直线传动电机是一种直接传动的装置，采用线圈通过永久磁铁时产生磁感应的原理制造而成。由于线圈中的电流大小和相位随时发生变化，而线圈与磁铁作相对运动，相互之间不发生接触，因而传动元件之间不产生任何摩擦力，因此能产生高速和加速效应。尽管它们的机械结构相对比较简单（它们代替了滚珠丝杠、联轴器、支承轴承和螺母块），但直线传动电机的价格仍然非常昂贵，特别是大型直线传动电机，在某些应用领域中，需要承受很高的外应力。这些大型直线传动电机也会产生巨大的热量。
丝杠（通过一钢制圆盘式联轴节与固定的电机连接）旋转，螺母顺轴向下运动。当丝杠转动时，螺母在轴上向前或向后运动，而滚珠无论如何必须在螺母内（在轴螺纹与螺母螺纹之间）循环运行。
滚珠在螺母内循环运行时，其外部通过一滚珠回路管道、或内部通过滚珠偏转器，将滚珠导入螺纹滚道。滚珠回路管道的设计比较简单、直径较大、易于生产，一般价格较便宜。带有滚珠偏转器的螺母，结构比较紧凑，运行较平稳、顺畅，运行速度较高。
滚珠丝杠的设计不能承受很大的侧向或径向负荷（这些负荷应该由导轨承受），因为一般来说，导轨在任何方向上都能承受相等的负荷。
为了不断地生产高精度零件，机床需要有很高的重复定位精度。这就是说机床必须采用刚性很好的、可随意操作的元件。在循环运行的导轨中，消除随意性相对比较容易：只要选用精密的滚珠（或滚柱）就可以达到所需刚性。然而，在加强刚性的同时，很高的预负荷反而会影响其疲劳寿命。因此，许多机床制造商都选用中等预负荷，这样将较高的刚性与一定的可接受使用寿命结合在一起。
采用滚珠丝杠后，结构情况就变得较为复杂一些。50多年前，当滚珠丝杠最初问世的时候，增加组装件预负荷和消除任何误操作的常用方法是采用两个滚珠螺母，相对连接安装，也就是采用古典式的双螺母结构配置。其效果同带有与负荷双轴承座中的负载通道相类似。后来，通过对螺母螺纹稍作偏移而采用单件设计形式也达到了同样的效果。在这两种情况下，我们都获得了所谓两点接触的效果，这就是任何双螺母结构的特点。另一方面，带有预载的单个螺母采用过量尺寸的滚珠，使丝杠和螺母螺纹之间达到4点接触，以消除误操作。随着滚珠螺母技术的发展，带有预载的单个螺母使用越来越普遍，它们体积较小，而且往往不那么昂贵，又可达到相似的负载能力和相当的使用寿命。就降低摩擦扭矩来说，双螺母结构仍然有一定优势，接触点较少，运行灵活。这对于长度与直径之比大于20:1的较长丝杠而言是非常有利的。
滚珠丝杠一般采用两端支承的方法，电机端采用一套双座角形接触轴承支撑，而背端一般采用单个径向轴承支撑。丝杠采用两端支撑的方法，可以使操作速度达到更高，并可降低振动。由于它们是属于摩擦装置，因此直线导轨和滚珠丝杠必须定期进行润滑。润滑剂可以降低聚积的热量，消除微焊接现象和防止腐蚀。最好的方法是通过机床的控制装置向与导轨、丝杠、支承轴承等相连接的自动润滑系统发出信号。