当我回顾那些日子，我想起了步进电机如何从旋转变为线性运动的几个方法。这些方法包括齿条和齿轮传动、皮带轮传动以及其他机械联动装置。每种设计都需要各种复杂的机械零件。而实现这种转换最有效的方式，是在电机内部完成。这不仅简化了设计，还使得许多应用领域可以直接使用直线电机进行精密的线性移动。

基本上，步进电机是由具有磁性的转子铁芯通过与定子的脉动磁场相互作用而产生旋转。我知道，直线电机将旋转运动变为线性运动，其精确程度取决于转子的步进角度和所选方法。这种类型的直线步进电机首次出现在1968年的专利中，它被授予William Henschke。他后来发现，这样的直线步进电机关键在制造、精密调准和流体测量等高要求领域中的应用。

使用螺纹的直线电机其精度依赖于它的螺距。在一个螺母安装到直线电机转子的中心，并且用一根螺杆与此螺母配合，以便当轴向移动时，必须有一种方法防止螺杆与转子组件一起旋转。当只允许轴向移动而不允许绕轴方向移动时，这样做就能实现。无论是在内置固定螺纹轴组件还是外部不能旋转但可自由沿轴向移动的螺母都是实现这一点的一种典型方法。

为了简化设计，在内置实现这一变化是非常有意义的。这不仅大大简化了设计，也使得许多应用领域能够在没有额外机械联动设备的情况下直接使用这类电子设备进行精确控制。此外，由于滚珠丝杆提供90%以上效率，而梯形滚珠提供20%-70%效率，所以最初采用滚珠丝杆作为高效解决方案。但尽管如此，滚珠锁环对校准要求很高，而且体积较大且成本昂贵，因此在多数情况下并不是最佳选择。

由于混合式步进电机会成为我们熟悉的一个产品，它已经有多年的历史，同时拥有自身独特的地位和局限性。它具备轻巧、紧凑、高性能、实用性以及可靠性的优点，但也存在一些不足之处，比如需要维护才能保持长期耐用。如果你想要克服这些限制，使其更加耐久，不再需要维护，那么现在有一些技术可以帮助你达成目标，因为它没有刷片，因此不会产生火花，而且磨损部分只有轴承和由导孔/锁环构成的小径接合部分。不过最近发展出的新材料已经提供了一系列适用于滑行运动需求寿命长产品；同时导孔及锁环组合也得到改善，从而提高了它们之间连接部分的稳定性。

要了解这个过程，我们首先需要了解电子设备本身结构。在Size 17这个例子中，这个尺寸小型混全式步进驱动器属于混合式家族之一。大多数零件采用加工形式（例如#10-32），取决于所需精度或速度。一旦决定，就会按照“V”形或者Acme标准制作这些加工形式。“V”形通常用于紧固，而Acme更适合传递力矩，因为空间减少意味着更低摩擦系数，更少磨损，更长寿命。而如果考虑到相同条件下的“V”形对比Acme曲率角为60°对比29°，“V”形能传递85%力矩，即便考虑同等扭矩同样条件下，“V”形即使发生60°坡降仍然会造成80%力矩失去，这表明该曲率角越小力的传输能力越强。但对于某些任务来说，“V”形可能是不够好的，因为它们并不总是保持清晰状态或均匀光滑。此外，由于“V”的表面压缩力量导致额外损耗，该曲率呈现较低效益。

随着时间推移，我们开始认识到工程塑料虽然在油门方面表现良好，但却不是最佳选择，因为塑料膨胀容易受温度影响尤其是在167°F运行温度下的情况下，与铜相比膨胀量显著不同。在这样的环境中黄铜只膨胀0.001英寸，而塑料则达到0.004英寸；因此，对於混合式電機中的轉子軸颈来说金属材料似乎更为理想选择——特别是當設計人員希望通過選擇適當材料來實現長壽命並同時保證無維護時。（圖5）