当我回顾那些日子，我想起了我们如何探索直线电机的奥秘。它是如何将旋转运动转换为线性运动的，这种变革对我们来说就像是一场魔法般的瞬间。这种技术背后有着复杂的机械结构，它们需要精确地协同工作，以实现这一切。

记得吗？在那个时候，我们研究了多种方法来完成这个转变，包括齿条和齿轮传动、皮带轮传动，以及其他各种联动机械。每一种设计都依赖于各种各样的机械零件，而最有效的方式则是在电机内部实现这一过程。

基本上，步进电机通过磁铁芯与定子产生的一系列脉冲电磁场相互作用而运行。这一过程决定了直线电机所需精度及其所选方法。在1968年，一项名为第3,402,308号专利的发明使得直线步进电机成为可能，从此，它被应用于制造、精密调准和流体测量等领域。

使用螺纹直线电机会涉及一个螺母，被安装在转子的中心，然后用一根轴向可移动但不旋转的螺杆与之配合。当螺杆与固定轴组件或外部不可旋转但可以自由沿轴向移动的螺母结合时，就能够阻止螺杆随着转子一起旋转，从而实现了线性运动。

为了简化设计，在电机内部直接执行这项变换变得尤为重要。这一方法极大地简化了设计，使得许多应用领域可以在不需要额外机械装置的情况下直接使用这些设备进行高精度线性移动。

最初，人们采用滚珠丝杆和滚珠圆柱体组合来实现这一目的。但尽管滚珠丝杆效率高达90%以上，但滚珠圆柱体对校准要求较高且成本昂贵，因此并非适用于大多数应用情景中。

现在，大部分设备工程师熟悉混合式步进驱动器，这类产品已经有多年的历史，并具有自身独特之处。它们因其简单、紧凑、高效、无刷（因此无火花）、卓越的手工操作以及实用性而受到青睐；然而，在某些情况下，由于缺乏日常维护，它们无法保证耐久性。此外，由于没有刃片摩擦，无刷设计只会磨损两个部件：轴承和由导针/销组成的螺纹连接。而最近几年，轴承材料改进提供了一种适应直线运动需求长寿命产品；同时，导针/销组合也获得了改善，使其更加耐用。

为了提高耐久性，我们必须理解电子机构内部结构的一个典型例子是Size 17型号，该型号属于混全式步进驱动器家庭中的较小尺寸之一。在这些设备中通常使用由金属材料加工成空心轴，其内侧刻制有内螺纹，与推送棒相连。空心轴沿着 转子的中心安装。而推送棒通常以不锈钢制作，有良好的防腐性能。大多数零件采用“V”形加工螺纹（如#10-32），取决于所需精度和速度。“V”形加工可能易于加工，但对于功率传输并不理想，而Acme形状更具优势，因为它低损耗（包括摩擦），意味着磨损少且寿命更长。从几何原理上看，“V”形之间角度为60度，而Acme仅为29度。如果考虑相同条件下的力输出，“V”形比Acme能输出85%力矩。此外，“V”表面压力导致额外损耗计算未包含在内。”

最后，不同材料用于不同位置至关重要，比如自润滑热塑性的材料用于驱动盘，即使如此，这些塑料仍然不是最佳选择，因为它们在温度升至167°F时膨胀量过大，对黄铜来说膨胀量只有0.001英寸，而且还有一点关于保持千分之几英寸空隙空间的问题——这是混合式驱动器成功关键的一环。如果没有正确装配，则会导致磨擦问题。我认为，如果我们能够找到既能减少失真又能保持稳定的材料，那么我们的任务就将得到解决。（图7）