作為一項跨多學(xué)科專業(yè)的技術(shù)，磁懸浮在暖通領(lǐng)域的應(yīng)用是近年來高效節(jié)能技術(shù)發(fā)展的里程碑之一。從技術(shù)引進到100%全自研，美的在磁懸浮技術(shù)上走過了怎樣的路?從熱銷的磁懸浮離心式冷水機組擴展到低溫制冷、中溫制冷、中高溫?zé)岜?，進而構(gòu)建起從暖通整機到通用壓縮機的磁懸浮全棧技術(shù)體系，能夠廣泛適配多元場景，為各類建筑提供更高效、更節(jié)能、更可靠的系統(tǒng)解決方案。美的是如何實現(xiàn)并對此給予了怎樣期待？為此我們采訪了美的樓宇科技水機產(chǎn)品公司離心機研發(fā)經(jīng)理李鎮(zhèn)杉和美的樓宇科技水機產(chǎn)品銷售總監(jiān)秦艷平。

戰(zhàn)略選擇：前瞻性布局磁懸浮技術(shù)賽道

磁懸浮技術(shù)的核心在于通過磁懸浮軸承技術(shù)取代傳統(tǒng)機械軸承，用于解決高轉(zhuǎn)速設(shè)備的摩擦與磨損問題。磁懸浮這個技術(shù)最早應(yīng)用在暖通領(lǐng)域可追溯到20世紀90年代，當(dāng)時歐美企業(yè)開始嘗試將該技術(shù)應(yīng)用在離心式壓縮機上，但因控制系統(tǒng)復(fù)雜，成本高昂等原因，初期僅停留在實驗室階段。直到2003年，美國一公司才正式推出全球首臺商用磁懸浮離心壓縮機。

2006年，外資品牌丹佛斯磁懸浮離心壓縮機開始進入中國。然而，在最初的幾年里，它并沒在行業(yè)里得到廣泛的應(yīng)用。對此，李鎮(zhèn)杉解釋稱，這是因為當(dāng)時的市場驅(qū)動力不夠，市場對節(jié)能產(chǎn)品的追求意愿并不強，而且它的價格比傳統(tǒng)水機要貴兩到三倍，同時早期的磁懸浮技術(shù)也不夠成熟，產(chǎn)品的可靠性并不高，有問題還得送到國外維修。

在行業(yè)其他廠家還在做傳統(tǒng)水機的時候，美的敏銳地捕捉到技術(shù)發(fā)展方向，2011年就前瞻性地啟動了磁懸浮技術(shù)的研究工作?！懊赖淖钤绲碾x心機是定頻的，因為它的轉(zhuǎn)速不能調(diào)整，不能自適應(yīng)地去匹配不同的工況，所以它的能耗比較高?！崩铈?zhèn)杉回憶稱，“我們定下的第一個戰(zhàn)略是‘變頻’，比較成功，也起到了一個‘彎道超車’的效果。”在這個背景下，美的就提出了無油化和小型化的目標(biāo)?！爱?dāng)時有幾個備選技術(shù)，其中磁懸浮技術(shù)是門檻最高、生命力最強、技術(shù)特點最突出的。”他說，“磁懸浮技術(shù)能同時支撐兩個目標(biāo)的實現(xiàn)，因此開始組建團隊去研究磁懸浮機組。”

萬事開頭難，美的先從外資品牌那里購買壓縮機，然后自己做整機的開發(fā)和技術(shù)儲備。在這種模式下，雖說已經(jīng)逐漸打開了市場，但整機的價格居高不下，同時，由于核心技術(shù)不掌握在自己手上，導(dǎo)致美的在市場競爭中不具備商務(wù)上的優(yōu)勢。

彼時，美的想要打破技術(shù)封鎖，率先在原有的基礎(chǔ)上提出了“半自制”壓縮機的目標(biāo)。所謂的半自制，就是壓縮機里面有一些部件要有自主知識產(chǎn)權(quán)，有些短期無法掌握的技術(shù)則采取繼續(xù)采購的模式。在這種模式下，美的也積累沉淀了磁懸浮整機設(shè)計實踐經(jīng)驗，包括機組控制、運行調(diào)試、維護等在內(nèi)的整個鏈路上的技術(shù)儲備，為后續(xù)攻堅全自研打下堅實的基礎(chǔ)。

2015年前后，美的半自制的離心機開始推向市場，產(chǎn)品競爭力已經(jīng)得到了加強。同年GB19577-2015《冷水機組能效限定值及能效等級》正式發(fā)布，確定了由冷水機組性能系數(shù)（COP）以及綜合部分負荷性能系數(shù)（IPLV）兩個指標(biāo)共同來評定冷水機組能效等級。李鎮(zhèn)杉說:“從政策層面來講，能效提升的要求更明確了，在這個背景下，磁懸浮的優(yōu)勢就十分突出?！?/p>

打破壟斷：全自研磁懸浮壓縮機問世

技術(shù)的發(fā)展走向與之前的判斷相吻合，這也讓美的更加堅定地繼續(xù)做磁懸浮技術(shù)的研究。而這一次，美的提出的目標(biāo)是全自研。

為做好技術(shù)研發(fā)，美的組建了一個數(shù)量超過100人、且碩博比例超過70%的項目團隊。同時，美的為了支持磁懸浮技術(shù)的自主研發(fā)，每年專項投入1-2億的科研經(jīng)費。李鎮(zhèn)杉分享表示，“當(dāng)時雖然是對整個磁懸浮技術(shù)有一定的了解，但因為這個技術(shù)門檻實在是太高了，要實現(xiàn)全自研，難度很大?！彼硎?，磁懸浮技術(shù)涉及到電磁學(xué)、靜力學(xué)、控制學(xué)等十幾個學(xué)科，它是一個多學(xué)科超級耦合的技術(shù)，“所以碰到的一個比較明顯的課題就是怎么把所有的技術(shù)集成起來進行設(shè)計，而不是各個擊破但最后不能協(xié)同。”

項目組花了幾年的時間，才把一個跨學(xué)科的仿真平臺搭建起來?！耙簿褪怯辛诉@個仿真平臺后，磁懸浮技術(shù)才有了正向設(shè)計的工具，才能出原型機?！崩铈?zhèn)杉說。

成功突破硬件后，項目組的重點攻關(guān)方向調(diào)整為控制系統(tǒng)。“我們參考了一些書籍和國內(nèi)外的文獻，然后搭建了一個控制系統(tǒng)，當(dāng)時對這個系統(tǒng)還是很有信心的?！崩铈?zhèn)杉回憶說，將兩者結(jié)合起來后，轉(zhuǎn)子的靜態(tài)懸浮很容易就達成了，而且間隙大小還比較理想，“當(dāng)時一度很自信地認為這個事情是不是沒有大家說的那么難，怎么一下子就取得比較理想的結(jié)果?！?/p>

然而，項目組成員還沒來得及高興，他們用手輕輕觸碰懸浮起的轉(zhuǎn)子就跌落了。“這對我們是一個打擊，當(dāng)時已經(jīng)參考了很多國內(nèi)外的先進的做法去做，但效果不盡如人意?！崩铈?zhèn)杉表示，花了四個月左右的時間反復(fù)去調(diào)試，改出第二版的控制系統(tǒng)后，輕觸轉(zhuǎn)子不會跌落了，但稍微用點力還是掉。項目組一次又一次推翻方案，不斷否定自己，被逼著去繼續(xù)尋找原因和解決技術(shù)方案，調(diào)整軟件的架構(gòu)和邏輯程序參數(shù)等等，單單保持穩(wěn)定懸浮這個事情，他們就花了一年的時間。

事實上，靜態(tài)懸浮的考驗還只是“開胃菜”，畢竟壓縮機還沒有轉(zhuǎn)起來，對整個磁軸承的控制的考驗還沒來。后來，通過團隊的努力，以及集團和事業(yè)部的堅定投入，項目組慢慢地把磁懸浮所涉及到的各項技術(shù)全研究明白。

終于，2019年，美的全自主開發(fā)出司南系列磁懸浮變頻離心式冷水機組，打破了磁懸浮壓縮機核心技術(shù)長期被外資壟斷的歷史，實現(xiàn)整機的完全自主研發(fā)。對比上一代使用外資技術(shù)的磁懸浮變頻離心機組，整機COP提升4%，IPLV提升7%，噪音更低，運行更高效，更穩(wěn)定。不僅產(chǎn)品性能超國家一級能效指標(biāo)，在成本方面也有顯著優(yōu)勢。

同年，美的自主研發(fā)的磁懸浮變頻離心機司南系列憑借著高效節(jié)能的核心技術(shù)成功中標(biāo)合肥市軌道交通五號線工程機電系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備采購項目，作為當(dāng)時國內(nèi)最大的磁懸浮離心機組項目，意味著美的自主研發(fā)的磁懸浮變頻離心機司南系列邁向了新的高度。

技術(shù)突破：高精度磁懸浮控制技術(shù)，超強抗喘振能力

在“科技領(lǐng)先”戰(zhàn)略的牽引下，美的不斷突破自我，啟動“全新一代磁懸浮”技術(shù)的研究和落地。這一次，項目組對標(biāo)美系品牌中最強的型號，并提出要在保持超一級能效的情況下優(yōu)化成本超30%的目標(biāo)，難度之大不言而喻。

有了此前的技術(shù)積累，美的想要去挑戰(zhàn)行業(yè)痛點，用行動踐行“把復(fù)雜留給美的，讓用戶更簡單”。針對不良的機房環(huán)境，高濕、粉塵、高溫極易造成機組IGBT故障甚至炸機等問題，美的采用機電控一體化設(shè)計，防水、防火、防腐、防塵性能達IP67高防護等級，最大化程度保護機組內(nèi)元器件穩(wěn)定運行。李鎮(zhèn)杉提到，到目前為止，行業(yè)內(nèi)大部分產(chǎn)品的防護等級都是IP54，僅有美的能做到IP67。

此外，“喘振”是全世界范圍內(nèi)的一個通用挑戰(zhàn)，由于磁懸浮的軸承比較輕，周期性的喘振會有導(dǎo)致軸承跌落的風(fēng)險。美的自研5自由度位置控制技術(shù)和智能防喘振技術(shù)，系統(tǒng)實時對磁軸承進行2萬次/s的位置檢測，確保磁軸承懸浮精度達到0.5μm，同時磁軸承能具有500次以上的連續(xù)抗喘振能力。即便在斷電等極端情況下，機組也可通過自發(fā)電模式和長壽命備降軸承，確保設(shè)備在極端工況下磁軸承安全降落?！拔覀兓旧线_到了傳統(tǒng)機械軸承的抗沖擊能力，在全世界范圍內(nèi)，只有美的能做到這樣的效果，這個也拿了國際領(lǐng)先的技術(shù)鑒定。”

正是基于對產(chǎn)品自身品質(zhì)的自信，美的也開創(chuàng)了磁懸浮壓縮機“十年免費保修”的先河。

如今，美的也緊緊跟著人工智能技術(shù)的風(fēng)口。在李鎮(zhèn)杉看來，人工智能會顛覆每一個行業(yè)，要早點去擁抱它，現(xiàn)在已經(jīng)把人工智能技術(shù)帶到產(chǎn)品上了。

在設(shè)計端，美的通過構(gòu)建AI仿真平臺，建立巨量仿真模型庫。在方案優(yōu)化的時候，它會發(fā)揮非常重要的作用，能協(xié)助工程師在眾多組合中找到一個最優(yōu)的技術(shù)路線或者方案。在運營端，美的開發(fā)了一個“水機Doctor”的健康管理系統(tǒng)，加入人工智能的算法后，能夠通過大數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)，自動輸出一些體檢報告以及節(jié)能策略等等。

產(chǎn)品延伸：全棧應(yīng)用創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)增量

作為磁懸浮領(lǐng)域的“新玩家”，美的的入局，引起了行業(yè)的關(guān)注，相關(guān)的產(chǎn)品也得到市場追捧。數(shù)據(jù)顯示，2024年，美的離心機突破2300臺，其中磁懸浮離心機占比超過30%，同比增長66%。秦艷平表示，過去三年，磁懸浮離心機的增速非常快，復(fù)合增長率超過30%，目前25年上半年訂單的情況也非常好，磁懸浮的接單量同比增長了70%以上，這都是技術(shù)積累和突破帶來的結(jié)果。

今年中國制冷展，美的首次對外展出磁懸浮平臺全棧家族陣列，包括磁懸浮離心式冷水機組磁懸浮冰蓄冷雙工況機組、磁懸浮水蒸氣壓縮機、磁懸浮空氣壓縮機等產(chǎn)品矩陣，引起行業(yè)的廣泛關(guān)注。

李鎮(zhèn)杉表示，磁懸浮作為一種通用技術(shù)，它能應(yīng)用在有旋轉(zhuǎn)的機械上，水機是其中的主航道，“當(dāng)我們把這個技術(shù)研究透之后，就嘗試去別的產(chǎn)業(yè)拓展它的應(yīng)用場景和范圍，產(chǎn)生更大的價值?！?/p>

在縱向延展上，磁懸浮技術(shù)更多還是應(yīng)用在空調(diào)領(lǐng)域，不管低溫制冷、中溫制冷還是中高溫?zé)岜?，它的底層邏輯都是空調(diào)類型的機組。“傳統(tǒng)的這些產(chǎn)品都是用有油的軸承，在低溫下它會凝固，高溫下它會碳化。”李鎮(zhèn)杉說，“磁懸浮的好處就是打破了很多傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的限制，就可以在同一個大類里面向更高溫和更低溫兩個邊界擴展?！?/p>

在橫向延展上，更多是往通用機械去，例如空氣壓縮機等。相比傳統(tǒng)的空壓機，ACMD磁懸浮空壓機系列可節(jié)能20%，無機械傳動部件，全生命周期持續(xù)節(jié)能。

無論是縱向延展還是橫向延展，磁懸浮技術(shù)都能發(fā)揮無油、節(jié)能、可靠等優(yōu)勢，增強產(chǎn)品的競爭力。

秦艷平介紹，在存量市場成為主要競爭領(lǐng)域的環(huán)境下，體積小、性能高等特點的模塊化機電控一體式磁懸浮冷機在節(jié)能改造市場上，具有很強適配性和競爭力。在高能耗的工業(yè)領(lǐng)域，美的磁懸浮水蒸氣壓縮機走向市場已有應(yīng)用，結(jié)合高溫?zé)岜媒鉀Q方案，替代鍋爐會成為趨勢和方向，也將是企業(yè)節(jié)能的重要手段之一?？諌簷C的降耗是工業(yè)節(jié)能減排的另一個重要關(guān)注點，相比傳統(tǒng)的空壓機，磁懸浮空壓機系列其無油的優(yōu)勢在食品、醫(yī)藥、發(fā)酵等行業(yè)是剛需，磁懸浮空壓機的發(fā)展和應(yīng)用也必將對空壓機節(jié)能降耗形成助力和推動。

“未來，高溫?zé)岜靡约翱諌簷C是除了制冷機外的重要領(lǐng)域之一，美的也會在以上相關(guān)品類里面做更多的投入，更好的豐富產(chǎn)品和應(yīng)用方案，為“雙碳”目標(biāo)的達成貢獻出更多的力量”他說。

從2011年率先錨定磁懸浮離心機技術(shù)研發(fā)，到2016年決定挑戰(zhàn)磁懸浮軸承和行業(yè)壓縮機技術(shù)珠峰（小型化和無油化)），到如今已形成磁懸浮平臺全棧產(chǎn)品矩陣，美的在磁懸浮領(lǐng)域也完成從模仿到跟隨再到領(lǐng)先的角色蛻變。“現(xiàn)在有這樣的成果，我也覺得挺自豪和驕傲的，背后是企業(yè)長期持續(xù)的支撐，以及團隊鍥而不舍換來的?！?/p>

在漫長的新周期，成績是暫時的，挑戰(zhàn)和風(fēng)險才是常態(tài)?！痹?025年經(jīng)營年會上，美的集團董事長方洪波明確指出，要鼓勵創(chuàng)新，不害怕失敗，尋找產(chǎn)品力、創(chuàng)新力、用戶思維等痼疾的破解之道。

未來，隨著碳中和進程加速，憑借技術(shù)積累與生態(tài)整合能力，美的有望進一步鞏固全球磁懸浮暖通市場的領(lǐng)先地位。