对于MAC小型和大型电磁阀,它的设计原理和技术特性有着根本的区别。因此我们按小型和大型电磁阀分别加以叙述。
    一.小型电磁阀

    图3-1是一个剖开的小型二位三通电磁阀，它包括了3个主要零件：电磁线圈、回位弹簧及气密封机构。当线圈通电时，电磁枢及可动磁极块（铁心）产生磁力，互相吸引。当电磁线圈产生的电磁力大于摩擦阻力及回位弹簧的弹力时，电磁枢推动推杆使阀杆往下移，压缩弹簧，空气由进气口流至气缸口。当线圈断电时，磁力消失，弹簧力若大于摩擦力，提动阀芯将会回到原来的位置，空气由气缸口排到排气口。
  MAC电磁阀的设计特性：
    1.平衡式提动阀芯设计

    图3-2  平衡式提动阀芯结构图

    由图3-2可见，进气压力在提动阀芯上产生一个向下的作用力F1和向上的作用力力F2。受力面积A1和A2由设计和工艺保证使其面积相等，根据上列公式，不管进口压力如何变化，F1和F2始终相等，这就是平衡式阀芯设计的基本原理。MAC小型电磁阀采用平衡式阀芯设计，所以阀芯的动作与进口压力无关。为了作进一步比较，下面再介绍非平衡阀芯设计原理。

    如图3-3所示，进气压力在阀芯的轴封上产生一个向上的作用力，而不产生一个向下的力与之平衡。显然，这种阀芯的动作与进口压力有关。
    2.短行程阀芯设计
   由图3-2可见，MAC采用的这种阀芯有着良好的流量特性，当阀芯刚离开阀座时就出现流量，而且在很短的行程里就达到全流量。而对图3-3所示的这种阀芯结构，阀芯轴封离开孔口一段距离才出现流量，并且需较长行程才能达到全流量。另外，从阀芯与阀座间的流动通径分析，平衡式阀芯由于其动作不受进口压力的影响，流动通径可以做得较大（约10倍于非平衡阀芯），所以很短行程就能满足电磁阀流量需求。对非平衡阀芯，为减少进口压力的影响，图3-3的流动通径d只能很小，因此必需很大的行程才能满足流量要求。通过上述分析可见：对平衡式阀芯可采用短行程；而对非平衡阀芯只能采用长行程。
    3.电磁线圈
    现在让我们讨论MAC电磁线圈的设计，电磁线圈是由一条很长的绝缘导线在线轴上缠绕许多圈而成的。不象其他气阀制造厂，MAC的线圈是自己制造的，因此可以满足每一个客户特别电压及功率的需求。当线圈通电时，电磁力使提动阀芯移动，我们不只是要使电线圈产生足够的推力推动阀杆，我们也要电线圈产生更大的推力，以克服摩擦力及杂质，使阀门能够维持许多年的寿命。
    MAC如何达到这个目的？我们必须讨论物理特性，这是两块磁铁，如果把它分开远一点，他们之间就没有磁力，但是如果你把他们渐渐靠近，你可以感觉到逐渐增强的磁力。
    现在让我们来看看下面的这个磁力曲线图。

    图3-4 电磁力与线圈行程关系曲线
    这个磁力曲线说明了磁力与电线线圈行程之间的关系，这跟你手上两块磁铁的距离是一样的，当电磁线圈的行程较长（或是磁铁的距离较远），那么它是在曲线的底部，也就是代表电磁力较小。当电磁线圈冲程较短时，此时是在曲线较高的位置，也就是代表电磁力较大。MAC电磁阀的设计是短行程线圈，它所产生的电磁力大，这样，电磁枢对推杆产生很大的推力。MAC在出货前对每一个阀门，都进行线圈电磁力的测试。在测试中只以额定电压的80%（19.2VDC）测试，确保电磁线圈即使是在电压降低的情况下，仍然能有足够推力，以克服摩擦阻力或污染杂质。所以MAC在电磁圈这一端保证高推力，不阻塞。
    4.高弹力回位弹簧
    虽然通电时电磁线圈有很大的推力，这样还不够。当电线圈断电时，MAC必须确保在弹簧回位这一端不会阻塞，现在让我们来看看阀门的第2部分—回位弹簧。弹簧以确保阀芯在弹簧回位这一端不会阻塞。如果我们有一个长冲程的电磁线圈，那么回位弹簧的力量能有多强呢？首先，长冲程电磁线圈的电磁力较小，它除了用以克服回位弹簧的弹力外，还必需克服摩檫以及杂质的阻力，所以只能采用长行程的软弹簧。这种弹簧不但回位推力小，易造成弹簧端堵塞，而且回位精度也不高。但是，如果我们有短冲程的电磁线圈，因为电磁力大，这样我们就可设计一个短粗的强力弹簧。MAC在设计上仍是“短冲程"的效应，这个好处是获得很大的回位力量。美国MAC电磁阀中国总对每一个阀门都进行回位力的测试，就象电线圈出力的测试一样。我们将电磁线圈通电，电极枢与可动铁心产生磁力，互相吸引，电极枢推动推杆往下移动压缩弹簧，空气由进气口到气缸口，此时弹簧因被压缩而有反弹的力量，但却无法回位，这是因为上面有较大的电磁力推动。然后我们渐渐降低电压以减少电磁线圈的电磁力，直到某一个电压，弹簧的弹力克服了电磁线圈电磁力，使阀杆回到原点。对一个24VDC的电磁线圈而言，弹簧必须在3VDC或更高时回位。如果弹簧的力量较弱，假设在2.9VDC才回位，那么这个阀门将不会通过测试。因为MAC知道这个弹簧将来可能没有足够的余力克服摩擦力及污染杂质而使阀门阻塞。MAC出货给客户的阀门必须在电线圈及弹簧两端都具有很强的出力。
    5.可移动磁极块
    MAC*的可移动磁极块可保证阀芯行程到达时，可移动磁极块向上移动，使电磁枢能和磁极块很好吸合，补赏电磁线圈行程与阀芯行程之间的差异。如果阀芯行程到达后，电磁枢和磁极块间不能很好吸合，则会造成杂音并且在交流电运行时易烧毁。

    6.气密封机构
    MAC电磁阀工作原理采用D型密封圈，而不用一般的O型圈。这种密封圈的制造精度是普通密封圈的10 倍，并由MAC自己生产制造。密封圈经过化学硬化处理，产生外硬内软的材质。制造过程中还在其内部添加了润滑剂，以降低材质的摩擦系数。同时，对阀芯腔体内壁面进行了镜化处理。MAC对气密封机构采取的这些措施，可使阀芯移动时的摩擦力降至zui小值。
综上所述，MAC小型电磁阀的技术特点是：平衡式短冲程提动阀芯设计；具有很大的电磁线圈出力和很大的回位弹簧推力；zui低摩擦阻力；阀芯具有雨刷功能不怕污染空气；反应时间极快并且回位精度*。由于具备这些技术特点，MAC小型电磁阀是一种线圈不会烧毁，阀芯不阻塞，高速动作，不受进气压力的影响，不怕污染空气，非常可靠的电磁阀。
    二．大型电磁阀
    假如我们需要一个较大型的气阀，非常合乎逻辑的想法是，为什么我们不能保留小型3通阀的好处，只要使气阀及线圈的冲程大一点即可，同时加大气阀的体积，以获得较大流量？这样可以节省很多设计时间及技术上的花费。
上述的想法实际上是行不通的，因为大型阀意味着提动阀芯具有较大的质量与惯性，因此在提动头与阀座之间会产生较大的冲击，经一定时间后会自行损坏。回顾70年代，MAC曾经制造一个大型3通提动阀，MAC非常清楚这些问题。如果提动阀芯的设计不行，为什么我们不改为轴封式阀芯设计呢？如前所述，轴封式阀芯较提动式阀芯有较长的冲程，因而电磁线圈的电磁力较小。以大型阀来说，轴心式设计可以解决因冲击而损坏的问题，但无法以直动方式动作，因为动作力量很小。现在让我们来看看典型的直动式轴心阀：MAC500型1949年的设计。即使这个阀可以解决撞击损坏的问题，但动作力量不够。所以我们必须增加阀芯的推力，典型的气压系统是使用空气压力作用在气缸的活塞上，以推动阀芯移动。
实际上是使用一个冲程短，出力大的小型引导阀，控制气压作用于活塞上（zui小19mm外径）以增大推力（这相当于压力×面积定律），制造一个不阻塞的气阀。
    北京总MAC气动阀所设计出来的四通先导阀（如图3-5所示），基本上我们用一个小型的四通阀控制一只双动作气缸。一个四通先导设计与一个小型四通阀控制一个双动气缸的原理是相同的。在zui小作动压力方面，我们有非常足够的力量克服杂质，当压力再增加时，我们有更大的力量避免气阀阻塞。因此MAC82型电磁阀电线圈及回位端都提供了很大的出力使轴心移动，我们也要使轴心能够刮除杂质，使摩擦阻力降至zui低。MAC使用压铸式轴心的设计，将橡胶砌合在一支重量很轻的铝合金轴心杆上，将整支轴心研磨。