基本的なステッピングモーターは、パルスとコアの周りを通過する電磁場 リニアアクチュエータは、この回転運動を直線運動に変換し、ロータのステップ角度と変換を達成するために選択された方法に正確に依存します。
ねじを使用するリニアアクチュエータは、その精度もねじピッチに依存します。 リニアアクチュエータのロータの内部では、ナットがロータの中心に位置し、対応するネジがナットに係合しています。 ねじが軸方向に動くためにはねじはナットおよび回転子アセンブリとの回転から平均によって強いられなければなりません。 ねじの回転防止によって、直線運動は回転子が回ると同時に達成される。 回転防止は普通シャフトねじアセンブリのcaptivationと内部的にまたは外的に回転から防がれる方法であるけれども軸線に沿って自由なねじシャフトの
明らかな設計を簡単にするために、モーターの中の回転式から線形転換の権利を達成することは理にかなっています。 このアプローチは外的な機械連結を取付ける必要性なしで精密な直線運動が可能な”モーターの低下”の許可によって多くの適用の設計を非常に簡単に
最初のリニアアクチュエータは、ボールナットとネジの組み合わせを使用しました。 球ねじは普通絶頂の糸は普通糸の状態によって20%と70%間の効率を、提供するが、90%より大きい効率を提供する。
ボールねじは回転運動を線形移動に変換するための非常に効率的な手段ですが、ボールナットはアライメントに敏感で、かさばり、高価です。 従って、球のナットはほとんどの適用のための実用的な解決ではないです。
ほとんどの機器設計者は、ハイブリッドステッピングモーターベースのリニアアクチュエータに精通しています。 この製品は数年前から存在しており、他のデバイスと同様に、その強みと限界があります。 利点のいくつかは、設計の固有のシンプルさ、コンパクトさ、ブラシレス（したがって非アーク）、信じられないほどの機械的利点、設計の柔軟性と信頼性です。 しかし、これらのリニアアクチュエータは、定期的なメンテナンスなしには耐久性がないため、特定のデバイスに設計されていない場合があります。
しかし、そのような障害を克服し、長寿命でメンテナンスのない耐久性の高いアクチュエータを提供する方法があります。 ステッピングモーターのブラシレス設計のために、摩耗にさらされる唯一の部品は、ロータベアリングとリードねじ/ナットアセンブリのねじ係合です。 玉軸受の進歩の年は広範で長い生命特徴を既にタイプの供給に与えてしまった。 最近では、リードねじと嵌合ナット部品の寿命と耐久性が改善されています。
耐久性の向上
まず、基本的なデザインを見てみる必要があります。 ケーススタディのためのよいモデルは雑種の段階のサイズの範囲のより小さい端にあるサイズ17モーターである。 伝統的に、線形アクチュエーターは青銅のような軸受け等級の金属材料から空シャフトを機械で造ることによってなされる。 この空シャフトにそれからleadscrewの糸を従事させる内部糸があります。 空シャフトは回転子の軸線に沿って取付けられています。 Leadscrew材料のための普及した選択はまた耐食性を提供するステンレス鋼です。 ほとんどの場合、使用される糸のタイプはアクチュエーターで望まれる決断および速度によって単一か多数の開始のかもしれない機械糸（#10-32のような）で
“V”糸として知られている機械糸は形態を機械で造り、転がすことは比較的容易であるので選ばれます。 それは製造のための適切な選択であるのに、送電のための悪い選択です。 より良いスレッドはAcmeスレッドです。 これにはいくつかの理由があります。
Acmeスレッドは、設計上、より効率的であり、摩擦を含むより低い損失をもたらし、これは摩耗が少なく、最終的には寿命が長いことを意味する。 基本的なねじ幾何学を見ることによって、これを説明することは容易です。 Vの糸に反対の表面間の60°の角度があるが、Acmeは29°だけである。 （図2）
摩擦、トルク、リード角が同じであると仮定すると、Vねじはアクメの力の約85％しか供給しません。 効率は、負荷方向に依存するV形状のねじで使用するために、式1または2を使用して決定されます。 比率は60°糸の効率を29°糸で割ることによって単に計算される。 (図3)
図2. （A）60°’V’および（b）29°Acmeの糸の比較。
図3. 効率方程式
図4。 青銅対プラスチックの摩擦特性
効率計算は、表面圧力がVねじではるかに高くなり、それによって損失がさらに増加することを考慮していません。
Acmeの糸のleadscrewsは送電のために一般に製造された、そんなにより近い関心は表面の終わり、鉛の正確さおよび許容に支払われる。 Vの糸は主に締める物の糸として使用されます、従って表面の終わりおよび直線性は密接に制御されません。
同じではないにしても、重要なのはネジを駆動するナットです。 このナットは、多くの場合、モータロータに埋め込まれています。 従来のナット材料は内部糸の必須の機械化にそれ自身を貸す軸受け等級の青銅です。 これは、物理的安定性と潤滑性との間の適切な妥協であった。 それはどちらにも優れているので、妥協は、もちろん、キーワードです。 リニアアクチュエータのパワーナットのためのより良い材料は、潤滑された熱可塑性材料である。 これは新しい設計されたプラスチックと、ねじ山が摩擦のより低い係数と今移動するかもしれないのである。 図4は、ロータねじ材料の摩擦特性を対比しています。
これに基づいて、人は尋ねるかもしれません：なぜプラスチック製のドライブナットを使用しないのですか？ 残念ながら、プラスチックが糸のためであるとよい、それは雑種モーターの回転子ジャーナルのための安定した十分な材料ではない。 モーター操作の間の167°Fの可能なモーター温度の上昇によって、この場合プラスチックは0.004″大いに拡大できます;黄銅は、例えば、同じ熱条件の下で0.001″しか拡大しないかもしれません。
ベアリングジャーナルは、ハイブリッドモータの設計において重要です。 雑種の回転子の設計は最適化された性能のためのインチの少数の千分の一だけのairgapを維持しなければならない。 エアギャップは、回転子磁石の外径と固定子の内径との間の空間として定義される。 回転子アセンブリが同心性を失ったら、固定子の壁に対して摩擦します。 物質的な選択によって、デザイナーは長い糸の生命および軸受けジャーナル安定性両方の物質的な利点を持っていることを望む。 金属回転子アセンブリ内の射出成形のプラスチック糸によって、特性のこの相互利益は達成される。
結果は静かな操作、高性能および生命期待値の非常に改善されたプロダクトである。 生命期待値は同一の作動条件の下で青銅色のナットより大きい桁違いである場合もある。