已准备就绪，就可以轻松地启动这个设备以执行任务。但要注意的是，不同类型的手臂可能会导致不同的结果，而且有些手臂可能比其他手臂更难以操作。（见图7）
最后，要想让设备更加有效，同时保持低运行成本，最好的办法就是选择最佳材料作为基础构造元素，比如某些特定的塑料材料（如PPS）或者特殊钢材，以此减少磨损并增加长期稳定性。这不仅能够降低生产成本，还能提升产品质量，从而使整个系统更加经济、高效且可靠。（见图8）
