直線電機與普通電機在原理上類似，它只是電機圓柱面的展開，其種類與傳統(tǒng)電機相同，例如：直流直線電機，交流永磁同步直線電機，交流感應異步直線電機，步進直線電機等。作為可控制運動精度的直線伺服電機在上世紀80年代末出現(xiàn)后，隨著材料（如永磁材料）、功率器件、控制技術(shù)及傳感技術(shù)的發(fā)展，直線伺服電機的性能不斷提高，成本日益下降，為其廣泛的應用創(chuàng)造了條件。近年來，直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的進展表現(xiàn)在以下方面：
（1）性能不斷提高（如推力、速度、加速度、分辨率等）；
（2）體積減小，溫升降低；
（3）品種復蓋面廣，可滿足不同類型機床的要求；
（4）成本大幅度下降；
（5）安裝和防護簡便；
（6）可靠性好；
（7）包括數(shù)控系統(tǒng)在內(nèi)的配套技術(shù)日趨完善；
（8）商品化程度高。
目前世界上直線伺服電機及其驅(qū)動系統(tǒng)的知名供應商主要有：德國Siemens公司，Indramat公司；日本FANUC，三菱公司；美國Anorad，科爾摩根公司；瑞士ETEL公司等。直線電機進給驅(qū)動的主要優(yōu)點：
1、進給速度范圍寬?？蓮?（1）m/s到20m/min以上，目前加工中心的快進速度已達208m/min，而傳統(tǒng)機床快進速度<60m/min，一般為20～30m/min。
2、速度特性好。速度偏差可達（1）0.01%以下。
3、加速度大。直線電機最大加速度可達30g，目前加工中心的進給加速度已達3.24g，激光加工機的進給加速度已達5g，而傳統(tǒng)機床進給加速度在1g以下，一般為0.3g。
4、定位精度高。采用光柵閉環(huán)控制，定位精度可達0.1～0.01（1）m。應用前饋控制的直線電機驅(qū)動系統(tǒng)可減少跟蹤誤差200倍以上。由于運動部件的動態(tài)特性好，響應靈敏，加上插補控制的精細化，可實現(xiàn)納米級控制。
5、行程不受限制。傳統(tǒng)的絲杠傳動受絲杠制造工藝限制，一般4～6m，更長的行程需要接長絲杠，無論從制造工藝還是在性能上都不理想。而采用直線電機驅(qū)動，定子可無限加長，且制造工藝簡單，已有大型高速加工中心X軸長達40m以上。
6、結(jié)構(gòu)簡單、運動平穩(wěn)、噪聲小，運動部件摩擦小、磨損小、使用壽命長、安全可靠。
自1993年德國Ex-Cell-O公司研發(fā)出世界上第一臺直線電機驅(qū)動工作臺的加工中心以來，直線電機已在不同種類的機床上得到應用。2001年、2003年歐洲機床展，2002年、2004年日本機床展及美國機床展上每次都有幾十家公司的展品采用直線電機驅(qū)動系統(tǒng)。以2002年日本機床展JIMTOF為例，在參展的524臺數(shù)控機床中，有25家公司41臺機床采用直線電機進給驅(qū)動，其中，加工中心11臺（立式8臺，臥式3臺），電加工機床7臺（線切割4臺，成形機2臺，小孔機1臺），磨床6臺（一般磨床4臺，齒輪磨床1臺，坐標磨床1臺），非球面加工機和微型微細加工機5臺，車床4臺，專用機床3臺，激光加工機2臺，車磨復合機床1臺，銑削加工單元（FMC）l臺。
目前，世界上最知名的機床廠家?guī)缀鯚o一例外地都推出了直線電機驅(qū)動的機床產(chǎn)品，品種覆蓋了絕大多數(shù)機床類型。此外，在壓力機、坐標測量機、水切割機、等離子切割機、快速原型機及半導體設備的X-Y工作臺上直線電機都有應用。
直線電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)在技術(shù)上已日趨成熟，已具有傳統(tǒng)傳動裝置無法比擬的優(yōu)越性能。過去人們所擔心的直線電機推力小、體積大、溫升高、可靠性差、不安全、難安裝、難防護等問題，隨著電機制造技術(shù)的改進，已不再是大問題。而驅(qū)動與控制技術(shù)的發(fā)展又為其性能拓展和安全性提供了保證。選擇合適的直線電機及驅(qū)動控制系統(tǒng)，配以合理的機床設計，完全可以生產(chǎn)出高性能、高可靠性的機床?，F(xiàn)在直線電機驅(qū)動進給速度100m/min，加速度1～2g的機床已很普遍，已有機床達到快進240m/min，加速度5g的指標（日本AMADA激光切割機）。日本Mazak公司宣稱，該公司將在近期推出快移速度500m/min，加速度6g，主軸速度80000r/min切削速度8馬赫的超音速加工中心。高速度高加速度的傳動已在加工中心、數(shù)控銑床、車床、磨床、復合加工機床、激光加工機床及重型機床上得到廣泛應用，這類機床在航空、汽車、模具、能源、通用機械等領(lǐng)域發(fā)揮著特殊的作用。在電加工機床上采用直線電機驅(qū)動可實現(xiàn)0.1（1）m的精密平穩(wěn)移動。在微細加工及精密磨削中，可實現(xiàn)10um進給分辨率及20m/min的快移速度，加工表面粗糙度<1nm。在重型機床上采用直線電機驅(qū)數(shù)噸重的運動部件已不成問題。同步雙驅(qū)動控制技術(shù)已成熟應用。這些都說明直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)在機床上的應用已經(jīng)成熟，并在不斷向前發(fā)展，會給人們帶來更多的驚喜。此外，在國際上已有不同類型、不同規(guī)格的直線電機商品可提供，配套的驅(qū)動控制系統(tǒng)、檢測裝置及高速導軌、高速防護也都有相應產(chǎn)品供貨。
直線電機在機床上的應用已不是樣品，不是個例。近幾年已在幾十家著名企業(yè)的幾十類產(chǎn)品上推廣應用。據(jù)有關(guān)資料介紹，1997年直線電機驅(qū)動的機床銷售量已達300臺。2001年，德國DMG公司已在28種機型上采用直線電機，年產(chǎn)量達1500臺（約3000多根直線電機驅(qū)動軸），占其總產(chǎn)量的1/3。意大利JOBS公司自1999年開發(fā)出LinX直線電機驅(qū)動的龍門加工中心后，2003年該公司LinX系列產(chǎn)品已占全公司總產(chǎn)量的60%（年產(chǎn)50臺大型龍門加工中心和龍門銑床），并成為公司的主要利潤來源。有專家預測，2005年直線電機驅(qū)動的機床將達到3000臺，到2010年世界上將有20％的數(shù)控機床采用直線電機進給驅(qū)動，而這些機床都是高檔機床，因此其產(chǎn)業(yè)化前景是不言而喻的。
我國在直線電機及驅(qū)動控制技術(shù)的研發(fā)、應用與世界水平相差甚遠，至少有十年的差距。無論產(chǎn)品的性能、品種，還是在機床上的應用僅處于起步階段，甚至大量是空白。如果我們不能抓住當前宏觀經(jīng)濟形勢大好，市場需求旺盛的機遇，在直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的開發(fā)與應用上奮起直追，我國的高檔數(shù)控機床會更加落后，這將不利于我國的國家安全和產(chǎn)業(yè)安全。
在數(shù)控技術(shù)及關(guān)鍵功能部件中，開發(fā)直線電機產(chǎn)品（包括相應的驅(qū)動系統(tǒng)）。數(shù)控技術(shù)中應開發(fā)與直線電機驅(qū)動控制相匹配的軟件技術(shù)，例如高速及高加速條件下的伺服控制及其調(diào)整，高速、高精度的插補技術(shù)，復雜加工程序的前瞻控制能力，機床動態(tài)特性參數(shù)優(yōu)化模型，故障診斷與保證功能等。同時，相應開發(fā)與高速高加速運動相配套的高速導軌、高速防護、高速位置檢測裝置等。
數(shù)控機床正在向精密、高速、復合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。精密和高速加工對傳動及其控制提出了更高的要求，更高的動態(tài)特性和控制精度，更高的進給速度和加速度，更低的振動噪聲和更小的磨損。問題的癥結(jié)在傳統(tǒng)的傳動鏈從作為動力源的電動機到工作部件要通過齒輪、蝸輪副，皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器、離合器等中間傳動環(huán)節(jié)，在這些環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了較大的轉(zhuǎn)動慣量、彈性變形、反向間隙、運動滯后、摩擦、振動、噪聲及磨損。雖然在這些方面通過不斷的改進使傳動性能有所提高，但問題很難從根本上解決，于是出現(xiàn)了“直接傳動”的概念，即取消從電動機到工作部件之間的各種中間環(huán)節(jié)。隨著電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展，電主軸、直線電機、力矩電機的出現(xiàn)和技術(shù)的日益成熟，使主軸、直線和旋轉(zhuǎn)坐標運動的“直接傳動”概念變?yōu)楝F(xiàn)實，并日益顯示其巨大的優(yōu)越性。直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)在機床進給驅(qū)動上的應用，使機床的傳動結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了重大變化，并使機床性能有了新的飛躍。
