直線電機(jī)可以以良好的推力和極高的定位精度實(shí)現(xiàn)高加速度和長(zhǎng)行程，而其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如皮帶、絲杠或齒輪齒條，必須至少犧牲其中一項(xiàng)要求才能實(shí)現(xiàn)其他要求。這就是為什么直線電機(jī)是計(jì)量和半導(dǎo)體制造等高動(dòng)態(tài)應(yīng)用的首選。

　　事實(shí)上，根據(jù)其性能規(guī)格，直線電機(jī)似乎是滿足直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中常見(jiàn)競(jìng)爭(zhēng)要求的完美解決方案。但這帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，為什么直線電機(jī)沒(méi)有被更廣泛地采用？

　　要了解為什么直線電機(jī)的采用率仍然落后于其他驅(qū)動(dòng)技術(shù)（如皮帶、絲杠或齒輪齒條驅(qū)動(dòng)），讓我們來(lái)看看直線電機(jī)設(shè)計(jì)的一些優(yōu)缺點(diǎn)。

　　散熱和散熱

　　在確定和選擇電機(jī)（無(wú)論是旋轉(zhuǎn)電機(jī)還是直線電機(jī)）時(shí)，主要考慮因素之一是熱量。事實(shí)上，扭矩（或力）與速度曲線描述了給定電機(jī)驅(qū)動(dòng)組合的連續(xù)和間歇運(yùn)行范圍，基于電機(jī)在指定運(yùn)行條件下的散熱能力。

　　與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，直線電機(jī)具有更大的發(fā)熱問(wèn)題，因?yàn)樨?fù)載安裝在包含電機(jī)繞組的推進(jìn)器上。（在一些直線電機(jī)設(shè)計(jì)中，負(fù)載可以安裝在磁軌上，盡管這可能只適用于短行程。）在無(wú)鐵芯直線電機(jī)中，繞組封裝在環(huán)氧樹脂中，這與鐵或鋁等金屬不同.

　　這意味著熱量很容易傳遞到負(fù)載和周圍的組件，導(dǎo)致熱膨脹、退化，或者在極端情況下，損壞或故障。即使負(fù)載不受影響，熱量的積累也會(huì)降低電機(jī)的持續(xù)力輸出。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一些應(yīng)用需要強(qiáng)制空氣或液體冷卻，這會(huì)增加成本、占地面積和復(fù)雜性。

　　防止污染

　　由于采用開放式設(shè)計(jì)和外露磁鐵，扁鐵芯直線電機(jī)和U型槽式無(wú)鐵芯設(shè)計(jì)難以防止污染。雖然支撐直線導(dǎo)軌可以用各種現(xiàn)成的密封件和刮刀保護(hù)，但直線電機(jī)外露的磁鐵會(huì)吸引加工操作中的鐵顆粒，或者只是制造和工廠環(huán)境中常見(jiàn)的空氣污染。液體污染會(huì)損壞敏感的電子設(shè)備或干擾反饋系統(tǒng)。

　　當(dāng)然，蓋子和外部結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成防止污染，但它們使電機(jī)更難散熱，從而加劇了上述與熱有關(guān)的問(wèn)題。

　　補(bǔ)償振動(dòng)和振蕩

　　直線電機(jī)解決方案的主要賣點(diǎn)之一是它不需要在電機(jī)和負(fù)載之間使用機(jī)械動(dòng)力傳輸部件，如螺釘、皮帶、齒輪箱和聯(lián)軸器。這意味著直線電機(jī)不會(huì)受到背隙、飽和度和柔度的影響，這些是使它們能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的定位精度并以快速的加減速率執(zhí)行高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的主要因素。

　　然而，機(jī)械傳動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中可能是有益的，因?yàn)樗鼮檎袷幒妥枘釘_動(dòng)提供了阻尼機(jī)制，例如處理力的反作用或由負(fù)載運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)。如果沒(méi)有這種內(nèi)置阻尼效應(yīng)，振蕩和振動(dòng)將阻止直線電機(jī)達(dá)到所需的定位精度或穩(wěn)定時(shí)間。

　　為了確保系統(tǒng)能夠響應(yīng)和校正這些無(wú)阻尼振動(dòng)和振蕩的影響，直線電機(jī)系統(tǒng)通常需要更高頻率的速度、位置和電流（力）控制回路，以及更高的電流回路帶寬。位置反饋系統(tǒng)通常是光學(xué)或磁性線性編碼器也需要具有更高的分辨率，以便控制器能夠更準(zhǔn)確地跟蹤電機(jī)和負(fù)載的位置。即使是機(jī)架或支撐結(jié)構(gòu)也必須足夠堅(jiān)固（具有高固有頻率），以保持對(duì)沖擊和振動(dòng)相對(duì)不敏感，并能承受直線電機(jī)產(chǎn)生的力。

　　X=位置，V=速度，I=電流，F(xiàn)=力，L=自感，R=電阻

　　為了達(dá)到直線電機(jī)所能達(dá)到的定位精度，控制系統(tǒng)需要高帶寬的控制回路和高分辨率的反饋。

　　換句話說(shuō)，由于有助于補(bǔ)償振動(dòng)和干擾的組件較少，因此反饋和控制回路必須能夠更快、更準(zhǔn)確地進(jìn)行通信，以便系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、高精度的性能。

　　前期成本和總擁有成本

　　最后，直線電機(jī)廣泛采用的主要限制因素之一仍然是前期成本。盡管在某些應(yīng)用中直線電機(jī)解決方案的總擁有成本(TCO)低于傳統(tǒng)的皮帶、絲杠或齒輪齒條解決方案，但直線電機(jī)系統(tǒng)的前期成本仍然是一個(gè)障礙。它由在有限預(yù)算內(nèi)滿足性能規(guī)范任務(wù)的工程師和設(shè)計(jì)師使用。例如：對(duì)于長(zhǎng)行程應(yīng)用直線電機(jī)解決方案擅長(zhǎng)的領(lǐng)域之一滿足行程要求的磁鐵和高分辨率線性編碼器的成本可能會(huì)使直線電機(jī)解決方案數(shù)不勝數(shù)。

　　非傳統(tǒng)應(yīng)用推動(dòng)直線電機(jī)采用率增長(zhǎng)

　　盡管存在發(fā)熱、污染防護(hù)、高帶寬控制和成本等潛在困難，但直線電機(jī)的采用率正在提高。曾經(jīng)被視為半導(dǎo)體、計(jì)量和重型機(jī)械應(yīng)用的利基解決方案，鐵芯、無(wú)鐵芯和管狀直線電機(jī)現(xiàn)在用于汽車、食品和包裝以及印刷應(yīng)用，這些應(yīng)用可能沒(méi)有那么具有挑戰(zhàn)性或精確性要求苛刻，但是組件更少、停機(jī)時(shí)間更少和吞吐量更高的好處證明了額外的成本和設(shè)計(jì)考慮是合理的。