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而产生旋转。直线电机将旋转运动转换为线性运动，其精密程度取决于转子的步进角度和所选方法。直线步进电机首先在1968年出现，是William Henschke获得的第3,402,308号专利之一，从此被应用于制造、精密调准和精密流体测量等多个高要求领域。
使用螺纹直线电机的精确度取决于其螺距。在直线电机中，将一个螺母安装在轴心上，与之对应的是一根不能与 转子组件一起旋转但可以沿轴向移动的螺杆。当轴心旋轉時，螺杆实现了線性運動，无论是在電機内部用固定軸組件还是在外部使用不能旋轉但軸向可自由移動的螺母，都能實現轉動约束。
为了简化设计，在電機內部實現線性變換是一個有意義的事項。这種方法极大地简化了设计，使得许多应用领域中能够直接使用无需安装外部机械联动装置的小型化直线電機進行精確的線性移動。
最初の直線電機采用滚珠丝杆结合体，滚珠丝杆提高效率达90%以上，而梯形螺纹提供效率仅20%-70%。尽管滚珠丝杆是一种高效方式，但滚珠锁环对校准要求高且体积较大，成本昂贵，因此，在许多应用领域中并不是一个实用的解决方案。
绝大多数设备设计人员熟悉基于混合式步進電機設計的小型化直線電機，这类产品已有多年的历史，并伴随着自身优势和局限性。此类产品因其紧凑、小巧、无刷（因此无火花）、令人惊叹的机械优点、实用性及可靠性而受到青睐，但在某些情况下，它们可能无法用于特定的设备，因为没有日常维护的情况下它们无法保证耐久性能。不过，现在有一些方法可以克服这一障碍，使得小型化直线 电机会拥有更高耐久性能且不需要维护，由于步進 電机会具备無刷設計，所以磨损唯一部分是轉子的軸承以及由導 螺桿/鎖環組成 的 螺紋聯接。而最近改良后的 滾珠軸承已经為適應 直 线 運 動 提 供 了 耐 用 型 产 品；同时导 螺 桿 和 鎖 環 组 合 的 耐 用 性 也 已 有 改 进。
提高耐久性能首先需要了解電機基本结构。一款典型研究对象如Size 17 电机会属於混全式步進 電器家庭中的尺寸較小類別。在這種情況下，一般會選擇加工出内孔空心轴，该空心轴具有内螺纹，然后与该内孔连接以形成固定连接，以便当 转 子 旋 转 时 不 与 转 子 相 同 移 动。如果选择合适材料并进行正确处理，则这样的设计可以提供长时间运行而不需维护的情景。此外，还必须考虑到驱动蜗壳（或称之为驱动锁环）的材料选择，该物品通常位于嵌入至 电脑 软 件 中的一端，为防止过度磨损或其他形式的问题，并确保其持续工作能力。在这个过程中，我们会发现不同类型材料之间存在明显差异，其中一些比另一些表现更好。此外，我们还会探讨如何根据具体需求来优化这些组件，以达到最佳效果。此举不仅有助于减少维护需求，而且还能降低成本，从而使我们的整个系统更加经济、高效。这就是我们为什么要研究不同类型材料及其属性，以及如何利用这些知识来构建更加坚固耐用的电子元件。这项研究对于那些寻求最大限度减少他们电子设备故障频率的人来说非常重要，它也促使我们思考关于如何创造出能够长期运作且几乎完全免除维护需求的地面车辆系统。
