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一般来说，实现精确线性定位的常用方法是将电机(旋转运动)和滑动螺旋副配对，形成一个线性定位系统。基于这种线性致动器，可以构造许多与其相关的不同结构。在这里，我们将讨论几种不同的方法来创建线性驱动器的滑动螺杆对和步进电机。步进电机是运动控制应用中的常见选项，因为如果操作正确，无需位置反馈即可实现精确定位，这是一种经济的解决方案。

直线步进电机有三种常见类型，即外驱动型、贯通轴型和固定轴型。

首先，外部驱动器类型如图1 所示

图1，外部驱动线性步进电机，57000步进电机

这种结构最简单的方法是直接使用螺旋副作为电机轴。螺杆上的螺母必须限制旋转才能实现直线运动。这种类型的直线步进电机通常称为外部驱动型。

旅行是一个重要的考虑因素。在行程60~500mm的直线滑动系统中，一般选用外驱动电机。在这种情况下，线性滑块与螺母连接，以防止螺母旋转并支撑负载，从而确保螺母不受潜在侧向力的影响。常用的导轨包括直线滑动导轨和滚珠导轨。下图显示了不同类型的导轨结构

图2滑动组件的线性导轨，rgs06+57000步进电机

图3循环滚珠导轨，bgs06+57000步进电机

[/h/最大的风险是致动器和螺杆在行程中的某些位置会发生共振，这不会影响性能，但会产生明显的噪音。在某些极端情况下，噪音或振动过大，导致电机失步，导致位置偏差。采用细分、设置加速和减速等驱动技术可以降低噪音。同时，螺杆端加轴承支撑的设计也有助于降低噪音。

还应注意电机和负载的安装。如果用电机驱动直线模块，将电机安装在模块的一侧，不仅有利于方便接线和螺母及滑块在导轨上的往复运动，而且有利于平台高度的最小化。如果采用贯通结构，就必须考虑电机的宽度是否可以接受，导轨滑块的高度是否太高，因为现代工业设计一直在寻找小型化的概念。

其次，通轴直线步进电机见图4

图4 57000通轴直线步进电机

螺母内置于电机中，螺杆可通过电机直线移动。在这种设计中，应该限制线材旋转以产生线性运动。

通轴电机(通螺杆)的一般使用行程为30-200毫米。与外驱动轴电机相比，通轴电机的优点是允许较大的安装同轴度误差。如果线性模块的螺钉和螺母与导轨不平行，将会导致系统问题。虽然螺母允许一定的径向间隙，但对于整个模块来说是不够的；贯通轴电机的螺母的径向间隙可以允许螺杆的倾斜度在1゜范围内，并且可以容许较大的系统误差。

另一个只能由通轴电机实现的应用是将电机作为滑动部件，与导轨的滑块连接，螺杆的两端固定。这种应用的一个优点是螺杆不旋转，因此临界速度没有限制；第二个优点是，多个马达可以安装在同一个螺杆上，并且马达不能“穿过”彼此，但是它们的运动彼此独立。

如上所述，通轴电机的优点是允许系统有一定的安装偏差，但它不仅适用于安装误差稍大的应用，也适用于精确定位和安装的应用，如活塞泵。螺杆的自定心设计可使其适应不同中心与导轨的安装，还可避免活塞密封上的侧向力

三。固定轴电机见图5

图5 57000固定轴电机

第三种类型的电机可用于某些不能提供螺母或螺钉防旋转机构的应用中。这种电机与通轴电机相同，螺母内置在机体内，螺杆轴与花键轴连接，花键与电机前端的花键套配合防止转动，从而实现电机的直线运动。这种类型的电机称为固定轴电机。

在短行程要求的应用中，例如小于50毫米，并且不能提供防旋转装置，建议使用固定轴电机。这种电机的优点是结构紧凑，不需要机械装置来停止旋转。电机前端的花键套由模具制成，不能承受大的侧向力。设计功能主要是限制螺杆相对于电机的旋转。滚珠花键的设计可以用于需要承受横向载荷的场合，因为花键套的循环滚珠设计可以增加固定轴电机的横向载荷能力。

固定轴电机通常安装和固定电机本体，电机从轴中出来时直接推动负载(负载与轴不固定)；当负载与电机轴固定连接时，有必要注意整个系统是否有过定位的可能。

线性步进电机可以添加不同的选项，但有些选项仅适用于一台或多台电机。旋转编码器通常用于反馈电机是否已经移动了给定的量，这可以适用于所有类型的混合线性步进电机。

图6线性步进电机加上编码器21000外部驱动线性步进电机

在一些不完全需要编码器的应用中，每次只需要电机在已知位置开始移动，就可以配置原位开关。开关可以是接触式(机械开关)或非接触式(接近零的开关)。位置开关可以直接安装在固定轴电机的后端，因为电机的行程是已知的和可控的；其他类型的电机传感器需要安装在系统的其他部分。

图7电机加近零传感器28000固定轴电机

螺旋副传动效率高的原因之一是螺杆和螺母之间存在间隙，但这也导致换向过程中的位置误差。为了减少这种误差，可以在外部驱动电机上选择一个消除间隙的螺母。有多种类型的消除间隙螺母可供选择，可根据具体应用中的关键指标进行选择。直通轴电机和固定轴电机只能通过简单的压缩弹簧防反冲螺母安装在电机的两端。