2025-06-03 20:32:54 中华网
作为一项跨多学科专业的技术，磁悬浮在暖通领域的应用是近年来高效节能技术发展的里程碑之一。从技术引进到100%全自研，美的在磁悬浮技术上走过了怎样的路?从热销的磁悬浮离心式冷水机组扩展到低温制冷、中温制冷、中高温热泵，进而构建起从暖通整机到通用压缩机的磁悬浮全栈技术体系，能够广泛适配多元场景，为各类建筑提供更高效、更节能、更可靠的系统解决方案。美的是如何实现并对此给予了怎样期待?为此我们采访了美的楼宇科技水机产品公司离心机研发经理李镇杉和美的楼宇科技水机产品销售总监秦艳平。
战略选择：前瞻性布局磁悬浮技术赛道
磁悬浮技术的核心在于通过磁悬浮轴承技术取代传统机械轴承，用于解决高转速设备的摩擦与磨损问题。磁悬浮这个技术最早应用在暖通领域可追溯到20世纪90年代，当时欧美企业开始尝试将该技术应用在离心式压缩机上，但因控制系统复杂，成本高昂等原因，初期仅停留在实验室阶段。直到2003年，美国一公司才正式推出全球首台商用磁悬浮离心压缩机。
2006年，外资品牌丹佛斯磁悬浮离心压缩机开始进入中国。然而，在最初的几年里，它并没在行业里得到广泛的应用。对此，李镇杉解释称，这是因为当时的市场驱动力不够，市场对节能产品的追求意愿并不强，而且它的价格比传统水机要贵两到三倍，同时早期的磁悬浮技术也不够成熟，产品的可靠性并不高，有问题还得送到国外维修。
在行业其他厂家还在做传统水机的时候，美的敏锐地捕捉到技术发展方向，2011年就前瞻性地启动了磁悬浮技术的研究工作。“美的最早的离心机是定频的，因为它的转速不能调整，不能自适应地去匹配不同的工况，所以它的能耗比较高。”李镇杉回忆称，“我们定下的第一个战略是‘变频’，比较成功，也起到了一个‘弯道超车’的效果。”在这个背景下，美的就提出了无油化和小型化的目标。“当时有几个备选技术，其中磁悬浮技术是门槛最高、生命力最强、技术特点最突出的。”他说，“磁悬浮技术能同时支撑两个目标的实现，因此开始组建团队去研究磁悬浮机组。”
万事开头难，美的先从外资品牌那里购买压缩机，然后自己做整机的开发和技术储备。在这种模式下，虽说已经逐渐打开了市场，但整机的价格居高不下，同时，由于核心技术不掌握在自己手上，导致美的在市场竞争中不具备商务上的优势。
彼时，美的想要打破技术封锁，率先在原有的基础上提出了“半自制”压缩机的目标。所谓的半自制，就是压缩机里面有一些部件要有自主知识产权，有些短期无法掌握的技术则采取继续采购的模式。在这种模式下，美的也积累沉淀了磁悬浮整机设计实践经验，包括机组控制、运行调试、维护等在内的整个链路上的技术储备，为后续攻坚全自研打下坚实的基础。
2015年前后，美的半自制的离心机开始推向市场，产品竞争力已经得到了加强。同年GB19577-2015《冷水机组能效限定值及能效等级》正式发布，确定了由冷水机组性能系数(COP)以及综合部分负荷性能系数(IPLV)两个指标共同来评定冷水机组能效等级。李镇杉说:“从政策层面来讲，能效提升的要求更明确了，在这个背景下，磁悬浮的优势就十分突出。”
打破垄断：全自研磁悬浮压缩机问世
技术的发展走向与之前的判断相吻合，这也让美的更加坚定地继续做磁悬浮技术的研究。而这一次，美的提出的目标是全自研。
为做好技术研发，美的组建了一个数量超过100人、且硕博比例超过70%的项目团队。同时，美的为了支持磁悬浮技术的自主研发，每年专项投入1-2亿的科研经费。李镇杉分享表示，“当时虽然是对整个磁悬浮技术有一定的了解，但因为这个技术门槛实在是太高了，要实现全自研，难度很大。”他表示，磁悬浮技术涉及到电磁学、静力学、控制学等十几个学科，它是一个多学科超级耦合的技术，“所以碰到的一个比较明显的课题就是怎么把所有的技术集成起来进行设计，而不是各个击破但最后不能协同。”
项目组花了几年的时间，才把一个跨学科的仿真平台搭建起来。“也就是有了这个仿真平台后，磁悬浮技术才有了正向设计的工具，才能出原型机。”李镇杉说。
成功突破硬件后，项目组的重点攻关方向调整为控制系统。“我们参考了一些书籍和国内外的文献，然后搭建了一个控制系统，当时对这个系统还是很有信心的。”李镇杉回忆说，将两者结合起来后，转子的静态悬浮很容易就达成了，而且间隙大小还比较理想，“当时一度很自信地认为这个事情是不是没有大家说的那么难，怎么一下子就取得比较理想的结果。”
然而，项目组成员还没来得及高兴，他们用手轻轻触碰悬浮起的转子就跌落了。“这对我们是一个打击，当时已经参考了很多国内外的先进的做法去做，但效果不尽如人意。”李镇杉表示，花了四个月左右的时间反复去调试，改出第二版的控制系统后，轻触转子不会跌落了，但稍微用点力还是掉。项目组一次又一次推翻方案，不断否定自己，被逼着去继续寻找原因和解决技术方案，调整软件的架构和逻辑程序参数等等，单单保持稳定悬浮这个事情，他们就花了一年的时间。
事实上，静态悬浮的考验还只是“开胃菜”，毕竟压缩机还没有转起来，对整个磁轴承的控制的考验还没来。后来，通过团队的努力，以及集团和事业部的坚定投入，项目组慢慢地把磁悬浮所涉及到的各项技术全研究明白。
终于，2019年，美的全自主开发出司南系列磁悬浮变频离心式冷水机组，打破了磁悬浮压缩机核心技术长期被外资垄断的历史，实现整机的完全自主研发。对比上一代使用外资技术的磁悬浮变频离心机组，整机COP提升4%，IPLV提升7%，噪音更低，运行更高效，更稳定。不仅产品性能超国家一级能效指标，在成本方面也有显著优势。
同年，美的自主研发的磁悬浮变频离心机司南系列凭借着高效节能的核心技术成功中标合肥市轨道交通五号线工程机电系统空调系统设备采购项目，作为当时国内最大的磁悬浮离心机组项目，意味着美的自主研发的磁悬浮变频离心机司南系列迈向了新的高度。
技术突破：高精度磁悬浮控制技术，超强抗喘振能力
在“科技领先”战略的牵引下，美的不断突破自我，启动“全新一代磁悬浮”技术的研究和落地。这一次，项目组对标美系品牌中最强的型号，并提出要在保持超一级能效的情况下优化成本超30%的目标，难度之大不言而喻。
有了此前的技术积累，美的想要去挑战行业痛点，用行动践行“把复杂留给美的，让用户更简单”。针对不良的机房环境，高湿、粉尘、高温极易造成机组IGBT故障甚至炸机等问题，美的采用机电控一体化设计，防水、防火、防腐、防尘性能达IP67高防护等级，最大化程度保护机组内元器件稳定运行。李镇杉提到，到目前为止，行业内大部分产品的防护等级都是IP54，仅有美的能做到IP67。
此外，“喘振”是全世界范围内的一个通用挑战，由于磁悬浮的轴承比较轻，周期性的喘振会有导致轴承跌落的风险。美的自研5自由度位置控制技术和智能防喘振技术，系统实时对磁轴承进行2万次/s的位置检测，确保磁轴承悬浮精度达到0.5μm，同时磁轴承能具有500次以上的连续抗喘振能力。即便在断电等极端情况下，机组也可通过自发电模式和长寿命备降轴承，确保设备在极端工况下磁轴承安全降落。“我们基本上达到了传统机械轴承的抗冲击能力，在全世界范围内，只有美的能做到这样的效果，这个也拿了国际领先的技术鉴定。”
正是基于对产品自身品质的自信，美的也开创了磁悬浮压缩机“十年免费保修”的先河。
如今，美的也紧紧跟着人工智能技术的风口。在李镇杉看来，人工智能会颠覆每一个行业，要早点去拥抱它，现在已经把人工智能技术带到产品上了。
在设计端，美的通过构建AI仿真平台，建立巨量仿真模型库。在方案优化的时候，它会发挥非常重要的作用，能协助工程师在众多组合中找到一个最优的技术路线或者方案。在运营端，美的开发了一个“水机Doctor”的健康管理系统，加入人工智能的算法后，能够通过大数据的自学习，自动输出一些体检报告以及节能策略等等。
产品延伸：全栈应用创造新产业增量
作为磁悬浮领域的“新玩家”，美的的入局，引起了行业的关注，相关的产品也得到市场追捧。数据显示，2024年，美的离心机突破2300台，其中磁悬浮离心机占比超过30%，同比增长66%。秦艳平表示，过去三年，磁悬浮离心机的增速非常快，复合增长率超过30%，目前25年上半年订单的情况也非常好，磁悬浮的接单量同比增长了70%以上，这都是技术积累和突破带来的结果。
今年中国制冷展，美的首次对外展出磁悬浮平台全栈家族阵列，包括磁悬浮离心式冷水机组磁悬浮冰蓄冷双工况机组、磁悬浮水蒸气压缩机、磁悬浮空气压缩机等产品矩阵，引起行业的广泛关注。
李镇杉表示，磁悬浮作为一种通用技术，它能应用在有旋转的机械上，水机是其中的主航道，“当我们把这个技术研究透之后，就尝试去别的产业拓展它的应用场景和范围，产生更大的价值。”
在纵向延展上，磁悬浮技术更多还是应用在空调领域，不管低温制冷、中温制冷还是中高温热泵，它的底层逻辑都是空调类型的机组。“传统的这些产品都是用有油的轴承，在低温下它会凝固，高温下它会碳化。”李镇杉说，“磁悬浮的好处就是打破了很多传统机械结构的限制，就可以在同一个大类里面向更高温和更低温两个边界扩展。”
在横向延展上，更多是往通用机械去，例如空气压缩机等。相比传统的空压机，ACMD磁悬浮空压机系列可节能20%，无机械传动部件，全生命周期持续节能。
无论是纵向延展还是横向延展，磁悬浮技术都能发挥无油、节能、可靠等优势，增强产品的竞争力。
秦艳平介绍，在存量市场成为主要竞争领域的环境下，体积小、性能高等特点的模块化机电控一体式磁悬浮冷机在节能改造市场上，具有很强适配性和竞争力。在高能耗的工业领域，美的磁悬浮水蒸气压缩机走向市场已有应用，结合高温热泵解决方案，替代锅炉会成为趋势和方向，也将是企业节能的重要手段之一。空压机的降耗是工业节能减排的另一个重要关注点，相比传统的空压机，磁悬浮空压机系列其无油的优势在食品、医药、发酵等行业是刚需，磁悬浮空压机的发展和应用也必将对空压机节能降耗形成助力和推动。
“未来，高温热泵以及空压机是除了制冷机外的重要领域之一，美的也会在以上相关品类里面做更多的投入，更好的丰富产品和应用方案，为“双碳”目标的达成贡献出更多的力量”他说。
从2011年率先锚定磁悬浮离心机技术研发，到2016年决定挑战磁悬浮轴承和行业压缩机技术珠峰(小型化和无油化))，到如今已形成磁悬浮平台全栈产品矩阵，美的在磁悬浮领域也完成从模仿到跟随再到领先的角色蜕变。“现在有这样的成果，我也觉得挺自豪和骄傲的，背后是企业长期持续的支撑，以及团队锲而不舍换来的。”
“在漫长的新周期，成绩是暂时的，挑战和风险才是常态。”在2025年经营年会上，美的集团董事长方洪波明确指出，要鼓励创新，不害怕失败，寻找产品力、创新力、用户思维等痼疾的破解之道。
未来，随着碳中和进程加速，凭借技术积累与生态整合能力，美的有望进一步巩固全球磁悬浮暖通市场的领先地位。
