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，如齿条和齿轮传动、皮带轮传动以及其他机械联动装置。所有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，随后被广泛应用于高要求领域，如制造、精密调准和精密流体测量等。

使用螺纹的直线电机会根据其螺距来决定精确度。在直线电机中安装一个螺母，并用一根螺杆与此螺母配合，以便轴向移动时防止螺杆同时旋轉，与之对应的是固定在外部或内置于设备中的不能旋轉但可以自由沿轴向移动的非标准长度丝杆，这些都是实现约束的手段。

为了简化设计，将这一变化在电机内部实现是有意义的。这一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不需额外安装外部机械联动装置以进行精确线性移动。此类初期直线電機采用滚珠丝杆结合体，其中滚珠丝杆提高效率达90%以上，但滚珠螺母校准要求高，体积较大且成本昂贵，因此，在大多数应用领域中并不是最佳选择。

尽管滚珠丝杆是一种高效方式，但对于某些设备，它们无法提供足够耐久性而无需维护。大部分设备设计人员熟悉基于混合式步進電機設計的線性電機，它们已有悠久历史，具有各自特点和局限。在某些情况下，由于缺乏日常维护，这些線性電機無法保证其耐久性能。不过，有几种改善措施可以克服这些障碍，使它们更具耐久性能并减少维护需求，因为它们没有刷，所以磨损仅发生在軸承及由导筒/帽组成的紧固接合处。

为了提升耐用度，首先需要了解发明者的基础结构。一款名为Size 17的小型混全式步進電機是一个研究实例，该产品属于尺寸较小的一类。通常情况下，人们会使用青铜材料加工成空心轴作为驱动机构，然后再与带内螺纹连接，并沿着轉子的軸線安裝；而导筒则通常采用不锈钢制成，大多数零件采用#10-32加工紧固类型（单头或多头），这取决于所需速度及精度，以及“V”形或者Acme形状之間選擇。如果选择的是Acme形状，那么它就显得更加适合，因为它能提供低损耗——包括摩擦——因此磨损少且寿命长。此外，“V”形紧固器之间角度为60°，而Acme形状仅为29°。如果假设摩擦力、扭矩以及两者间夾角相同，则“V”形紧固器可传递力的85%强过Acme形式。此计算未考虑由于“V”形紧固器表面压力增加导致额外损耗的情况。

此外，在驱动導管上的圆柱端口甚至显得更加重要，这个端口通常嵌入到轉子的中心位置。传统上，用青铜材料制成圆柱端口，并在其中刻出内道具来达到物理稳定性和润滑效果。但实际上，即使如此，也远未达到理想状态。在直线運動中的圓柱端口，更好的選擇是热塑性的自润滑材料，因為這種材料能降低導管與圓柱端口之間運動時摩擦系數。但即便如此，這種熱塑材質也並非適合於混合式電子動力的軸心位置，因為當設備運行時溫度可能會升至167°F時，這種熱塑材質膨胀量達0.004英寸，而黃銅僅膨胀0.001英寸。

最後，对比不同內道具轉子鐵芯與定子內壁間磨損性能顯示結果非常明確，但為何不將這種預製過程應用於塑料？對於緊實結構來說，塑料似乎是理想選擇，但對於混合式電子動力的軸心位置卻是不穩定的因素之一。在設計過程中，要保持千分之幾英吋準確差異值落入空隙內，如果轉子鐵芯與定子內壁同時進行高速移動則會產生強烈磨損影響。而通過優化材料來平衡傳輸功率與軸承座長壽命，並保證最高效能，是一個挑戰性的問題。（見圖5）

該結構極大提高了發明品運行時間並降低了噪音水平，而且它們不需要維護。（見圖6）