电磁机械装置设计用于利用电场或磁场移动质量。在宏观装置中，磁场是压倒性的选择。其目标范围广泛，从如航天飞行器中对可用电流的极致高效利用，到对电流无限制的极致快速运动。无论哪种情况，磁性材料的材质和几何结构都是性能的关键。所有理想的工程功能都必须被统筹兼顾，因为它们高度耦合，无法单独优化。电动机行业已近乎完美地解决了将电流转换为旋转运动的众多功能优化这一复杂任务。可靠性、扭矩、电感响应时间、工作周期、热控制、齿槽效应、放气以及许多其他特性，在近140年的演变中已成为相当成熟的设计要素。那么，线性运动呢？
许多线性运动装置，例如使用多个磁性元件的磁轨，技术成熟且专为自动化机械设计。它们通常能够在较大距离（如一米）上移动中等质量。通过电机驱动丝杠产生线性运动仍属于旋转运动磁学类别。当审视设计用于毫米级运动的小型电磁装置时，情况则寥寥无几。典型代表是继电器、螺线管柱塞阀、谐振振动装置以及激光/光学快门产品。继电器和螺线管通常不需要极快的反应时间；其设计重点是低成本和可靠性。谐振装置为固定频率，效率极高，且不追求磁性能的极限。电磁驱动的机械快门则推动了材料科学在该领域的极限——介于微静电装置运动与常见电机/导轨自动化机械之间。
那么，我们会遇到哪些限制呢？
如果我们设计时追求的是电气效率而非开关速度，例如在安全快门中，磁性设计则侧重于效率和可靠性。选择效率是为了最小化磁性绕组中的电阻热以及由此产生的温升。这对于光学功率低且无法散热的光学仪器来说是可取的。热源会通过空气梯度引起波前畸变、机械元件热膨胀等方式影响灵敏的光学仪器。带有光学组件的磁性挠性件可以与带有气隙的绕线磁芯配合，在通电时闭合气隙。这形成了一种长环形几何结构，效率极高，磁场约束良好，并具有挠性件的可靠性优势。在实践中，环形几何结构的磁芯具有平坦表面，便于热量流向高导热率的快门本体，而铜线绕组采用热环氧树脂湿绕，以将导线的电阻热导引至磁芯（同样具有高导热率）。
聚合物放气是温度的函数，因此保持低温可以消除潜在的污染膜生成。磁线涂有聚合物涂层。磁效率和热传导方面的成就确保快门可以无限期地开启、关闭或循环……没有限制，且不会在光束路径中产生热梯度。在平均光能较高的安全快门中，例如功率大于约5瓦的激光器，用户已在其安装座中规划了热路径以吸收被吸收的光学功率。此时，高效的磁学作用占次要地位，而光学吸收器的高效热路径则发挥主要作用。小型台式仪器、机载和便携式仪器，以及任何电流预算紧张的应用，都能从高效、高可靠性的磁学设计中受益。
那么，高速磁学呢？
在高速快门中，我们与安全快门有着某些相同的性能诉求。我们显然希望电流中的每一个流动电子都尽可能快地用于做功，因此需要高效、快速的电流提升。如何实现快速做功？我们知道F=ma，出于可靠性考虑，我们的质量已优化至尽可能低，因此要提高加速度，唯一能做的就是产生更大的力。在带气隙的电磁铁中，力由（电感线圈匝数）x（安培电流）或安培匝数（A-T）产生。电流存在实际限制。如果需要1000安培匝，可以使用1000匝和1安培，或1匝和1000安培。显然，仪器可用的电源通常在10安培及以下范围。但请记住，电动汽车电机确实会向快速电机电磁铁通入1000安培电流，而普通汽油车启动电机短时间内可消耗高达200安培。回到实际电源值，世界上的大多数仪器已收敛于大约3-24伏特和最大10安培的规格。现在，围绕这些参数构建最快的电磁铁。我们面临的是什么？电感延迟、铜线电阻产生的热量、巧妙的热控制、磁系统对冲击和振动的耐受性、快速电气阻尼电流浪涌技术，这些都至关重要。
独特优势：具有无循环限制（得益于热控制）的高速电磁驱动快门可提供快速寿命测试结果，例如在数月内完成数十亿次循环。这对于OEM可靠性评估和集成至关重要。
在高速磁学中，首要的是热控制。电流被快速且重复地产生。我们必须将这些导线热量耦合到磁芯，再传导至快门本体，最终传至“无限热沉”。热控制存在限制。热量等于（电阻）x（电流的平方），因此随着我们推动更大的电流，热量的产生呈平方增长。任何单一设计都会遇到收益递减点，从而设定了一个热负荷极限。
我们还需要克服机械冲击回弹，或在速度过高以至于无法进行有效电流阻尼时的“弹跳”。电感限制了施加阻尼力的速度。在这些情况下，我们必须使用稍长的磁动势脉冲来克服回弹，并利用机械材料科学进行阻尼。磁极上设计有定制的悬链线轮廓。选择具有冲击耐久性和温度适应性的特殊材料。为了减轻回弹，热负荷会略有增加。
电感随匝数的平方增加，因此我们希望低电感以实现快速运动，包括阻尼。电感抵抗电流的快速变化。我们需要快速的电流脉冲，同时又需要更多匝数以获得更大的力！如何兼得？我们必须优化我们的最小和最大参数。
最小化：热量产生、电感、到冷却的热路径长度、铁磁挠性件/反射镜质量、挠性件引起的机械冲击
最大化：磁线圈匝数、电流、绕组几何空间、磁芯和挠性件磁导率、从绕组到冷却的热传导率、到冷却的热路径截面积、机械阻尼
所有设计属性都是相互关联或耦合的，因此无法独立优化。要为特定孔径尺寸、机械封装或电流约束实现最大开关速度性能和持续重复频率，需要全面理解如何优化这些物理参数。大自然的材料科学对某些参数设定了限制；其他参数则在NML（Newport Magnetics，新港磁学）得到高度优化，并被理解和应用于标准及定制设计中，以支持快速评估和集成到OEM仪器中，并为科学研究设施提供支持。
