直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開，并展成平面而成。
由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。在實際應(yīng)用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級與次級之間的耦合保持不變。直線電機可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級?？紤]到制造成本、運行費用，以直線感應(yīng)電動機為例：當(dāng)初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場，次級在行波磁場切割下，將感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運動；反之，則初級做直線運動。直線電機的驅(qū)動控制技術(shù)一個直線電機應(yīng)用系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機，還必須具有能在安全可靠的條件下實現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟要求的控制系統(tǒng)。隨著自動控制技術(shù)與微計算機技術(shù)的發(fā)展，直線電機的控制方法越來越多。
對直線電機控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個方面：一是傳統(tǒng)控制技術(shù)，二是現(xiàn)代控制技術(shù)，三是智能控制技術(shù)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其中PID控制蘊涵動態(tài)控制過程中的信息，具有較強的魯棒性，是交流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)中最基本的控制方式。為了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技術(shù)。在對象模型確定、不變化且是線性的以及操作條件、運行環(huán)境是確定不變的條件下，采用傳統(tǒng)控制技術(shù)是簡單有效的。但是在高精度微進給的高性能場合，就必須考慮對象結(jié)構(gòu)與參數(shù)的變化。各種非線性的影響，運行環(huán)境的改變及環(huán)境干擾等時變和不確定因數(shù)，才能得到滿意的控制效果。因此，現(xiàn)代控制技術(shù)在直線伺服電機控制的研究中引起了很大的重視。常用控制方法有：自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制及智能控制。主要是將模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID、H∞控制等現(xiàn)有的成熟的控制方法相結(jié)合，取長補短，以獲得更好的控制性能。

1、直線電機優(yōu)點
直線電動機的特點在于直接產(chǎn)生直線運動，與間接產(chǎn)生直線運動的“旋轉(zhuǎn)電動機，滾動絲杠”相比，其優(yōu)點是(具體性能見下表)：(1)沒有機械接觸，傳動力是在氣隙中產(chǎn)生的，除了直線電機導(dǎo)軌以外沒有任何其它的摩擦：(2)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，通過以最少的零部件數(shù)量來實現(xiàn)我們的直線驅(qū)動，而且這僅僅是只存在一個運動的部件：(3)運行的行程在理論上是不受任何限制的，而且其性能不會因為其行程的大小改變而受到影響：(4)其運轉(zhuǎn)可以提供很寬的轉(zhuǎn)速運行范圍，其涵蓋包括從每秒幾微米到數(shù)米，特別是在高速狀態(tài)下是其一個突出的優(yōu)點：(5)加速度很大，最大可達10g：(6)運動平穩(wěn)，這是因為除了起支撐作用的直線導(dǎo)軌或氣浮軸承外，沒有其它機械連接或轉(zhuǎn)換裝置的緣故：(7)精度和重復(fù)精度高，因為消除了影響精度的中間環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的精度取決于位置檢測元件，有合適的反饋裝置可達亞微米級：(8)維護簡單，由于部件少，運動時無機械接觸，從而大大降低了零部件的磨損，只需很少甚至無需維護，使用壽命更長。直線電動機與“旋轉(zhuǎn)電動機，滾珠絲杠”傳動性能比較表性能旋轉(zhuǎn)電動機+滾珠絲杠直線電動機。
2、直線電機缺點
從表面看，直線電機可逐步取代滾珠絲杠成為驅(qū)動直線運動的主流。但事實是，直線電機驅(qū)動在普遍使用后，一些過去沒有關(guān)注的問題開始浮現(xiàn)：一是直線電機的耗電量大，尤其在進行高荷載、高加速度的運動時，機床瞬間電流對車間的供電系統(tǒng)帶來沉重負(fù)荷；其二是振動高，直線電機的動態(tài)剛性極低，不能起緩沖阻尼作用，在高速運動時容易引起機床其它部分共振；其三是發(fā)熱量大，固定在工作臺底部的直線電機動子是高發(fā)熱部件，安裝位置不利于自然散熱，對機床的恒溫控制造成很大挑戰(zhàn)；其四是不能自鎖緊，為了保證操作安全，直線電機驅(qū)動的運動軸，尤其是垂直運動軸，必須要額外配備鎖緊機構(gòu)，增加了機床的復(fù)雜性。
在直線電機的應(yīng)用中，人們除了發(fā)現(xiàn)上述缺陷外，也看到了其優(yōu)點的片面性。直線電機的主要優(yōu)點是高速度和高加速度，但在機床加工過程中，加速度超過10m/s2時所節(jié)省的輔助時間對整個加工過程的工時來說并沒有太大意義，只有在工時非常短的加工中，高加速度才有意義，也就是說對于模具、風(fēng)葉等單件復(fù)雜零件的切削加工，直線電機的優(yōu)點并不明顯。

1、高速響應(yīng) 由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的如絲杠等機械傳動件，使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。
2、位精度高 線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)引起的傳動誤差減少了插補時因傳動系統(tǒng)滯后帶來跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。
3、傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時提高了其傳動剛度。
4、速度快、加減速過程短
5、行程長度不受限制 在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。
6、動安靜、噪音低 由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。
7、效率高 由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦?xí)r的能量損耗。

直線電機主要應(yīng)用于三個方面：
應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)，這類應(yīng)用場合比較多；
作為長期連續(xù)運行的驅(qū)動電機；
應(yīng)用在需要短時間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運動能的裝置中。
U槽無刷直線電機可以直接驅(qū)動，無需將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)為線性運動，機械結(jié)構(gòu)簡單可靠。電機運行超平穩(wěn)，無齒槽效應(yīng)，動態(tài)響應(yīng)速度極快，慣量小，加速度可達20G，速度達到10-30m/s，低速1µm/s時運動平滑，剛性高，結(jié)構(gòu)緊湊，可選配直線編碼器做高精度位置控制，其位置精度取決于所選編碼器。
定子軌道可以按需要連接，因而理論上電機長度不限。電機動子與定子不接觸運動，沒有采用普通絲桿滾珠和皮帶等傳動的磨損、卡死、背隙問題，因此我們的直線電機可以達到免維護長期工作。我們的U型槽式直線電機分為鐵芯和無鐵芯兩類，鐵芯類直線電機單位體積出力更大，非鐵芯直線電機無磁滯和渦流效應(yīng)，運動更加平滑高速，磁損耗少，發(fā)熱小。
此類直線電機特別適用于：機器人、致動器、直線平臺、光學(xué)光纖排列定位、精密機床、半導(dǎo)體制造、視覺系統(tǒng)、電子元件接插、工廠自動化等對運動系統(tǒng) 的速度和精度同時要求較高的應(yīng)用場合。