線性馬達把力直接加在載台上，中間沒有螺桿、沒有皮帶。本文回答一個問題：為什麼直接驅動能到次微米，代價是什麼？
答案：直接驅動省去了螺桿的導程誤差與背隙，定位精度改由光學尺與導軌決定，所以能到次微米。代價是成本高、動子重量影響加速、磁場需要屏蔽。
本文說明直接驅動原理、無鐵芯與鐵芯的差別、光學尺與 Abbe 誤差、以及 Newport 三個系列的數字怎麼讀。
圖 1｜固定磁軌、移動線圈的通用無鐵芯配置（非特定產品剖面）。尺與讀頭量到載台相對基座的位移。點圖可看原尺寸。
1. 直接驅動原理：力直接加在載台
線性馬達是沿行程展開的馬達：磁鐵組與線圈做相對直線運動，力與電流成正比，載台不經螺桿[1]。螺桿平台要把馬達旋轉經螺桿變線性，中間有導程誤差、背隙、聯軸器彈性；線性馬達把這些傳動環節全去掉，力直接作用在載台上。
這是它能到次微米的根本原因：限制精度的不再是螺桿，而是光學尺的解析度、導軌的直線度、以及安裝與溫度。螺桿平台的精度天花板卡在螺桿 C 級與背隙（微米級）；線性馬達去掉螺桿後，天花板移到光學尺（奈米級解析）與導軌（微米級直線度）。
力與電流成正比（F = Kf·I）也讓線性馬達的加速不受螺桿導程限制：同樣的力，螺桿平台要經螺桿變速比，線性馬達直接作用在載台上，所以加速度可以很高。這是它適合高動態應用（快速定位、掃描）的原因。
2. 無鐵芯 vs 鐵芯、齒槽力
線性馬達動子（mover）分兩類，差別在動子裡有沒有鐵：
| 無鐵芯（coreless） | 鐵芯（iron core） | |
|---|---|---|
| 動子結構 | 只有線圈，無鐵 | 線圈 + 鐵芯 |
| 齒槽力 | 無（最平順） | 有（需處理） |
| 出力密度 | 低 | 高 |
| 散熱 | 動子不發熱，線圈可固定散熱 | 動子發熱，需考慮熱管理 |
| 典型應用 | 高精度、短中行程 | 重負載、長行程 |
**齒槽力（detent force）**是動子經過定子磁極時產生的週期性吸力，會造成定位時的微小振動與誤差。無鐵芯動子沒有鐵，所以沒有齒槽力，運動最平順，適合奈米級解析；但出力密度低，要相同出力需要更長的磁軌。鐵芯動子出力密度高，但齒槽力與吸力要處理（例如用磁路設計或補償）。
無鐵芯動子還有一個好處：線圈可以固定在基座上、只讓磁鐵移動（或反之），把發熱的線圈的散熱問題從移動件移到固定件[1]。
3. 光學尺閉迴路 + Abbe 誤差
線性馬達的精度靠**光學尺（optical linear encoder）**閉迴路：玻璃尺上刻等間距線紋，讀頭（readhead）用干涉或莫爾條讀位置，解析度可達奈米級。讀頭量到的是載台相對基座的實際位移，控制器據此修正——這比螺桿平台「讀馬達軸轉角」更直接，因為它讀的是載台本身。
Abbe 誤差是線性平台的主要誤差來源：當讀頭的量測軸與載台的運動軸不在同一條直線上（有偏移），載台一偏轉，偏移量就被放大成位置誤差。例如讀頭偏移運動軸 10 mm、載台偏轉 1 角分，Abbe 誤差約 10 mm × tan(1′) ≈ 2.9 μm。所以高精度平台要把讀頭盡量放在運動軸上（同軸），或用量測偏轉來補償。
直接驅動省去了螺桿誤差，但導軌摩擦、光學尺誤差、Abbe 誤差、安裝變形與溫度仍須逐項評估[1]——去掉螺桿不等于去掉所有誤差。
4. 數字怎麼讀：XMS、ILS、IMS
Newport 三個線馬系列的保證值[1][2][3]：
| 系列／磁路 | 行程（mm） | MIM | 雙向重複精度 | 軸向定位精度 |
|---|---|---|---|---|
| XMS-S／無鐵芯 | 50 / 100 / 160 | 1 nm | ±0.040 μm | ±0.75 μm |
| ILS-LM／無鐵芯 | 100 / 200 / 300 | 10 nm | ±0.30 μm | ±1.5 / ±2.0 / ±2.5 μm |
| IMS-LM／鐵芯 | 300–600 | 20 nm | ±0.25 μm | ±4.5–7.5 μm |
條件不能省略：XMS 的 1 nm MIM 指 XPS-DRV11 驅動配置，手冊要求受控環境與 5 μm 平面度安裝面[1]；IMS-LM 的 1000 mm/s 是無負載、XPS-EDBL 驅動器條件，改用 XPS-DRV11 最高 500 mm/s[3]。MIM（最小增量）描述控制與感測能力，不等於定位精度；定位精度要看「軸向定位精度」欄並確認行程與驅動器條件。
5. 適用與限制
線性馬達平台適合次微米級、高速、長行程的應用。它的精度上限由光學尺與導軌決定，典型在次微米級；要奈米級要換壓電（見本系列後續篇）。
常見誤解
- 「線馬一定比螺桿準」：錯。線馬去掉螺桿誤差，但導軌直線度、Abbe 誤差、安裝平面度仍限制精度；便宜螺桿平台配好導軌可能比差線馬平台準。
- 「無鐵芯一定比較好」：無鐵芯平順、無齒槽，但出力密度低；重負載或長行程要鐵芯，不能只看平順度。
- 「1 nm MIM 代表平台精度 1 nm」：錯。MIM 是最小增量（控制與感測能力），平台定位精度看「軸向定位精度」欄（XMS 是 ±0.75 μm）。
給讀者的自我檢查
- 你能說出直接驅動為什麼能到次微米（去掉了什麼誤差）嗎？
- 無鐵芯與鐵芯動子在齒槽力與出力密度上的取捨是什麼？
- 讀頭偏移運動軸 10 mm、載台偏轉 1 角分，Abbe 誤差約多少？
回到開頭的問題：為什麼直接驅動能到次微米？答案是去掉了螺桿的導程誤差與背隙，精度改由光學尺與導軌決定。適用條件：本文數字來自 Newport XMS/ILS/IMS 型錄，均為特定型號與驅動器條件。尚未解決的限制：直接驅動省去螺桿誤差，但導軌摩擦、尺誤差、Abbe 誤差、安裝變形與溫度仍須評估；磁場屏蔽與動子重量是選型時要確認的代價。