直線電機在機械設計中主要用于驅動運動軸，它們的常見形態包括U形、扁平型和管狀，分別被稱為空芯直線電機、鐵芯直線電機和軸式直線電機。扁平直線電機通常用于XYZ運動軸，特別是Z軸驅動時，需要配備重力平衡器；當應用于單軸運動平臺時，磁鐵組件固定，而線圈組件則帶動平板運動。U型直線電機常見于X、Y運動平臺，其無鐵芯結構使得線圈組件質量輕，能夠實現高加速度；軸式直線電機則用于單軸運動平臺，其中雙電機驅動，線圈組件運動，光柵尺和度數頭布置在中央，導軌分布在兩側。鐵芯直線電機和空芯直線電機的結構示意圖展示了它們的基本構造。在鐵芯直線電機中，線圈環繞在鐵疊片上，磁鐵排列在磁道上。相比之下，空芯直線電機的線圈嵌套在環形樹脂中。軸式直線電機的應用示意圖則表明，其結構中間是帶有環形磁鐵組件的軸，線圈則呈圓柱狀包圍在軸外，兩者在軸向相對運動。這種電機可以集成位移傳感器，用于監測位置。直線電機的工作原理基于通電導線在磁場中受到的洛倫茲力。在U型直線電機中，線圈組件無鐵芯，因此不產生吸引力，這種輕質結構適合實現高加速度。鐵芯直線電機中，線圈纏繞在鐵疊片上，磁通量的聚焦產生了更大的力。軸式直線電機則通過線圈和磁鐵組件的相對運動來實現驅動。在選擇和使用直線電機時，需要考慮多種因素，包括電機類型、行程要求、力輸出、結構尺寸、熱管理以及傳感器集成等，以確保實現高效、穩定和精確的運動控制。